EP3408132A1 - Positionsbestimmungssystem - Google Patents

Positionsbestimmungssystem

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EP3408132A1
EP3408132A1 EP17710860.2A EP17710860A EP3408132A1 EP 3408132 A1 EP3408132 A1 EP 3408132A1 EP 17710860 A EP17710860 A EP 17710860A EP 3408132 A1 EP3408132 A1 EP 3408132A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
charging station
interface
charging
contact interface
Prior art date
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Pending
Application number
EP17710860.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Rompe
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a position determining system for a charging station for an at least partially electrically driven vehicle.
  • the invention further relates to a sol ⁇ Ches vehicle and a system with such a vehicle and a charging station.
  • At least partially electrically powered vehicles include rechargeable batteries, also referred to as secondary batteries.
  • An example of such vehicles are electrically powered line vehicles (eBusse). Electric actuators are advantageous for vehicles line is because normally limits the line travel times and time ⁇ space (operation pauses) are separated, in which the battery can be charged on ⁇ . Furthermore, scheduled vehicles operate on fixed routes so that charging stations can be set up on the route.
  • a charging interface of the Ladesta ⁇ tion must be brought into contact with a contact interface of the vehicle.
  • One of the two interfaces may include a pantograph for contacting.
  • the contact interface must be positioned in a predetermined area relative to the charging station.
  • the contact interface can be arranged on a roof of the vehicle and an inverse pantograph can form the charging station on the charging interface.
  • the pantograph is arranged on a mast of the charging station.
  • WO2014183961 proposes a different positioning method. Iteratively and ultrasound-based distances between the vehicle and the charging station are measured while the vehicle is traveling on a predetermined route. The object of the present invention is now to increase the accuracy and reliability of the position determination when starting charging stations.
  • a position determination system according to claim 1 is provided.
  • the positioning system is prepared for a charging station.
  • the charging station is prepared for an at least partially electrically driven vehicle.
  • the position-determining system used to determine a position of a contact interface of the vehicle in relation to egg ⁇ ner loading interface of the charging station.
  • the position determination system optically determines the position in at least two dimensions.
  • the vehicle Due to the at least two-dimensional position determination, the vehicle is no longer bound to a predetermined distance. This increases the accuracy and reliability of Positi ⁇ onsbetician. Information about and compliance with a given route is not necessary.
  • the position determination system is configured to determine the position using geometry features of the contact interface. Relevant for the positioning is only the relative position of the contact interface to the charging interface.
  • the contact interface forms an optically detectable, natural position marker.
  • the Positionbeéesssys ⁇ tem be formed to determine the position using at least one, possibly additional position mark. This enables in particular a specially designed Posi ⁇ tion mark, which is particularly good and / or easy or reliabil ⁇ siger recognizable. Additionally or alternatively, may be co- diert In the game ⁇ vehicle height, vehicle type and / or vehicle ID in the cursor information for each vehicle.
  • the position determination system may in particular comprise a camera and an evaluation unit.
  • the evaluation unit may be adapted to determine the position using images of the camera.
  • Camera-based positioning is particularly flexible.
  • a further advantage of camera-based position determination is the possibility of determining a spacing of the contact cut parts from the loading interface using a size of the position mark in a camera image.
  • an additional distance sensor may be used to determine the distance from the pantograph to the contact interface.
  • the camera can be an infrared camera.
  • a daylight-independent position marker is recognized. tion allows.
  • the camera can additionally comprise a Infrarotbe ⁇ illumination unit.
  • the charging station according to the invention presented according to claim 7 comprises a position determining system according to the invention and furthermore an infrared lighting unit.
  • the Infrarotbe ⁇ illumination unit serves to illuminate an area with infrared light.
  • the area includes a sub-area in which the contact interface must be located so that it can be contacted by means of the charging interface.
  • the charging station can be prepared to release a charging process only if the position determination shows that the contact-cut parts are located in the partial area.
  • An inventively presented vehicle according to claim 9 can be at least partially driven electrically and includes a memory for electrical energy and a contact interface.
  • the contact interface can be contacted by ei ⁇ ne charging interface of a charging station, that the memory is loaded.
  • the contact interface ⁇ summarizes at least one position mark.
  • the position mark can be designed to selectively reflect and / or radiate light in a pre-given wavelength range.
