DE102022206093A1 - Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs (1) mit einer Ladestation (15) umfasst: Empfangen von Positionsdaten (31) in einem Steuergerät (7) des Fahrzeugs, wobei die Positionsdaten eine Istposition (ay1, ay2, ax) eines ersten Kopplungsabschnitts (13) des Fahrzeugs, über den eine Batterie (11) des Fahrzeugs an die Ladestation anschließbar ist, relativ zu einem mit dem ersten Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt (19) der Ladestation definieren; Bestimmen einer Abweichung der Istposition von einer Sollposition (Ay1, Ay2, Ax); Erzeugen eines Manövrierbefehls (39), der eine Aktorik (9) des Fahrzeugs veranlasst, das Fahrzeug so zu manövrieren, dass die Abweichung kleiner wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug sowie ein Steuergerät, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zum Ausführen eines der Verfahren oder beider Verfahren. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsystem und eine Ladestation.
  • Stand der Technik
  • Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsmotor und wiederaufladbarer (Hochvolt-)Antriebsbatterie können beispielsweise über ein Ladekabel mit einer Wandladeeinrichtung, auch Wallbox genannt, verbunden werden, um die Antriebsbatterie aufzuladen. Dazu wird das Ladekabel in der Regel manuell angeschlossen.
  • Möglich ist auch eine drahtlose Übertragung der zum Aufladen erforderlichen elektrischen Energie, etwa durch magnetische Induktion. Dazu sollte das Fahrzeug möglichst genau über einem entsprechenden Ladefeld der Ladeeinrichtung positioniert werden, um zu starke Verluste durch Streufelder zu vermeiden.
  • Die Verwendung einer ortsfesten Hochvolt-Steckverbindung kann ebenfalls eine sehr hohe Positioniergenauigkeit erfordern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden nachstehend ein computerimplementiertes Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation, ein computerimplementiertes Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug, ein Steuergerät, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium, ein Fahrzeugsystem und eine Ladestation gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine verbesserte Kopplung eines Fahrzeugs mit einer Ladestation, insbesondere im Sinn einer automatischen Positionierung des Fahrzeugs gegenüber der Ladestation, sodass ein Nutzer mit dem Fahrzeug und/oder der Ladestation nicht oder nur in sehr geringem Umfang aktiv werden muss, um einen Ladevorgang zu starten.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation. Das Fahrzeug umfasst eine Batterie, einen ersten Kopplungsabschnitt zum Anschließen der Batterie an die Ladestation, eine Aktorik zum Manövrieren des Fahrzeugs und ein Steuergerät. Die Ladestation umfasst einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt zum Bereitstellen elektrischer Energie. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen von Positionsdaten im Steuergerät, wobei die Positionsdaten eine Istposition des ersten Kopplungsabschnitts relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt definieren; Bestimmen einer Abweichung der Istposition von einer Sollposition; Erzeugen eines Manövrierbefehls, der die Aktorik veranlasst, das Fahrzeug so zu manövrieren, dass die Abweichung kleiner wird.
  • Das Verfahren ermöglicht eine sehr genaue autonome Positionierung eines Fahrzeugs gegenüber einer Ladestation.
  • Beispielsweise kann das Fahrzeug mithilfe seines elektrischen Antriebs in sehr kleinen Manöverschritten mit jeweils sehr kurzer Fahrstrecke positioniert werden.
  • Prinzipiell kann das Verfahren als ein Regelverfahren aufgefasst werden, das es ermöglicht, das (elektrisch angetriebene) Fahrzeug autonom mit sehr hoher Genauigkeit gegenüber der Ladestation zu positionieren, und zwar ohne Beteiligung des Fahrers. Dies ermöglicht beispielsweise ein automatisches Andocken (optional ein automatisches Abdocken) mittels einer geeigneten Steckverbindung, etwa in einer Garage.
  • Vorteilhaft ist, dass hierzu Parksensoren des Fahrzeugs genutzt werden können, die in vielen modernen Fahrzeugen serienmäßig verbaut sind. Das Verfahren kann also im günstigsten Fall ohne zusätzliche Hardware, insbesondere ohne zusätzliche Sensorhardware, umgesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auf eine fahrzeugexterne Sensorik zurückgegriffen werden. Dies kann die Positioniergenauigkeit weiter verbessern.
  • Bei induktiver Kopplung können mithilfe des Verfahrens Verluste durch Streufelder, wie sie infolge einer ungenauen Positionierung der Spulensysteme auftreten können, stark verringert werden.
  • Das Verfahren kann automatisch durch einen Prozessor ausgeführt werden.
  • Insbesondere kann das Verfahren automatisch gestartet werden, wenn erkannt wird, dass die Batterie geladen, d. h. aufgeladen oder entladen werden soll.
  • Bei der Batterie kann es sich insbesondere um eine (Hochvolt-)Antriebsbatterie des Fahrzeugs handeln.
  • Die Istposition kann beispielsweise durch einen Abstand und/oder eine Orientierung des ersten Kopplungsabschnitts relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt bezüglich einer oder mehrerer Raumachsen definiert sein. Insbesondere kann die Istposition in einem zweidimensionalen Koordinatensystem definiert sein.
  • Unter einer Sollposition kann eine Position verstanden werden, in der das Fahrzeug mit der Ladestation, genauer der erste mit dem zweiten Kopplungsabschnitt, gekoppelt werden soll.
  • Es ist möglich, dass der Manövrierbefehl so lange erzeugt wird, bis die Istposition als mit der Sollposition übereinstimmend erkannt wird. Beispielsweise kann die Istposition als mit der Sollposition übereinstimmend erkannt werden, wenn die Istposition innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs von plus/minus 5 cm oder weniger, insbesondere von plus/minus 1 cm oder weniger, um die Sollposition liegt.
