WO2013020956A2 - Ladestation und verfahren zum induktiven laden der traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

Ladestation und verfahren zum induktiven laden der traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a charging station for inductive charging the
  • a traction battery of an electrically powered vehicle comprising a dockable to the vehicle coupling device with a first
  • Transformer part can be transmitted by the electrical energy to an arranged on the vehicle behind a license plate, second transformer part, which coupling device motor in several
  • Spaces is positionable, as well as a camera for detecting position data of the license plate relative to the charging station.
  • the invention relates to a method for inductively charging the traction battery of an electrically driven vehicle.
  • a charging station of the aforementioned type discloses the utility model DE 20 2010 007 613 U1. The one described in this document
  • Procedure for inductively charging the traction battery of an electrically driven vehicle provides that attachable to the license plate of the vehicle coupling device with the first transformer part is motorized positionable in several spatial directions, and with the help of a camera that detects the position of the license plate, against this moved and For optimal coupling of the transformer parts can be accurately positioned together. Depending on how exactly the driver has already positioned his vehicle in front of the charging station before the start of this process, the motor positioning of the vehicle has to be done
  • the charging station according to the invention and also the method according to the invention have the advantage of enabling an equally exact positioning of the transformer parts to each other, wherein the required range of motion of the device for positioning the
  • Driver and / or vehicle includes which driving instructions are derived from the detected position data.
  • this succeeds in that, by using the position data of the license plate, which is detected by the camera, a coarse positioning of the vehicle relative to the charging station takes place until the
  • movable coupling device is located, and then carried out by movement of the coupling device, a fine positioning of the same relative to the license plate.
  • a camera located in the charging station detects the approaching vehicle and in particular its front license plate. From a certain proximity of the
  • Vehicles are given directions to the driver by the charging station for further positional approximation to the same. This can eg be done visually by illuminated arrows indicating the direction of travel, by corresponding textual displays such as "right”, “left”, “in front”, etc., or also acoustically by appropriate announcements on the basis of the position data continuously acquired by the camera License plate is by an approach control device in the charging station, the desired approach process of the license plate to the Docking device of the charging station constantly monitored and adapted to be given to the driver instructions.
  • the driver may be prompted in this case, for example, by pressing a button or a similar
  • the license plate can easily be approached to the docking device of the charging station up to a distance of about 10 to 30 cm.
  • Charging stopped by the approach control device of the charging station stops the vehicle remotely, or gives a corresponding instruction to the driver.
  • the further approximation between the transformer parts of the charging station and the vehicle to the optimal coupling of the same is then by a motor movement of the
  • License plate The motor movement of the coupling device takes place in three spatial directions (x, y, z direction) and positioned the coupling device centered on the license plate of the vehicle.
  • the coupling device is force-applied to the license plate, i. There is a via a force measuring device of the charging station controlled pressing until
  • Coupling device and license plate can be compensated by a resilient mounting of the coupling device.
  • essential plate-shaped body allows even with different shapes of the license plate, such as in the case of a V-shaped bend thereof, always an optimal coupling between the
  • License plate does not take place is also a scratching of the
  • the labeling of the license plate can be detected in order to identify the vehicle and thus, for example, to check authorization for charging at this station or possibly to support a charging process for the use of the charging station.
  • obstacles between the vehicle and the charging station or foreign bodies or dirt that already the approach of the vehicle to the charging station or at least the Charging process itself could possibly hinder, be recognized and given appropriate instructions to the driver to eliminate these disturbing influences.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend eine an das Fahrzeug anfügbare Ankoppelvorrichtung mit einem ersten Transformatorteil, durch das elektrische Energie auf ein am Fahrzeug hinter einem Kennzeichenschild angeordnetes, zweites Transformatorteil übertragen werden kann, welche Ankoppelvorrichtung motorisch in mehreren Raumrichtungen positionierbar ist, sowie eine Kamera zur Erfassung von Positionsdaten des Kennzeichenschildes relativ zu der Ladestation, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ladestation Mittel zur Übermittlung von Fahranweisungen an den Fahrzeugführer und/oder das Fahrzeug umfasst, welche Fahranweisungen aus den erfassten Positionsdaten abgeleitet sind, sowie eine Verfahren zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs an einer solchen Ladestation.