  • the position marker may include one or more light-emitting diodes.
  • the cursor may include geometric figures or codes.
  • the vehicle may comprise a heating element for heating the posi ⁇ onsmarke.
  • a heating element for heating the posi ⁇ onsmarke.
  • a system with a vehicle and a charging station is also presented.
  • the vehicle and the charging station may each comprise a unit for data transmission.
  • the charging station can be designed to transmit the vehicle to the specific position.
  • the charging station and / or the vehicle may comprise a telemetric unit for telemetering the determined position.
  • the vehicle may include a display and be prepared for telemetering the determined position.
  • the information transmitted via the light-emitting diodes can be used, for example, to unambiguously associate the vehicle with the charging station.
  • Figure 1 shows an inventive system according to an embodiment and Figure 2 by way of example and schematically a contact section ⁇ point of a vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a system 10 according to the invention with a charging station 100 and an at least partially electrically driven vehicle 200 according to an exemplary embodiment.
  • the charging station 100 comprises a mast at the edge of a road ⁇ SSE 20 with an extending over the road 20 in the transverse direction Y perpendicular to the road direction X arm on which the pantograph is arranged.
  • the charging station 100 comprises a position determination system which optically determines the position in the roadway direction X and in the transverse direction Y by means of a camera 170.
  • the camera 170 detects a position tolerance ⁇ frame for contacting by the pantograph.
  • Figure 2 shows by way of example and schematically a contact pattern parts 250 of a vehicle 200 according to the invention
  • the contact interface 250 includes parallel contact rails 300.
  • the contact interface 250 further includes representativessbei ⁇ play position marks 410, 420, 430.
  • three position marks are shown schematically.
  • the contact interface 250 may also comprise only one, two or more than three position markers.
  • one of the position markers 410 is designed as a two-dimensional code in which information about the vehicle is coded.
  • the other two illustrated position mark examples 420, 430 are T-shaped with transverse in the vehicle transverse direction Y * transverse to the vehicle X * crossbar. As a result, in particular an angle deviation between the vehicle direction X * and the roadway direction X in a camera image is easily determinable.
  • an arrangement and a method are proposed, with or with which the vehicle position and orientation of electrically operated vehicles, for. B. eBussen, relative to a station-side charging interface with pantograph in the direction of the road and across it can be reliably and accurately determined.
  • the position determination is carried out iteratively in the example and also delivers already position information as the bus approaches the charging station so that the position information provided by the position sensor can be used as a command variable for the driver.
  • a camera is used in an exemplary embodiment.
  • the field of view of the camera is directed to the position tolerance field. Since the contact interface is located on the roof of the bus, the camera is directed vertically from above or at a predetermined angle onto the contact interface.
  • the camera is connected to an evaluation device which calculates signals for the orientation and position of the position mark from the camera images.
  • the evaluation device may be a microprocessor or PC.
  • the camera may be an infrared camera, for example, that detects a vicinity of a position tolerance range in which the contact interface must be located so that they can be contacted with ⁇ means of the charging interface.
  • the said environment can be illuminated by a special IR illumination.
  • IR illumination independence from the daylight can be achieved and the robustness relative to light card facts can be increased.
  • the calculation of the position of the contact interface on the bus may be based on features that result from the geometry of the contact interface.
  • the position determination is even more robust and independent if one or more position marks are present in the area of the contact interface.
  • the position markers can then be designed specifically optically and / or geometrically in such a way that reliable optical position determination is possible under all daytime and weather conditions.
  • the position mark, or the position marks is formed as an infrared reflector.
  • the position marker may include one or more infrared light emitting diodes.
  • An evaluation device determines from the image position of the detected position mark (s) in the camera image, the relative position of the contact interface of the bus to the charging station horizontally in two dimensions.
  • the relative position of the contact interface of the bus to the charging station can also be determined vertically.
  • the determined relative position is supplied to a charging control unit.
  • the charge control unit uses the position Informa ⁇ tion to indicate to the driver the relative position of the contact interface of the bus to the charging station. This can be done, for example, by direction indicators such as directional arrows, a traffic light or a display on the charging station.
  • the traffic light is particularly advantageous if the charging station is pre-aligned, only release the charging process when the bus is parked within the predetermined through the charging interface position tolerance range, so that the contact section parts in the region is, in which the Kon ⁇ clock interface must be located, so that it can be contacted by means of the charging ⁇ interface.