  • Die Manövrierung des Fahrzeugs kann auch automatisch abgebrochen werden, beispielsweise wenn erkannt wird, dass eine Annäherung an die Sollposition mit ausreichender Genauigkeit aus irgendeinem Grund nicht möglich ist.
  • Der erste Kopplungsabschnitt kann beispielsweise einen Stecker umfassen, wobei der Kopplungsabschnitt eine mit dem Stecker zu einer elektrisch leitfähigen Steckverbindung kombinierbare Buchse umfassen kann (oder umgekehrt). Beispielsweise kann eine solche Steckverbindung ein größeres Matrixfeld zur leitfähigen Kontaktierung eines kleineren Steckers umfassen. Durch die hohe Positioniergenauigkeit, die mit dem Verfahren erreicht werden kann, kann das Matrixfeld entsprechend kleiner als bei herkömmlichen Ladestationen dimensioniert werden, was Platz spart und die Kosten verringert.
  • Zusätzlich oder alternativ können der erste und der zweite Kopplungsabschnitt zur berührungslosen Übertragung elektrischer Energie ausgebildet sein, beispielsweise durch Induktion. In diesem Fall können die Kopplungsabschnitte jeweils eine oder mehrere Spulen umfassen.
  • Unter „Fahrzeug“ kann vor- und nachstehend beispielsweise ein Pkw, ein Lkw, ein Bus, ein Motorrad oder ein sich autonom fortbewegender Roboter verstanden werden.
  • Die Aktorik zum Manövrieren des Fahrzeugs kann beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor, ein Lenkaktor, ein Bremsaktor, ein Motorsteuergerät oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein.
  • Das Fahrzeug kann mit einem Fahrzeugsystem, etwa in Form eines Fahrerassistenzsystems, ausgestattet sein, das eine teil- oder vollautomatisierte Steuerung des Fahrzeugs ermöglicht. Das Fahrzeugsystem kann konfiguriert sein, um Objekte in einer Umgebung des Fahrzeugs durch Auswerten von Sensordaten einer ins Fahrzeug eingebauten Sensorik zu erkennen und das Fahrzeug in Abhängigkeit von den erkannten Objekten durch entsprechendes Ansteuern der Aktorik zu steuern, d. h. zu lenken, abzubremsen und/oder zu beschleunigen.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine Batterie und einen ersten Kopplungsabschnitt zum Anschließen der Batterie an die Ladestation. Die Ladestation umfasst einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt zum Bereitstellen elektrischer Energie, eine Sensorik zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation, insbesondere einer Umgebung des zweiten Kopplungsabschnitts, und ein Steuergerät. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen von Sensordaten im Steuergerät, wobei die Sensordaten durch die Sensorik erzeugt wurden; Senden der Sensordaten über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung, die die Ladestation mit dem Fahrzeug zur Datenkommunikation verbindet. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Erzeugen von Positionsdaten, die eine Istposition des ersten Kopplungsabschnitts relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt definieren, aus den Sensordaten und Senden der Positionsdaten über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung, die die Ladestation mit dem Fahrzeug zur Datenkommunikation verbindet (beispielsweise können die Sensor- bzw. Positionsdaten drahtlos übertragen werden, wobei Informationen zur Steuerung des Ladevorgangs nach der Kopplung der beiden Kopplungsabschnitte drahtgebunden übertragen werden können).
  • Das Verfahren kann automatisch durch einen Prozessor ausgeführt werden.
  • Anders ausgedrückt kann die Istposition aus fahrzeugexternen Sensordaten und/oder außerhalb des Fahrzeugs bestimmt werden. Dies vereinfacht die fahrzeugseitige Implementierung des vor- und nachstehend beschriebenen Verfahrens zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation. Zudem kann dies die Genauigkeit verbessern, mit der das Fahrzeug gegenüber der Ladestation positioniert werden kann, insbesondere in Fällen, in denen das Fahrzeug keine Umfeldsensorik oder nur eine sehr einfache Umfeldsensorik, etwa in Form eines Parksensors, umfasst.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, das einen Prozessor umfasst, der konfiguriert ist, um mindestens eines der vor- und nachstehend beschriebenen Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann Hard- und/oder Softwaremodule umfassen. Zusätzlich zum Prozessor kann das Steuergerät einen Speicher und Datenkommunikationsschnittstellen zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Datenkommunikation mit Peripheriegeräten umfassen, beispielsweise einem anderen Steuergerät.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugsystem. Das Fahrzeugsystem umfasst eine Aktorik zum Manövrieren eines Fahrzeugs, eine Sensorik zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs und ein Steuergerät mit einem Prozessor, der konfiguriert ist, um eine Ausführungsform des vor- und nachstehend beschriebenen Verfahrens zum Koppeln eines Fahrzeugs mit einer Ladestation auszuführen.
  • Unter „Sensorik“ kann vor- und nachstehend beispielsweise eine Kamera, ein Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensor, ein Ortungssensor zur Bestimmung geografischer Koordinaten mithilfe eines globalen Navigationssatellitensystems wie GPS, GLONASS o. Ä. oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele verstanden werden.
  • Die Sensorik des Fahrzeugsystems kann auch einen Fahrdynamiksensor zum Erfassen einer Fahrdynamik des Fahrzeugs umfassen. Ein solcher Fahrdynamiksensor kann beispielsweise ein Beschleunigungs-, Raddrehzahl-, Lenkradwinkel-, Lenkmoment-, Bremsdruck- oder Bremspedalwegsensor oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein.