Description

Ladestation und Verfahren zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum induktiven Laden der
Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend eine an das Fahrzeug anfügbare Ankoppelvorrichtung mit einem ersten
Transformatorteil, durch das elektrische Energie auf ein am Fahrzeug hinter einem Kennzeichenschild angeordnetes, zweites Transformatorteil übertragen werden kann, welche Ankoppelvorrichtung motorisch in mehreren
Raumrichtungen positionierbar ist, sowie eine Kamera zur Erfassung von Positionsdaten des Kennzeichenschildes relativ zu der Ladestation.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
Eine Ladestation der Eingangs genannten Art offenbart das Gebrauchsmuster DE 20 2010 007 613 U1 . Die in diesem Dokument beschriebene
Vorgehensweise zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sieht vor, dass die an das Kennzeichenschild des Fahrzeugs anfügbare Ankoppelvorrichtung mit dem ersten Transformatorteil motorisch in mehreren Raumrichtungen positionierbar ist, und mit Hilfe einer Kamera, die die Position des Kennzeichenschildes erfasst, gegenüber diesem verschoben und zur optimalen Kopplung der Transformatorteile miteinander exakt positioniert werden kann. Je nachdem, wie genau der Fahrzeugführer vor Beginn dieses Vorgangs sein Fahrzeug bereits gegenüber der Ladestation positioniert hat, muss die zur motorischen Positionierung der
Ankoppelvorrichtung vorgesehene Einrichtung einen relativ großen
Bewegungsumfang abdecken, was dieselbe voluminös und teuer macht. Demgegenüber haben die erfindungsgemäße Ladestation sowie das ebenfalls erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, eine ebenso exakte Positionierung der Transformatorteile zueinander zu ermöglichen, wobei der erforderliche Bewegungsumfang der Einrichtung zur Positionierung der
Ankoppelvorrichtung deutlich verringert ist.
Dies gelingt bezüglich der Ladestation erfindungsgemäß dadurch, dass die Ladestation Mittel zur Übermittlung von Fahranweisungen an den
Fahrzeugführer und/oder das Fahrzeug umfasst, welche Fahranweisungen aus den erfassten Positionsdaten abgeleitet sind.
Bezüglich des Verfahrens unter Verwendung einer solchen Ladestation gelingt dieses dadurch, dass unter Verwendung der durch die Kamera erfassten Positionsdaten des Kennzeichenschildes zunächst eine Grobpositionierung des Fahrzeugs gegenüber der Ladestation erfolgt, bis sich das
Kennzeichenschild innerhalb des Bewegungsraumes der motorisch
bewegbaren Ankoppelvorrichtung befindet, und danach durch Bewegung der Ankoppelvorrichtung eine Feinpositionierung derselben gegenüber dem Kennzeichenschild erfolgt.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass eine in der Ladestation befindliche Kamera das sich annähernde Fahrzeug und insbesondere dessen vorderes Kennzeichenschild erfasst. Ab einer bestimmten Nähe des
Fahrzeugs werden dem Fahrzeugführer durch die Ladestation Anweisungen zur weiteren positionsgerechten Annäherung an dieselbe gegeben. Dies kann z.B. optisch durch leuchtende Pfeile, die die Fahrtrichtung anzeigen, durch entsprechende Textanzeigen wie z.B.„rechts",„links",„vor" etc. erfolgen, oder auch akustisch durch entsprechende Ansagen. Anhand der mittels der Kamera fortlaufend weiter erfassten Positionsdaten des Kennzeichenschildes wird durch eine Annäherungs-Steuereinrichtung in der Ladestation der erwünschte Annäherungsprozess des Kennzeichenschildes an die Ankoppelvorrichtung der Ladestation ständig überwacht und die an den Fahrzeugführer zu gebenden Anweisungen angepasst.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist auch vorgesehen, dass die Annäherungs- Steuereinrichtung in der Ladestation ab einem gewissen Punkt ohne
Eingreifen des Fahrzeugführers die Steuerung des Fahrzeugs aktiv
übernimmt. Der Fahrzeugführer kann in diesem Falle beispielsweise aufgefordert werden, durch Betätigung einer Taste oder eine ähnliche
Handlung sein Einverständnis zur Übernahme der Fahrzeugsteuerung durch die Annäherungs-Steuereinrichtung der Ladestation zu bestätigen. Diese übernimmt daraufhin z.B. mittels über eine Funkverbindung übertragener Fernsteuerungssignale die Kontrolle über das Fahrzeug und steuert dieses ebenfalls anhand der mittels der Kamera fortlaufend weiter erfassten
Positionsdaten des Kennzeichenschildes zur optimalen Annäherung an die Ladestation.
Im Rahmen dieser beiden geschilderten Vorgehensweisen ist ohne weiteres eine Annäherung des Kennzeichenschildes an die Ankoppelvorrichtung der Ladestation bis auf einen Abstand von etwa 10 bis 30 cm möglich. Beim Erreichen bzw. Unterschreiten eines in diesem Bereich liegenden, definierten Grenzabstandes wird eine weitere Annäherung des Fahrzeugs an die
Ladestation unterbunden, indem die Annäherungs-Steuereinrichtung der Ladestation das Fahrzeug ferngesteuert stoppt, oder eine entsprechende Anweisung an den Fahrzeugführer gibt. Die weitere Annäherung zwischen den Transformatorteilen der Ladestation und des Fahrzeugs bis zur optimalen Kopplung derselben wird dann durch eine motorische Bewegung der
Ankoppelvorrichtung vorgenommen. Da diese Bewegung nur einen
vergleichsweise geringen Raumbereich abdecken muss, kann sie mit relativ klein bauenden und kostengünstigen Komponenten realisiert werden, aber dennoch sehr feinfühlig und präzise durchgeführt werden. Die Steuerung und Kontrolle auch dieser Bewegung erfolgt dabei ebenfalls mit Hilfe der mittels der Kamera fortlaufend weiter erfassten Positionsdaten des
Kennzeichenschildes. Die motorische Bewegung der Ankoppelvorrichtung erfolgt dabei in drei Raumrichtungen (x-, y-, z-Richtung) und positioniert die Ankoppelvorrichtung mittig gegenüber dem Kennzeichenschild des Fahrzeugs.