  • the latter functionali ⁇ ty may be practiced without direction indicator.
  • the position information for example via a wireless network, such as WLAN, transmitted to the bus and so telemetriert.
  • the bus driver can then be displayed in real time position information online on the driver's display of the bus.
  • Some buses can be lowered on an entry side ⁇ who, so as to facilitate the passengers boarding. This is called Kneeling.
  • information can additionally or alternatively be transmitted to a kneeling-capable bus as to whether kneeling is possible or not at the given vehicle position.
  • a corresponding free ⁇ input of these functions may be dependent on that information.
  • the reflectors can also be optionally heated. Then ice and / or snow deposits can be thawed. In particular, the heating of the reflectors can take place when the temperature falls below a limit temperature and / or when snowfall is detected, so that ice can not form
  • the position mark can take a simple geometric figure ⁇ .
  • the figure may have a predetermined size, so that from imaging properties of the camera can be closed on a distance between the cursor and camera. Then, a vertical position of the cursor is limited hours ⁇ bar.
  • a two-dimensional code for example a QR code, may be present on the vehicle in which information about the vehicle type, a vehicle identification number (vehicle ID) and / or a height of the vehicle is encoded.
  • the position mark (s) may or may accordingly arranged, comprise selectively reflecting and / or radiating elements in a wavelength range in ⁇ play colored light emitting diodes or infrared emitting diodes.
  • the position mark can be detected even more reliably.
  • the position marker can be used in addition to information transmission , in order, for. B to transmit the vehicle ID, when the active radiating elements emit modulated accordingly.
  • association In the case of wireless transmission of information between the charging station and the eBus, a clear association between the vehicle located under the charging station and this charging station must be established (association). This can be achieved when the camera reads the message transmitted from the active position ⁇ stamp information and used to uniquely Alloc ⁇ voltage of the vehicle to the charging station.

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Abstract

Positionsbestimmungssystem Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem für eine Ladestation (100) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (200). Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Fahrzeug (200) und ein System (10) mit einem solchen Fahrzeug (200) und einer Ladestation (100). Das Positionsbestimmungssystem dient zur Bestimmung einer Position einer Kontaktschnittstelle des Fahrzeugs (200) im Verhältnis zu einer Ladeschnittstelle (150) der Ladestation (100). Das Positionsbestimmungssystem bestimmt optisch die Position in mindestens zwei Dimensionen. Durch die mindestens zweidimensionale Positionsbestimmung ist das Fahrzeug nicht an eine vorgegebene Strecke gebunden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Fahrzeugpositionierung beim Anfahren an die Ladestation (100).

Description

Beschreibung
PositionsbestimmungsSystem Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem für eine Ladestation für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein sol¬ ches Fahrzeug und ein System mit einem solchen Fahrzeug und einer Ladestation.
Zumindest teilweise elektrisch betriebene Fahrzeuge umfassen wiederaufladbare Batterien, die auch als Sekundärbatterien bezeichnet werden. Ein Beispiel für solche Fahrzeuge sind elektrisch betriebene Linienfahrzeuge (eBusse) . Elektrische Antriebe sind für Linienfahrzeuge deshalb vorteilhaft, da normalerweise die Linienfahrzeiten begrenzt und durch Zeit¬ räume (Fahrpausen) getrennt sind, in denen die Batterie auf¬ geladen werden kann. Weiterhin verkehren Linienfahrzeuge auf festen Routen, sodass an der Route Ladestationen eingerichtet werden können.