  • Zusätzlich kann die Sensorik des Fahrzeugsystems einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels, einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs umfassen.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug einen ersten Kopplungsabschnitt zum Anschließen der Batterie an die Ladestation umfasst. Die Ladestation umfasst einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt zum Bereitstellen elektrischer Energie, eine Sensorik zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation, insbesondere einer Umgebung des zweiten Kopplungsabschnitts, und ein Steuergerät mit einem Prozessor, der konfiguriert ist, um das vor- und nachstehend beschriebene Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug auszuführen.
  • Die Ladestation kann fest installiert oder mobil sein. Beispielsweise kann die Ladestation als Wandladeeinrichtung und/oder Bodeneinheit ausgeführt sein.
  • Die Sensorik der Ladestation kann beispielsweise einen Abstandssensor zum Erfassen eines Istabstands des zweiten Kopplungsabschnitts relativ zum ersten Kopplungsabschnitt in einer oder mehreren Richtungen, insbesondere in einer ersten horizontalen Richtung und einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten horizontalen Richtung, umfassen.
  • Ein solcher Abstandssensor kann beispielsweise eine Kamera, ein Ultraschall-, Radar-, Lidar- oder Hall-Sensor sein. Möglich ist auch ein einfacher optischer Sensor, etwa in Form einer Fotodiode, als Abstandssensor.
  • Insbesondere kann die Sensorik der Ladestation konfiguriert sein, um die nähere Umgebung des zweiten Kopplungsabschnitts zu erfassen. Beispielsweise kann mindestens ein Sensor der Sensorik auf den zweiten Kopplungsabschnitt gerichtet sein und/oder im zweiten Kopplungsabschnitt angeordnet sein und/oder an den zweiten Kopplungsabschnitt angrenzen und/oder Teil des zweiten Kopplungsabschnitts sein. Beispielsweise kann der Sensor eine Spule des zweiten Kopplungsabschnitts sein, die auch zum induktiven Laden geeignet ist. Der Sensor kann aber auch eine zusätzliche Messspule sein. insbesondere kann die Sensorik mindestens zwei Spulen des zweiten Kopplungsabschnitts und/oder mindestens zwei zusätzliche Messspulen als Induktivgeber umfassen.
  • Der zweite Kopplungsabschnitt kann beispielsweise auf und/oder in einem Boden angeordnet sein, auf dem das Fahrzeug steht, wenn die Batterie geladen wird. Möglich ist aber auch eine Anordnung des zweiten Kopplungsabschnitts in einer Mauer oder Wand in der Umgebung des Fahrzeugs.
  • Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Das Computerprogramm umfasst Befehle, die einen Prozessor bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor veranlassen, mindestens eines der vor- und nachstehend beschriebenen Verfahren auszuführen.
  • Das computerlesbare Medium kann ein flüchtiger oder nicht flüchtiger Datenspeicher sein. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium eine Festplatte, ein USB-Speichergerät, ein RAM, ein ROM, ein EPROM, ein Flash-Speicher oder eine Kombination aus mindestens zwei dieser Beispiele sein. Das computerlesbare Medium kann auch ein einen Download eines Programmcodes ermöglichendes Datenkommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, oder eine Cloud sein.
  • Merkmale der vor- und nachstehend beschriebenen Verfahren können auch als Merkmale des Steuergeräts, des Computerprogramms und/oder des computerlesbaren Mediums aufgefasst werden (oder umgekehrt).
  • Ausführungsformen der Erfindung können, ohne die Erfindung einzuschränken, als auf den nachstehend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die Positionsdaten zumindest teilweise über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung empfangen werden, die das Fahrzeug mit der Ladestation zur Datenkommunikation verbindet. Anders ausgedrückt kann zumindest ein Teil der Positionsdaten außerhalb des Fahrzeugs, genauer in der Ladestation, erzeugt worden sein. Dies kann die Implementierung des Verfahrens, insbesondere als Hardware, vereinfachen.
  • Das Fahrzeug kann beispielsweise eine erste Sensorik zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs umfassen. In diesem Fall kann das Verfahren gemäß einer Ausführungsform die folgenden Schritte umfassen: Empfangen erster Sensordaten im Steuergerät des Fahrzeugs, wobei die ersten Sensordaten durch die erste Sensorik erzeugt wurden; Erzeugen zumindest eines Teils der Positionsdaten aus den ersten Sensordaten und/oder Erzeugen des Manövrierbefehls unter Verwendung der ersten Sensordaten.
  • Möglich ist auch, dass die Ladestation eine zweite Sensorik zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation, insbesondere einer Umgebung des zweiten Kopplungsabschnitts, umfasst. In diesem Fall kann das Verfahren gemäß einer Ausführungsform die folgenden Schritte umfassen: Empfangen zweiter Sensordaten im Steuergerät des Fahrzeugs, wobei die zweiten Sensordaten durch die zweite Sensorik erzeugt wurden; Erzeugen zumindest eines Teils der Positionsdaten aus den zweiten Sensordaten und/oder Erzeugen des Manövrierbefehls unter Verwendung der zweiten Sensordaten.
  • Anders ausgedrückt kann die Istposition durch das Fahrzeug selbst, extern durch die Ladestation oder durch beide bestimmt werden. Werden die Positionsdaten beispielsweise ausschließlich oder größtenteils durch die Ladestation bestimmt, so kann die erste Sensorik entfallen bzw. deutlich einfacher ausfallen. Umgekehrt kann - falls die Positionsdaten ausschließlich oder größtenteils durch das Fahrzeug bestimmt werden - die zweite Sensorik entfallen bzw. deutlich einfacher ausfallen.