Bei einander genau mittig gegenüberstehenden Elementen
Ankoppelvorrichtung und Kennzeichenschild wird die Ankoppelvorrichtung kraftgesteuert an das Kennzeichenschild angelegt, d.h. es erfolgt ein über eine Kraftmesseinrichtung der Ladestation gesteuertes Andrücken bis zum
Erreichen einer festgelegten Maximalkraft. Verbleibende Ungenauigkeiten, die etwa aus einer nicht exakt parallelen Lage der Ebenen von
Ankoppelvorrichtung und Kennzeichenschild resultieren können, werden durch eine federnde Lagerung der Ankoppelvorrichtung ausgeglichen. Eine
Ausführung der Ankoppelvorrichtung als insgesamt elastischer, im
wesentlichen plattenförmiger Körper ermöglicht auch bei unterschiedlichen Formgebungen des Kennzeichenschildes, wie etwa im Falle einer V-förmigen Abwinklung desselben, immer eine optimale Kopplung zwischen den
Transformatorspulen. Da eine Relativbewegung in lateraler Richtung bei bereits in Kontakt befindlichen Elementen Ankoppelvorrichtung und
Kennzeichenschild nicht stattfindet ist auch ein Verkratzen des
Kennzeichenschildes praktisch ausgeschlossen.
Mittels der erfindungsgemäß eingesetzten Kamera können im Rahmen des Annäherungsvorgangs des Fahrzeugs an die Ladestation auch weitere
Informationen erfasst werden. So kann zum Einen die Beschriftung des Kennzeichens erfasst werden, um das Fahrzeug zu identifizieren und damit beispielsweise eine Berechtigung zum Laden an dieser Station zu überprüfen oder ggf. einen Abrechnungsvorgang für die Nutzung der Ladestation zu unterstützen. Zum Anderen können aber z.B. auch Hindernisse zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation bzw. Fremdkörper oder Verschmutzungen, die bereits die Annäherung des Fahrzeugs an die Ladestation oder zumindest den Ladevorgang selbst möglicherweise behindern könnten, erkannt und entsprechende Hinweise an der Fahrzeugführer zur Beseitigung dieser Störeinflüsse gegeben werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Ladestation zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend eine an das Fahrzeug anfügbare Ankoppelvorrichtung mit einem ersten Transformatorteil, durch das elektrische Energie auf ein am Fahrzeug hinter einem
Kennzeichenschild angeordnetes, zweites Transformatorteil übertragen werden kann, welche Ankoppelvorrichtung motorisch in mehreren Raumrichtungen positionierbar ist, sowie eine Kamera zur Erfassung von Positionsdaten des Kennzeichenschildes relativ zu der Ladestation, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation Mittel zur Übermittlung von Fahranweisungen an den Fahrzeugführer und/oder das Fahrzeug umfasst, welche Fahranweisungen aus den erfassten Positionsdaten abgeleitet sind.
2. Ladestation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Übermittlung von Fahranweisungen an den Fahrzeugführer akustische und/oder optische Signalgabeeinrichtungen umfassen.
3. Ladestation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Übermittlung von Fahranweisungen an das Fahrzeug eine Funk- Sendeeinrichtung zur Übertragung von Fernsteuersignalen an eine zugeordnete Funk-Empfangseinrichtung im Fahrzeug umfassen.
4. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ankoppelvorrichtung in drei Raumrichtungen (x-, y-, z-Richtung) motorisch bewegbar und mittig gegenüber dem Kennzeichenschild des Fahrzeugs positionierbar ist.
5. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Kraftmesseinrichtung zum kraftgesteuerten Andrücken der Ankoppelvorrichtung an das Kennzeichenschild vorhanden ist.
6. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ankoppelvorrichtung federnd gelagert und als insgesamt elastischer, im wesentlichen plattenförmiger Körper ausgebildet ist.
7. Verfahren zum induktiven Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs an einer Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der durch die Kamera erfassten Positionsdaten des Kennzeichenschildes zunächst eine Grobpositionierung des Fahrzeugs gegenüber der Ladestation erfolgt, bis sich das Kennzeichenschild innerhalb des Bewegungsraumes der motorisch bewegbaren
Ankoppelvorrichtung befindet, und danach durch Bewegung der Ankoppelvorrichtung eine Feinpositionierung derselben gegenüber dem Kennzeichenschild erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera fortlaufend weitere Positionsdaten des Kennzeichenschildes erfasst, und dass durch eine Annäherungs-Steuereinrichtung in der Ladestation der erwünschte Annäherungsprozess des Kennzeichenschildes an die Ankoppelvorrichtung der Ladestation ständig überwacht und die während der Grobpositionierung des Fahrzeugs an den Fahrzeugführer und/oder das Fahrzeug zu gebenden Anweisungen laufend angepasst werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kamera im Rahmen des Annäherungsvorgangs des Fahrzeugs an die Ladestation weitere Informationen erfasst werden.
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