Für den Ladevorgang muss eine Ladeschnittstelle der Ladesta¬ tion mit einer Kontaktschnittstelle des Fahrzeugs in Kontakt gebracht werden. Eine der beiden Schnittstellen kann dabei für die Kontaktierung einen Pantographen umfassen. Damit die Kontaktierung tatsächlich möglich ist, muss die Kontaktschnittstelle in einem vorgegebenen Bereich relativ zur Ladestation positioniert sein. Die Kontaktschnittstelle kann auf einem Dach des Fahrzeugs angeordnet sein und ein inverser Pantograph kann die ladesta- tionsseitige Ladeschnittstelle bilden. Der Pantograph ist an einem Mast der Ladestation angeordnet. Diese mechanische An¬ ordnung erlaubt gewisse Toleranzen für die relative Position des Fahrzeugs in Fahrbahnrichtung und quer dazu. Beispielhaf¬ te Toleranzen in Fahrbahnrichtung und quer dazu sind je 0,6 m. Zum Laden muss das Fahrzeug innerhalb dieses Bereichs po¬ sitioniert werden, damit Kontaktelemente der Kontaktschnitt- stelle mit Kontaktelementen des Pantographen in Kontakt kommen können und somit die Voraussetzung für das Laden der Batterie gegeben ist. Für die korrekte Position in Fahrbahnrichtung kann sich ein Fahrzeugfahrer an Fahrbahnmarkierungen orientieren. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis jedoch als fehleranfällig erwiesen . WO2014183961 schlägt ein anderes Positionierungsverfahren vor. Dabei werden iterativ und ultraschallbasiert Abstände zwischen Fahrzeug und Ladestation gemessen, während das Fahrzeug auf einer vorgegebenen Strecke fährt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung beim Anfahren von Ladestationen zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird ein Positionsbestimmungssystem gemäß An- spruch 1 zur Verfügung gestellt.
Das Positionsbestimmungssystem ist für eine Ladestation vorgerichtet. Die Ladestation ist für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug vorgerichtet. Das Posi- tionsbestimmungssystem dient zur Bestimmung einer Position einer Kontaktschnittstelle des Fahrzeugs im Verhältnis zu ei¬ ner Ladeschnittstelle der Ladestation. Das Positionsbestimmungssystem bestimmt dabei optisch die Position in mindestens zwei Dimensionen.
Durch die mindestens zweidimensionale Positionsbestimmung ist das Fahrzeug nicht mehr an eine vorgegebene Strecke gebunden. Dies erhöht die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Positi¬ onsbestimmung. Information über und Einhalten einer vorgege- benen Strecke ist nicht notwendig. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Positionsbestimmungssystem ausgebildet, die Position unter Verwendung von Geometriemerkmalen der Kontaktschnittstelle zu bestimmen. Relevant für die Positionierung ist lediglich die relative Position der Kontaktschnittstelle zur Ladeschnittstelle.
Durch ihre Geometriemerkmale bildet die Kontaktschnittstelle eine optisch erfassbare, natürliche Positionsmarke. Zusätzlich oder alternativ kann das Positionsbestimmungssys¬ tem ausgebildet sein, die Position unter Verwendung von mindestens einer, gegebenenfalls zusätzlichen Positionsmarke zu bestimmen . Dies ermöglicht insbesondere eine speziell ausgebildete Posi¬ tionsmarke, die besonders gut und/oder leicht oder zuverläs¬ siger erkennbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann in der Positionsmarke Information zum jeweiligen Fahrzeug, zum Bei¬ spiel Fahrzeughöhe, Fahrzeug-Typ und/oder Fahrzeug-ID, ko- diert sein.
Das Positionsbestimmungssystem kann insbesondere eine Kamera und eine Auswerteeinheit umfassen. Die Auswerteeinheit kann dazu vorgerichtet sein, die Position unter Verwendung von Bildern der Kamera zu bestimmen.
Kamerabasierte Positionsbestimmung ist besonders flexibel. Ein weiterer Vorteil kamerabasierter Positionsbestimmung ist die Möglichkeit der Bestimmung eines Abstands der Kontakt- schnittsteile zur Ladeschnittstelle unter Verwendung einer Größe der Positionsmarke in einem Kamerabild.
In einer weiteren Ausführung kann ein zusätzlicher Abstandssensor verwendet werden, um den Abstand vom Pantographen zum Kontaktinterface zu bestimmen.
Die Kamera kann insbesondere eine Infrarotkamera sein. Da¬ durch wird eine tageslichtunabhängigere Positionsmarkenerken- nung ermöglicht. Die Kamera kann zusätzlich eine Infrarotbe¬ leuchtungseinheit umfassen.