  • Auf diese Weise können die Herstellungskosten gesenkt werden.
  • Beispielsweise kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Erkennen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs durch Auswerten der ersten und/oder der zweiten Sensordaten im Steuergerät, wobei die Istposition in Abhängigkeit von den erkannten Objekten bestimmt wird und/oder der Manövrierbefehl in Abhängigkeit von den erkannten Objekten erzeugt wird.
  • Zum Erkennen der Objekte kann beispielsweise deren jeweilige Position und/oder Orientierung relativ zum Fahrzeug und/oder deren jeweiliger Objekttyp (beispielsweise „Wand“, „Markierung“, „Fußgänger“ oder „Baum“) aus den ersten und/oder den zweiten Sensordaten bestimmt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die Positionsdaten Istabstände des ersten Kopplungsabschnitts relativ zu mindestens einem in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Referenzobjekt in einer ersten Richtung, beispielsweise einer horizontalen x-Richtung, und einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung, beispielsweise einer horizontalen y-Richtung, umfassen. Dabei kann die Abweichung durch Vergleichen der Istabstände mit Sollabständen bestimmt werden.
  • Unter einem Referenzobjekt kann allgemein ein Objekt verstanden werden, das dazu geeignet ist, die Istposition zu bestimmen. Hierzu kann das Referenzobjekt beispielsweise speziell gestaltet und/oder positioniert sein, insbesondere derart, dass es durch das Fahrzeug und/oder die Ladestation gut erkannt werden kann. Das Referenzobjekt kann beispielsweise eine Wand, eine Oberflächenstruktur oder eine Markierung sein. Eine solche Markierung kann beispielsweise reflektierend und/oder als Leitlinie oder Leitkabel ausgeführt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Erzeugen eines Kopplungsbefehls, der bewirkt, dass der erste und der zweite Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig miteinander gekoppelt werden, wenn erkannt wird, dass die Istposition mit der Sollposition übereinstimmt.
  • Beispielsweise kann der Kopplungsbefehl eine Kopplungsvorrichtung des Fahrzeugs und/oder der Ladestation veranlassen, den ersten und den zweiten Kopplungsabschnitt automatisch elektrisch leitfähig miteinander zu koppeln.
  • Im einfachsten Fall kann die Kopplungsvorrichtung ausgebildet sein, um den ersten und den zweiten Kopplungsabschnitt in Richtung einer gemeinsamen Achse aufeinander zuzubewegen, beispielsweise um eine Steckverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungsabschnitt herzustellen. Die Kopplungsvorrichtung kann aber beispielsweise auch einen Greifarm zum Herstellen der Steckverbindung umfassen. Der Greifarm kann beispielsweise ausgebildet sein, um ein Ladekabel zu greifen und mit dem Ladekabel die beiden Kopplungsabschnitte miteinander zu verbinden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Erzeugen eines Ladebefehls, der bewirkt, dass die Batterie über die Ladestation geladen wird, wenn erkannt wird, dass die Istposition mit der Sollposition übereinstimmt, und/oder wenn erkannt wird, dass der erste und der zweite Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig miteinander gekoppelt sind. Anders ausgedrückt kann ein Ladevorgang zum Laden der Batterie über die Ladestation automatisch gestartet werden, sobald der erste und der zweite Kopplungsabschnitt korrekt zueinander ausgerichtet sind. Dies verbessert den Benutzerkomfort.
  • Der Begriff „Laden“ kann vor- und nachstehend „Aufladen“ oder „Entladen“ bedeuten.
  • Zudem kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen: Erzeugen eines Entkopplungsbefehls, der bewirkt, dass der erste und der zweite Kopplungsabschnitt wieder voneinander entkoppelt werden, wenn erkannt wird, dass der Ladevorgang beendet ist.
  • Beispielsweise kann der Entkopplungsbefehl die Kopplungsvorrichtung veranlassen, die zum Koppeln des ersten und des zweiten Kopplungsabschnitts erforderlichen Schritte in umgekehrter Reihenfolge auszuführen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann zum Erzeugen des Manövrierbefehls mindestens einer der folgenden Parameter ausgewertet werden: eine aktuelle Drehzahl, ein aktueller Drehwinkel, ein aktuelles Drehmoment eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs. Dabei kann es sich um berechnete und/oder mithilfe mindestens eines Sensors gemessene Parameter handeln. Somit kann das Fahrzeug deutlich genauer positioniert werden, als dies mit herkömmlichen Verfahren, bei denen Raddrehzahlsensoren eingesetzt werden, der Fall ist. Versuche haben gezeigt, dass eine Manövriergenauigkeit von bis zu 1 cm erreicht werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine vom Fahrzeug aktuell zurückgelegte Fahrstrecke aus dem mindestens einen Parameter bestimmt werden. Der Manövrierbefehl kann dann in Abhängigkeit von der Fahrstrecke erzeugt werden. Dies ermöglicht unter anderem eine sehr genaue Manövrierung des Fahrzeugs in dessen Längsrichtung. Beispielsweise kann abhängig von der Fahrstrecke eine Fahrgeschwindigkeit in Kombination mit einem Lenkwinkel für das Fahrzeug bestimmt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Kopplungsabschnitt induktiv mit dem ersten Kopplungsabschnitt koppelbar sein. Anders ausgedrückt kann der zweite Kopplungsabschnitt berührungslos mit dem ersten Kopplungsabschnitt elektrisch leitfähig koppelbar sein. Hierzu kann beispielsweise jeder Kopplungsabschnitt eine Spule umfassen. Wenn die Batterie geladen wird, können sich die Spulen in einem bestimmten Abstand gegenüberliegen. Die Spule des zweiten Kopplungsabschnitts kann insbesondere auf und/oder in einem Boden angeordnet sein, auf dem das Fahrzeug steht, wenn die Batterie geladen wird.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Sensorik der Ladestation gemäß einer Ausführungsform zumindest teilweise durch den zweiten Kopplungsabschnitt gebildet sein. Anders ausgedrückt ist es möglich, dass der zweite Kopplungsabschnitt ausgebildet ist, um als ein Sensor der Sensorik der Ladestation zu fungieren. Beispielsweise kann eine Spule des zweiten Kopplungsabschnitts, die zum induktiven Laden der Batterie verwendet wird, auch zum induktiven Messen der Istposition des zweiten Kopplungsabschnitts relativ zum ersten Kopplungsabschnitt (beispielsweise zu einer Spule des ersten Kopplungsabschnitts) verwendet werden. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung der Istposition, ohne dass ein zusätzlicher Sensor erforderlich ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Zeichnung sind als die Erfindung einschränkend auszulegen.
    • 1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einer Ladestation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht von oben.
  • Die Figur ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen in der Figur bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Fahrzeugsystem 3, das eine erste Sensorik 5 zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs 1, ein erstes Steuergerät 7 und eine durch das erste Steuergerät 7 ansteuerbare Aktorik 9 umfasst. Die Aktorik 9 umfasst in diesem Beispiel einen Lenkaktor, einen Bremsaktor und einen elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs 1. Daneben umfasst das Fahrzeug 1 eine wiederaufladbare Batterie 11, hier eine Hochvolt-Antriebsbatterie, die unter anderem die Aktorik 9 mit elektrischer Energie versorgt. Die Batterie 11 ist über einen ersten Kopplungsabschnitt 13 des Fahrzeugs 1 an eine Ladestation 15 anschließbar.
  • Die Ladestation 15 ist hier beispielhaft als Wandladeeinrichtung („Wallbox“) in einer Garage 17 ausgeführt und umfasst einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt 13 elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt 19.
  • Zusätzlich kann die Ladestation 15 eine zweite Sensorik 21 zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation 15, d. h. eines Innenraums der Garage 17 (insbesondere einer näheren Umgebung des zweiten Kopplungsabschnitts 19), und ein mit der zweiten Sensorik 21 verbundenes zweites Steuergerät 23 umfassen.
  • Beispielsweise kann die zweite Sensorik 21 zwei im zweiten Kopplungsabschnitt 19 befindliche, in x- und y- Richtung messende Induktivgeber umfassen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die fahrzeugeigene Sensorik die Istposition nicht genau genug bestimmen kann.
  • Der zweite Kopplungsabschnitt 19 ist hier als eine auf und/oder in einem Boden 25 der Garage 17 angeordnete Bodeneinheit ausgeführt. Der zweite Kopplungsabschnitt 19 kann aber auch an einer Seitenwand oder einer Decke angeordnet sein.
  • Die beiden Kopplungsabschnitte 13, 19 können, wie in 1 angedeutet, als induktive Ladefelder ausgeführt, also durch Induktion elektrisch leitfähig miteinander koppelbar sein, d. h., die Ladestation 15 kann die zum Laden der Batterie 11 erforderliche elektrische Energie berührungslos bereitstellen.
  • Alternativ können die Kopplungsabschnitte 13, 19 als Teile eines Stecker-Buchse-Systems ausgeführt sein, insbesondere eines eindimensionalen, etwa in z-Richtung zusammensteckbaren Stecker-Buchse-Systems. Dabei kann die Buchse beispielsweise als Matrixkontaktfläche ausgeführt sein.
  • Das erste Steuergerät 7 umfasst einen Prozessor 27 und einen Speicher 29, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist. Der Prozessor 27 ist konfiguriert, um durch Ausführen des Computerprogramms ein Verfahren zum Koppeln des Fahrzeugs 1 mit der Ladestation 15 auszuführen, das im Folgenden beschrieben wird.
  • In einem ersten Schritt werden Positionsdaten 31 im ersten Steuergerät 7 empfangen, die eine Istposition des ersten Kopplungsabschnitts 13 relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt 19 definieren.
  • Beispielsweise können die Positionsdaten 31 Istabstände ay1 , ay2 , ax des ersten Kopplungsabschnitts 13 zu umliegenden Wänden 33 der Garage 17 in Richtung einer x- bzw. y-Achse definieren. Denkbar wäre auch, dass die Positionsdaten 31 nur einen oder zwei Istabstände definieren.
  • Es ist möglich, dass das erste Steuergerät 7 die Positionsdaten 31 in einem vorherigen Schritt teilweise oder vollständig durch Auswerten erster Sensordaten 35, die durch die erste Sensorik 5 erzeugt wurden, erzeugt hat.
  • Möglich ist auch, dass das erste Steuergerät 7 zumindest einen Teil der Positionsdaten 31, wie in 1 gezeigt, über eine drahtlose Datenkommunikationsverbindung von der Ladestation 15 empfängt.
  • In diesem Fall kann das zweite Steuergerät 23 einen Prozessor 27 und einen Speicher 29 umfassen, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist. Der Prozessor 27 kann konfiguriert sein, um durch Ausführen des Computerprogramms ein Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen der Ladestation 15 und dem Fahrzeug 1 auszuführen, bei dem zweite Sensordaten 37, die durch die zweite Sensorik 21 erzeugt wurden, im zweiten Steuergerät 23 empfangen werden, durch Auswerten der zweiten Sensordaten 37 zumindest ein Teil der Positionsdaten 31 erzeugt wird und die erzeugten Positionsdaten 31 vom zweiten Steuergerät 23 ans erste Steuergerät 7 gesendet werden.