Die erfindungsgemäß vorgestellte Ladestation gemäß Anspruch 7 umfasst ein erfindungsgemäßes Positionsbestimmungssystem und weiterhin eine Infrarotbeleuchtungseinheit. Die Infrarotbe¬ leuchtungseinheit dient zur Beleuchtung eines Bereichs mit infrarotem Licht. Der Bereich umfasst einen Teilbereich, in dem sich die Kontaktschnittstelle befinden muss, damit sie mittels der Ladeschnittstelle kontaktiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Ladestation vorgerichtet sein, einen Ladevorgang nur dann freizugeben, wenn die Positionsbestimmung ergibt, dass sich die Kontakt- schnittsteile in dem Teilbereich befindet.
Ein erfindungsgemäß vorgestelltes Fahrzeug gemäß Anspruch 9 kann zumindest teilweise elektrisch angetrieben werden und umfasst einen Speicher für elektrische Energie und einer Kon- taktschnittstelle . Die Kontaktschnittstelle kann so durch ei¬ ne Ladeschnittstelle einer Ladestation kontaktiert werden, dass der Speicher geladen wird. Die Kontaktschnittstelle um¬ fasst mindestens eine Positionsmarke. Die Positionsmarke kann ausgebildet sein, Licht in einem vor¬ gegebenen Wellenlängenbereich selektiv zu reflektieren und/oder abzustrahlen.
Beispielsweise kann die Positionsmarke eine oder mehrere Leuchtdioden umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Positionsmarke geometrische Figuren oder Codes umfassen.
Das Fahrzeug kann ein Heizelement zur Beheizung der Positi¬ onsmarke umfassen. Damit kann die Erkennbarkeit der Positi- onsmarke bei Schnee und/oder Eis gewährleistet bleiben.
Erfindungsgemäß wird auch ein System mit einem Fahrzeug und einer Ladestation vorgestellt. Das Fahrzeug und die Ladestation können je eine Einheit zur Datenübermittlung umfassen. Die Ladestation kann ausgebildet sein, dem Fahrzeug die bestimmte Position zu übermitteln.
Die Ladestation und/oder das Fahrzeug können eine telemetri- sche Einheit zur Telemetrisierung der bestimmten Position umfassen. Das Fahrzeug kann ein Display umfassen und ausgebil¬ det sein, die telemetrisierte Position des Fahrzeugs auf dem Display anzuzeigen.
Im System können weiterhin Informationen über die Leuchtdioden, die geometrische Figuren und/oder die Codes vom Fahrzeug an die Ladestation übertragen werden.
Dabei können die über die Leuchtdioden übertragenen Informationen beispielsweise zur eindeutigen Zuordnung des Fahrzeugs mit der Ladestation verwendet werden. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes System gemäß einem Ausführungsbeispiel und Figur 2 beispielhaft und schematisch eine Kontaktschnitt¬ stelle eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes System 10 mit einer Ladestation 100 und einem zumindest teilweise elektrisch an- getriebenen Fahrzeug 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel ge¬ zeigt. Eine Kontaktschnittstelle 250 auf dem Dach des Fahr¬ zeugs 200, die in Figur 1 jedoch nicht sichtbar ist, ist im Verhältnis zu einer beispielhaft als Pantograph ausgebildeten Ladeschnittstelle 150 in einem Bereich positioniert, in dem die Kontaktschnittstelle 250 mittels der Ladeschnittstelle 150 kontaktiert werden kann. Die Ladestation 100 umfasst einen Mast am Rand an einer Stra¬ ße 20 mit einem sich über die Straße 20 in Querrichtung Y quer zur Fahrbahnrichtung X erstreckenden Arm, an dem der Pantograph angeordnet ist. Die Ladestation 100 umfasst ein Positionsbestimmungssystem, welches optisch die Position in Fahrbahnrichtung X und in Querrichtung Y mittels einer Kamera 170 bestimmt. Die Kamera 170 erfasst ein Positionstoleranz¬ feld für Kontaktierung durch den Pantographen .
Figur 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Kontakt- schnittsteile 250 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 200. Die Kontaktschnittstelle 250 umfasst parallele Kontaktschienen 300. Die Kontaktschnittstelle 250 umfasst im Ausführungsbei¬ spiel weiterhin Positionsmarken 410, 420, 430. Im Beispiel sind drei Positionsmarken schematisch dargestellt. Die Kon- taktschnittstelle 250 kann aber auch nur eine, zwei oder mehr als drei Positionsmarken umfassen. Im dargestellten Beispiel ist eine der Positionsmarken 410 als zweidimensionaler Code ausgebildet, in dem Informationen zum Fahrzeug kodiert sind. Die anderen beiden dargestellten Positionsmarkenbeispiele 420, 430 sind T-förmig mit in Fahrzeugquerrichtung Y* quer zur Fahrzeugrichtung X* ausgerichtetem Querbalken. Dadurch ist insbesondere eine Winkelabweichung zwischen Fahrzeugrichtung X* und Fahrbahnrichtung X in einem Kamerabild gut bestimmbar .
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden eine Anordnung und ein Verfahren vorgeschlagen, mit der beziehungsweise mit dem die Fahrzeugposition und - ausrichtung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, z. B. von eBussen, bezüglich einer stationsseitigen Ladeschnittstelle mit Pantograph in Fahrbahnrichtung und quer dazu zuverlässig und genau bestimmt werden kann. Die Positionsbestimmung erfolgt im Beispiel iterativ und liefert auch schon entspre- chende Positionsinformationen, wenn der Bus sich der Ladestation nähert, sodass die vom Positionssensor bereitgestellte Positionsinformation als Führungsgröße für den Fahrer genutzt werden kann.
Für die optische Positionsbestimmung wird in einer beispielhaften Ausführungsform eine Kamera verwendet. Das Sichtfeld der Kamera ist auf das Positionstoleranzfeld gerichtet. Da die Kontaktschnittstelle sich auf dem Dach des Busses befin- det, ist die Kamera von oben senkrecht oder unter einem vor¬ bestimmten Winkel auf die Kontaktschnittstelle gerichtet.
Die Kamera ist mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, die Signale für die Ausrichtung und Position der Positionsmarke aus den Kamerabildern berechnet. Die Auswerteeinrichtung kann ein Mikroprozessor oder PC sein.
Die Kamera kann beispielsweise eine Infrarotkamera sein, die eine Umgebung eines Positionstoleranzbereichs erfasst, in dem sich die Kontaktschnittstelle befinden muss, damit sie mit¬ tels der Ladeschnittstelle kontaktiert werden kann.
Die besagte Umgebung kann durch eine spezielle IR-Beleuchtung ausgeleuchtet werden. Dadurch kann Unabhängigkeit vom Tages- licht erreicht werden und die Robustheit gegenüber Lichtarte¬ fakten erhöht werden.
Die Berechnung der Position der Kontaktschnittstelle auf dem Bus kann auf der Grundlage von Merkmalen erfolgen, die sich aus der Geometrie der Kontaktschnittstelle ergeben.
Die Positionsbestimmung ist noch robuster und unabhängiger, wenn eine oder mehrere Positionsmarken im Bereich der Kontaktschnittstelle vorhanden sind. Die Positionsmarken können dann speziell optisch und/oder geometrisch so ausgebildet sein, dass eine zuverlässige optische Positionsbestimmung un¬ ter allen Tages- und Witterungsbedingungen möglich ist. In einem Ausführungsbeispiel ist daher die Positionsmarke, beziehungsweise sind die Positionsmarken, als Infrarotreflektor ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Positionsmarke eine oder mehrere Infrarotleuchtdioden umfassen.
Eine Auswertevorrichtung ermittelt aus der der Abbildposition der detektierten Positionsmarke (n) im Kamerabild die relative Position der Kontaktschnittstelle des Busses zur Ladestation horizontal in zwei Dimensionen. Optional kann unter Verwen- dung einer Abbildgröße der detektierten Positionsmarke (n) im Kamerabild die relative Position der Kontaktschnittstelle des Busses zur Ladestation auch vertikal bestimmt werden.
Die bestimmte relative Position wird einer Ladesteuereinheit zugeführt. Die Ladesteuereinheit nutzt die Positionsinforma¬ tion, um dem Fahrer die relative Position der Kontaktschnittstelle des Busses zur Ladestation anzuzeigen. Dies kann beispielweise durch Richtungsanzeiger wie Richtungspfeile, einer Ampel oder einem Display an der Ladestation erfolgen.