  • Das erste Steuergerät 7 bestimmt nun in einem zweiten Schritt eine Abweichung der Istabstände ay1 , ay2 , ax von entsprechenden Sollabständen Ay1 , Ay2 , Ax.
  • In einem dritten Schritt erzeugt das erste Steuergerät 7 einen Manövrierbefehl 39, der die Aktorik 9 veranlasst, das Fahrzeug 1 so zu manövrieren (angedeutet durch einen gekrümmten Pfeil), dass die Abweichung kleiner wird, d. h. sich die Istabstände ay1 , ay2 , ax den entsprechenden Sollabständen Ay1 , Ay2 , Ax annähern.
  • Der Manövrierbefehl 39 kann optional unter Verwendung der ersten Sensordaten 35 erzeugt werden.
  • Das zweite Steuergerät 23 kann konfiguriert sein, um die zweiten Sensordaten 37 drahtlos ans erste Steuergerät 7 zu senden. In diesem Fall kann der Manövrierbefehl 39 zusätzlich oder alternativ unter Verwendung der zweiten Sensordaten 37 erzeugt werden.
  • Insbesondere kann das erste Steuergerät 7 konfiguriert sein, um in den Sensordaten 35 bzw. 37 Objekte wie etwa die Wände 33, den zweiten Kopplungsabschnitt 19 oder zum zweiten Kopplungsabschnitt 19 hinführende Leitlinien 41 zu erkennen. Der Manövrierbefehl 39 kann dann unter Berücksichtigung der erkannten Objekte erzeugt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Istabstände auf die Leitlinien 41 bezogen sein.
  • Falls die Kopplungsabschnitte 13, 19 als Teile eines Stecker-Buchse-Systems ausgeführt sind, kann das erste Steuergerät 7 zusätzlich einen Kopplungsbefehl 43 erzeugen, sobald es erkennt, dass die Ist- mit der Sollposition übereinstimmt. Der Kopplungsbefehl 43 kann beispielsweise drahtlos vom ersten Steuergerät 7 ans zweite Steuergerät 23 gesendet werden und bewirken, dass eine Kopplungsvorrichtung (nicht gezeigt) der Ladestation 15 die Kopplungsabschnitte 13, 19 ohne manuelle Hilfe zusammenführt (beispielsweise in Richtung einer zur x- und y-Achse orthogonalen z-Achse).
  • Der Kopplungsbefehl 43 kann jedoch auch zur induktiven Kopplung der beiden Kopplungsabschnitte 13, 19 erzeugt werden (siehe weiter unten).
  • Zudem kann das erste Steuergerät 7 einen Ladebefehl 45 erzeugen, sobald es erkennt, dass die Kopplungsabschnitte 13, 19 miteinander gekoppelt sind. Der Ladebefehl 45 bewirkt, dass die Batterie 11 über die Ladestation 15 geladen, d. h. aufgeladen oder entladen wird.
  • Beispielsweise kann der Ladebefehl 45 drahtlos vom ersten Steuergerät 7 ans zweite Steuergerät 23 gesendet werden, um die Ladestation 15 zu veranlassen, den Ladevorgang zu starten.
  • Im Folgenden werden weitere Details beschrieben.
  • Zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors kann beispielsweise ein Rotorlagewinkel mittels eines Sensors, etwa eines Resolvers, gemessen werden. Aus dem (mit hoher Auflösung) gemessenen Rotorlagewinkel kann dann eine vom Fahrzeug 1 zurückgelegte Fahrstrecke bestimmt werden. Damit können auch sehr kleine Fahrdistanzen bestimmt und durch einen Längsregler eingestellt werden.
  • Korrekturen in Quer-, d. h. y-Richtung können insbesondere mithilfe des Lenkaktors vorgenommen werden.
  • Beispielsweise kann das Fahrzeug 1 zunächst relativ zur Ladestation 15 grob vorpositioniert und anschließend genauer positioniert werden. Dabei kann das Fahrzeug 1 in einer iterativen Längs- und Querbewegung vor- und zurückbewegt werden, gegebenenfalls unterstützt durch den Lenkaktor, bis die Istposition mit ausreichender Genauigkeit (z. B. 1 cm oder weniger) mit der Sollposition übereinstimmt (siehe auch weiter unten). Hierauf erfolgt die automatische Kopplung der beiden Kopplungsabschnitte 13, 19.
  • Ein solches Verfahren hat unter anderem die folgenden Vorteile:
    • • Das umständliche Hantieren mit Ladekabeln entfällt.
    • • Stolperfallen durch Ladekabel in der Umgebung des Fahrzeugs werden vermieden.
    • • Verschmutzungen der Hände oder der Kleidung des Nutzers, z. B. durch schmutzige Ladekabel, werden vermieden.
    • • Dank der genauen Positionierung werden Verluste beim induktiven Laden stark verringert.
    • • Der Abstand zwischen den elektrisch leitfähig miteinander gekoppelten Kopplungsabschnitten 13, 19 kann stark verkürzt werden, was den Einsatz gekühlter Ladekabel überflüssig macht.
  • Denkbar ist auch, dass sich das Fahrzeug 1 in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie 11 von selbst oder auf Fahrerwunsch wieder abdockt, d. h. den zweiten Kopplungsabschnitt 19 wieder freigibt (beispielsweise für ein anderes Fahrzeug).
  • Nachstehend wird ein Beispiel für einen automatisierten Ladevorgang beschrieben.
  • Der automatisierte Ladevorgang kann vom Fahrzeug 1 selbst oder vom Fahrer gestartet werden. Dazu kann das Fahrzeug 1 beispielsweise in der Nähe einer geeigneten Ladestation 15 platziert werden, etwa vor einer Garage 17. Sobald erkannt wird, dass ein Ladevorgang erforderlich ist, kontaktiert das Fahrzeug 1 die Ladestation 15 und meldet einen automatischen Ladevorgang mit dem gewünschten Leistungsprofil an. Die Ladestation 15 sendet hierauf ein Freigabesignal zusammen mit den Positionsdaten 31 und/oder der Sollposition ans Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 positioniert sich nun automatisch über dem zweiten Kopplungsabschnitt 19. Dann erfolgt die Kopplung des ersten Kopplungsabschnitts 13 mit dem zweiten Kopplungsabschnitt 19. Die Kopplung kann induktiv und/oder durch Schließen einer Hochvolt-Steckverbindung erfolgen.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel befindet sich der erste Kopplungsabschnitt 13 mittig am Vorderende des Fahrzeugs 1. Möglich ist aber auch eine asymmetrische Anordnung des erste Kopplungsabschnitts 13 (im Außen- und/oder Innenbereich des Fahrzeugs 1).
  • Nach der Kopplung startet der eigentliche Ladevorgang. Bei Erreichen des gewünschten Ladezustands kann der Ladevorgang automatisch beendet werden. Dabei kann die Kopplung automatisch aufgehoben werden. Das Fahrzeug 1 ist nun wieder einsatzbereit.
  • Die Positionierung des Fahrzeugs 1 relativ zur Ladestation 15, genauer zum zweiten Kopplungsabschnitt 19, kann beispielsweise folgende Schritte umfassen.
  • In einem ersten Schritt wird das Fahrzeug 1 ausgehend von einer Ausgangsposition in einem einzigen Zug relativ zur Ladestation 15 vorpositioniert. Dies kann beispielsweise ein automatisierter Parkvorgang sein, durch den das Fahrzeug 1 von einem Garagenvorplatz über mehrere Meter möglichst nah an eine Ladeposition in der Garage heranmanövriert wird. Dafür eignet sich ein Parkregler mit guter Positioniergenauigkeit.
  • In einem zweiten Schritt erfolgt die Feinpositionierung des Fahrzeugs 1. Dazu kann eine Abfolge von kleinen Längs- und Quertrajektorien aus der Abweichung der aktuellen Istposition von der Sollposition iterativ berechnet werden. Aus der Überlagerung der entsprechenden Längs- und Querbewegungen des Fahrzeugs 1 ergibt sich dann ein Korrekturparkzug.
  • Die Sollposition kann also im Bedarfsfall iterativ angesteuert werden. im Idealfall erfolgt die Positionierung des Fahrzeugs ausgehend von der Ausgangsposition in einem einzigen Zug.
  • Ist die Positionierung des Fahrzeugs erfolgreich, kann beispielsweise die Parkbremse aktiviert werden. Erst dann erfolgt die Kopplung der beiden Kopplungsabschnitte 13, 19.
  • Bei einem induktiven Ladesystem kann beispielsweise ein elektrisch messbarer Koppelgrad der korrespondierenden Spulensysteme zur Feinpositionierung des Fahrzeugs 1 genutzt werden.
  • Bei einer Steckverbindung kann die Istposition hingegen mithilfe externer Sensoren in unmittelbarer Nähe der Sollposition bestimmt werden. Die resultierenden Positionsdaten 31 (und/oder die resultierenden Sensordaten 37) können dann ans Steuergerät 7 des Fahrzeugs 1 übertragen werden.
  • Im Idealfall kann auf solche externen Sensoren verzichtet werden. Dazu sollte die fahrzeugeigene Sensorik 5 allerdings die entsprechende Genauigkeit und Auflösung zur Positionserfassung haben. An der Front des Fahrzeugs 1 können beispielsweise Sensoren zur Abstandsmessung angebracht sein. Damit kann der genaue Abstand des Fahrzeugs 1 zu den Wänden 33 gemessen werden. Beispielsweise können zur Bestimmung der Istposition die Leitlinien 41 mithilfe einer oder mehrerer Kameras des Fahrzeugs 1 erfasst werden.