Die Ampel ist besonders vorteilhaft, wenn die Ladestation vorgerichtet ist, den Ladevorgang nur freizugeben, wenn der Bus innerhalb des durch die Ladeschnittstelle vorgegebenen Positionstoleranzfeldes parkt, sodass sich die Kontakt- schnittsteile in dem Bereich befindet, in dem sich die Kon¬ taktschnittstelle befinden muss, damit sie mittels der Lade¬ schnittstelle kontaktiert werden kann. Letztere Funktionali¬ tät ist auch ohne Richtungsanzeiger realisierbar. Zusätzlich oder alternativ kann die Positionsinformation, beispielsweise über ein drahtloses Netzwerk, beispielsweise WLAN, an den Bus übermittelt und so telemetriert werden. Dem Busfahrer kann dann in Echtzeit Positionsinformation online auf dem Fahrerdisplay des Busses angezeigt werden.
Manche Busse können auf einer Einstiegsseite abgesenkt wer¬ den, um so den Fahrgästen das Einsteigen zu erleichtern. Dies wird als Kneeling bezeichnet. Unter Verwendung der Positionsinformation kann zusätzlich oder alternativ einem Kneeling-fähigem Bus Information darüber übermittelt werden, ob Kneeling bei der gegebenen Fahr- zeugposition möglich ist oder nicht. Eine entsprechende Frei¬ gabe dieser Funktion kann von dieser Information abhängig sein .
Die Reflektoren können weiterhin optional beheizbar sein. Dann können Eis- und/oder Schneeablagerungen abgetaut werden. Insbesondere kann die Beheizung der Reflektoren bei Unterschreiten einer Grenztemperatur und/oder bei Detektion von Schneefall erfolgen, sodass sich kein Eis bilden kann
und/oder Schnee schon beim Auftreffen schmilzt.
Die Positionsmarke kann eine einfache geometrische Figur um¬ fassen. Die Figur kann eine vorbestimmte Größe haben, sodass aus Abbildungseigenschaften der Kamera auf einen Abstand zwischen Positionsmarke und Kamera geschlossen werden kann. Dann ist auch eine vertikale Position der Positionsmarke bestimm¬ bar .
Zusätzlich oder alternativ zur geometrischen Figur kann ein zweidimensionaler Code, beispielsweise ein QR-Code, auf dem Fahrzeug vorhanden sein, in dem Informationen zum Fahrzeugtyp, zu einer Fahrzeugidentifikationsnummer (Fahrzeug-ID) und/oder einer Höhe des Fahrzeugs kodiert ist.
Die Positionsmarke (n) kann beziehungsweise können entspre- chend angeordnete, in einem Wellenlängenbereich selektiv reflektierende und/oder abstrahlende Elemente umfassen, bei¬ spielsweise farbige Leuchtdioden oder Infrarotleuchtdioden. Die Positionsmarke ist so noch zuverlässiger detektierbar . Die Positionsmarke kann zusätzlich zur Informationsübertra¬ gung genutzt werden, um z. B die Fahrzeug-ID zu übertragen, wenn die aktiv abstrahlenden Elemente entsprechend moduliert abstrahlen . Bei der drahtlosen Übertragung von Informationen zwischen Ladestation und eBus muss eine eindeutige Zuordnung zwischen dem unter der Ladestation befindlichen Fahrzeug und dieser Ladestation hergestellt werden (Assoziation) . Diese kann erreicht werden, wenn die Kamera die von der aktiven Positions¬ marke gesendete Information liest und zur eindeutigen Zuord¬ nung des Fahrzeugs zur Ladestation verwendet. Bei Verwendung einer Kamera kann diese weiterhin vorteilhaft für Servicezwecke, beispielsweise der Schnittstellen, genutzt werden, indem das Kamerabild bedarfsweise auf einen Service¬ monitor übertragen wird. Mit der vorliegenden Erfindung wird es mit vergleichbar geringem Aufwand möglich, die Position und Ausrichtung des Busses bezüglich der für das Laden erforderlichen Positionstoleranzbereichs genau zu bestimmen. Dies kann insbesondere bereits in der Annäherungsphase des
Fahrzeugs erfolgen. Auf diese Weise kann einem Fahrzeugführer eine Positionierinformation zum zuverlässigen Erreichen der präzisen Ladeposition des Fahrzeugs vermittelt werden. Dies verringert notwendige Manöver zur Erreichung des Positionsto- leranzfeldes und verbessert so die Sicherheit der Positionie¬ rung .
Darüber hinaus kann zuverlässig aus der Positionsinformation abgeleitet werden, ob der Ladevorgang durch die Ladesteuer- einheit aktiviert oder nicht aktiviert werden darf, und/oder ob ein Kneeling des Fahrzeugs innerhalb des Kontaktfeldes zu¬ lässig ist oder gesperrt werden muss.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Positionsbestimmungssystem für eine Ladestation (100) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (200) zur Bestimmung einer Position einer Kontaktschnittstelle (250) des Fahrzeugs im Verhältnis zu einer Ladeschnitt¬ stelle (150) der Ladestation (100), dadurch gekennzeichnet, dass das Positionsbestimmungssystem optisch die Position in mindestens zwei Dimensionen bestimmt.
2. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Positionsbestimmungssystem ausgebildet ist, die Position unter Verwendung von Geometriemerkmalen der Kontaktschnittstelle (250) und/oder von mindestens einer Positionsmarke (410, 420, 430) zu bestimmen.
3. Positionsbestimmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Kamera (170) und eine Auswerteein¬ heit, die dazu vorgerichtet ist, die Position unter Verwen- dung von Bildern der Kamera (170) zu bestimmen.
4. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 3, wobei die Kamera (170) eine Infrarotkamera ist.
5. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 2 und nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Positionsbestimmung eine Bestimmung eines Abstands der Kontaktschnittstelle (250) zur Lade¬ schnittstelle (150) unter Verwendung einer Größe der Positi¬ onsmarke (410, 420, 430) in einem Kamerabild umfasst.
6. Ladestation (100) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug (200), wobei die Ladestation (100) ein Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 3-5 umfasst, weiterhin umfassend eine Infrarotbeleuchtungseinheit zur Beleuchtung eines Bereichs mit infrarotem Licht, wobei der Bereich mindestens einen Positionstoleranzbereich umfasst, in dem sich die Kontaktschnittstelle (250) befinden muss, damit sie mittels der Ladeschnittstelle (150) kontak¬ tiert werden kann.
7. Ladestation nach Anspruch 6, wobei die Ladestation (100) vorgerichtet ist, einen Ladevorgang nur dann freizugeben, wenn die Positionsbestimmung ergibt, dass sich die Kontaktschnittstelle (250) in dem Positionstoleranzbereich befindet.
8. Fahrzeug (200), welches zumindest teilweise elektrisch an¬ getrieben werden kann, mit einem Speicher für elektrische Energie und einer Kontaktschnittstelle (250), die so durch eine Ladeschnittstelle (150) einer Ladestation (100) kontak- tiert werden kann, dass der Speicher geladen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschnittstelle (250) mindestens eine Positionsmarke (410, 420, 430) umfasst.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Positionsmarke (410, 420, 430) ausgebildet ist, Licht in einem vorgegebenen Wel¬ lenlängenbereich selektiv zu reflektieren oder abzustrahlen.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Positionsmarke (410, 420, 430) geometrische Figuren oder Codes umfasst.
11. Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Positionsmarke (410, 420, 430) Leuchtdioden umfasst.
12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10 weiterhin um- fassend ein Heizelement zur Beheizung der Positionsmarken.
13. System (10) mit einem Fahrzeug (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und einer Ladestation (100) nach Anspruch 7.
14. System nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug (200) und die Ladestation (100) je eine Einheit zur Datenübermittlung umfassen und die Ladestation (100) ausgebildet ist, dem Fahr¬ zeug (200) die bestimmte Position zu übermitteln.
15. System nach Anspruch 13, wobei die Ladestation und/oder das Fahrzeug eine telemetrische Einheit zur Telemetrisierung der bestimmten Position umfasst und wobei das Fahrzeug ein Display umfasst und ausgebildet ist, die telemetrisierte Po¬ sition des Fahrzeugs auf dem Display anzuzeigen.
16. System nach Anspruch 10, wobei über die geometrischen Figuren oder Codes Information übertragen wird, die eine eindeutige Zuordnung des Fahrzeugs zur Ladestation ermöglichen.
17. System nach Anspruch 11, wobei über die Leuchtdioden In- formation übertragen wird, die eine eindeutige Zuordnung des Fahrzeugs zur Ladestation ermöglichen.
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