  • Abschließend wird darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „aufweisen“, „umfassen“, „mit“ usw. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und unbestimmte Artikel wie „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims (15)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zum Koppeln eines Fahrzeugs (1) mit einer Ladestation (15), wobei das Fahrzeug (1) eine Batterie (11), einen ersten Kopplungsabschnitt (13) zum Anschließen der Batterie (11) an die Ladestation (15), eine Aktorik (9) zum Manövrieren des Fahrzeugs (1) und ein Steuergerät (7) umfasst, wobei die Ladestation (15) einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt (13) elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt (19) zum Bereitstellen elektrischer Energie umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Positionsdaten (31) im Steuergerät (7), wobei die Positionsdaten (31) eine Istposition des ersten Kopplungsabschnitts (13) relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt (19) definieren; Bestimmen einer Abweichung der Istposition (ay1 , ay2 , ax) von einer Sollposition (Ay1 , Ay2 , Ax); Erzeugen eines Manövrierbefehls (39), der die Aktorik (9) veranlasst, das Fahrzeug (1) so zu manövrieren, dass die Abweichung kleiner wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Positionsdaten (31) zumindest teilweise über eine Datenkommunikationsverbindung empfangen werden, die das Fahrzeug (1) mit der Ladestation (15) zur Datenkommunikation verbindet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) eine erste Sensorik (5) zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs (1) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen erster Sensordaten (35) im Steuergerät (7), wobei die ersten Sensordaten (35) durch die erste Sensorik (5) erzeugt wurden; Erzeugen zumindest eines Teils der Positionsdaten (31) aus den ersten Sensordaten (35) und/oder Erzeugen des Manövrierbefehls (39) unter Verwendung der ersten Sensordaten (35); und/oder wobei die Ladestation (15) eine zweite Sensorik (21) zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation (15) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen zweiter Sensordaten (37) im Steuergerät (7), wobei die zweiten Sensordaten (37) durch die zweite Sensorik (21) erzeugt wurden; Erzeugen zumindest eines Teils der Positionsdaten (31) aus den zweiten Sensordaten (37) und/oder Erzeugen des Manövrierbefehls (39) unter Verwendung der zweiten Sensordaten (37).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionsdaten (31) Istabstände (ay1, ay2, ax) des ersten Kopplungsabschnitts (13) relativ zu mindestens einem in der Umgebung des Fahrzeugs (1) befindlichen Referenzobjekt (19, 33, 41) in einer ersten Richtung (x) und einer zur ersten Richtung (x) orthogonalen zweiten Richtung (y) umfassen; wobei die Abweichung durch Vergleichen der Istabstände (ay1 , ay2 , ax) mit Sollabständen (Ay1 , Ay2 , Ax) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Erzeugen eines Kopplungsbefehls (43), der bewirkt, dass der erste Kopplungsabschnitt (13) und der zweite Kopplungsabschnitt (19) elektrisch leitfähig miteinander gekoppelt werden, wenn erkannt wird, dass die Istposition (ay1 , ay2 , ax) mit der Sollposition (Ay1 , Ay2 , Ax) übereinstimmt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Erzeugen eines Ladebefehls (45), der bewirkt, dass die Batterie (11) über die Ladestation (15) geladen wird, wenn erkannt wird, dass die Istposition (ay1 , ay2 , ax) mit der Sollposition (Ay1 , Ay2 , Ax) übereinstimmt, und/oder wenn erkannt wird, dass der erste Kopplungsabschnitt (13) und der zweite Kopplungsabschnitt (19) elektrisch leitfähig miteinander gekoppelt sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erzeugen des Manövrierbefehls (39) mindestens einer der folgenden Parameter ausgewertet wird: eine aktuelle Drehzahl, ein aktueller Drehwinkel, ein aktuelles Drehmoment eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs (1).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine vom Fahrzeug (1) aktuell zurückgelegte Fahrstrecke aus dem mindestens einen Parameter bestimmt wird und der Manövrierbefehl (39) in Abhängigkeit von der Fahrstrecke erzeugt wird.
  9. Computerimplementiertes Verfahren zum Übertragen von Daten (31, 37) zwischen einer Ladestation (15) und einem Fahrzeug (1), wobei das Fahrzeug (1) eine Batterie (11) und einen ersten Kopplungsabschnitt (13) zum Anschließen der Batterie (11) an die Ladestation (15) umfasst, wobei die Ladestation (15) einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt (13) elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt (19) zum Bereitstellen elektrischer Energie, eine Sensorik (21) zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation (15) und ein Steuergerät (23) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Sensordaten (37) im Steuergerät (23), wobei die Sensordaten (37) durch die Sensorik (21) erzeugt wurden; Senden der Sensordaten (37) über eine Datenkommunikationsverbindung, die die Ladestation (15) mit dem Fahrzeug (1) zur Datenkommunikation verbindet; und/oder Erzeugen von Positionsdaten (31), die eine Istposition (ay1 , ay2 , ax) des ersten Kopplungsabschnitts (13) relativ zum zweiten Kopplungsabschnitt (19) definieren, aus den Sensordaten (37) und Senden der Positionsdaten (31) über eine Datenkommunikationsverbindung, die die Ladestation (15) mit dem Fahrzeug (1) zur Datenkommunikation verbindet.
  10. Steuergerät (7, 23), umfassend einen Prozessor (27), der konfiguriert ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder das Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
  11. Fahrzeugsystem (3), umfassend: eine Aktorik (9) zum Manövrieren eines Fahrzeugs (1); eine Sensorik (5) zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs (1); das Steuergerät (7) nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät (7) einen Prozessor (27) umfasst, der konfiguriert ist, um das Verfahren nach Anspruch 3 auszuführen.
  12. Ladestation (15) zum Laden einer Batterie (11) eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) einen ersten Kopplungsabschnitt (13) zum Anschließen der Batterie (11) an die Ladestation (15) umfasst, wobei die Ladestation (15) umfasst: einen mit dem ersten Kopplungsabschnitt (13) elektrisch leitfähig koppelbaren zweiten Kopplungsabschnitt (19) zum Bereitstellen elektrischer Energie; eine Sensorik (21) zum Erfassen einer Umgebung der Ladestation (15); das Steuergerät (23) nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät (23) einen Prozessor (27) umfasst, der konfiguriert ist, um das Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
  13. Ladestation (15) nach Anspruch 12, wobei der zweite Kopplungsabschnitt (19) induktiv mit dem ersten Kopplungsabschnitt (13) koppelbar ist; und/oder wobei die Sensorik (21) zumindest teilweise durch den zweiten Kopplungsabschnitt (19) gebildet ist.
  14. Computerprogramm, umfassend Befehle, die einen Prozessor (27) bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor (27) veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder das Verfahren nach Anspruch 9 auszuführen.
  15. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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DE102014213195A1 (de) * 2014-07-08 2016-01-14 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines induktiven Ladesystems
DE102017115327A1 (de) * 2017-07-10 2019-01-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Positionierung eines Kraftfahrzeugs oberhalb einer Bodenplatte

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