WO2020074186A1 - Induktives ladesystem und positionierverfahren - Google Patents

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WO2020074186A1
WO2020074186A1 PCT/EP2019/073655 EP2019073655W WO2020074186A1 WO 2020074186 A1 WO2020074186 A1 WO 2020074186A1 EP 2019073655 W EP2019073655 W EP 2019073655W WO 2020074186 A1 WO2020074186 A1 WO 2020074186A1
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charging plate
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Matthias HARDT
Dominik MÜLLER
Bianca EHN
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Definitions

  • the invention relates to a method for positioning an electric vehicle over a charging plate for the inductive charging of a high-voltage storage device of an electric vehicle and a device suitable for the method
  • Contactless energy transmission can be used to charge electrical energy stores in motor vehicles, in which energy is transmitted inductively from a charging plate external to the vehicle with a primary coil mounted in the floor to a secondary coil internal to the vehicle.
  • the use of charging plates is very convenient for users of the motor vehicle, since in this case, in order to charge the motor vehicle, it is only necessary to move the motor vehicle into a correct relative position to the loading plate in order to enable the motor vehicle to be charged. Additional cable connections or the like are not required.
  • the motor vehicle In order to enable efficient energy transmission with contactless charging of an energy store, to achieve a sufficiently high degree of efficiency and to avoid possible damage to the motor vehicle by reactive currents, the motor vehicle must be positioned very precisely above the charging plate. Since the primary coil has to be positioned under the motor vehicle, it may be difficult for the user of the motor vehicle, that is to say the driver of the vehicle, to position the motor vehicle correctly because he cannot see the primary coil when the motor vehicle is maneuvering. Different approaches are currently being discussed as to how the vehicle can find its suitable position above the loading plate. For example, methods are discussed which use an electromagnetic signal for positioning (e.g. LPE, LF, MV according to IEC 61980-2). This signal is very susceptible to interference and requires remote sensors, which must be installed in the underbody area or on the bumper of the motor vehicle. Optical positioning systems that work with parking lot markings were also examined.
  • an electromagnetic signal for positioning e.g. LPE, LF, MV according to IEC 61980-2
  • DE 10 2014 016 031 A1 discloses a charging plate for contactless charging of an energy store in a motor vehicle and a method for positioning a motor vehicle in a charging position.
  • the loading plate comprises a marking element, which is captured by a camera on the motor vehicle.
  • DE 10 2014 223 237 A1 discloses an inductive charging system for charging an electric vehicle, which comprises a primary coil which is arranged on a floor surface and has a stationary marking element which is recorded with a camera of the electric vehicle.
  • the charging device comprises a vehicle-side charging current receiving element and a charging current delivery element for the inductive transmission of energy to the charging current receiving element, light-emitting diodes marking the charging current delivery element by means of a light cone with different colors and the light cone being recorded by means of a camera on the vehicle .
  • the object of the invention is to provide an apparatus and a method which at least partially eliminate the disadvantages of the prior art.
  • the invention relates to a method for positioning a motor vehicle in a charging position suitable for contactless charging of an energy store of the motor vehicle.
  • a charging plate arranged on a floor surface, which is part of a charging station comprising at least one charging plate, at least one in the charging station Loading plate used to prevent overrunning, used for emitting amplitude and / or frequency-modulated light signals.
  • at least one light-emitting diode (LED) is used as the light source.
  • at least one infrared LED is used. This has the advantage that the light-emitting diodes can be recognized even in the dark and / or when they are dirty with weak infrared absorption.
  • the embodiment in which infrared light is generated has the additional advantage that the infrared light source can also act as a heating element, so that, for example, when the light source is covered by snow, it can be melted away.
  • communication is initially established between the motor vehicle and an infrastructure of the charging station.
  • communication between the motor vehicle and the infrastructure of the charging station takes place via WLAN, Bluetooth or mobile radio via a standardized WLAN or Bluetooth communication between the vehicle and the charging infrastructure can transmit data for identifying the vehicle and the required charging configuration, for example.
  • the at least one light source then sends at least one charging plate of the charging station that is currently available, an individually coded, amplitude and / or frequency modulated light signal from amplitude modulation means within the scope of the present invention a variation of the intensity of the light signal, i.e. the brightness.
  • amplitude modulation means a variation in the intensity of the light signal, i.e. the brightness.
  • a sequence of light pulses are generated in which both the duration of the individual light pulses and their distance can be variable.
  • frequency modulation means a variation in the wavelength of the light signal, that is to say the color of the light.
  • the light signals can therefore comprise light of different colors in order to encode information. Continuous or discontinuous transitions between different wavelengths can also take place within the light signal.
  • the positioning concept according to the invention is based on the use of the optical signals which are generated by at least one light source installed on the charging plate, e.g. one or more LEDs, are emitted and used both as the respective bearing signal and for point-to-point communication between the vehicle and the charging plate.
  • all charging plates that are potentially available to the vehicle begin to send out an individual blinking and / or color code.
  • the code of the individual pallets can be dynamically changed individually. Both the code of a single LED signal and the code of all LED signals on a loading plate can be changed.
  • the individually coded, amplitude and / or frequency modulated light signal is detected by a sensor device of the motor vehicle.
  • a camera of the motor vehicle in particular a camera
  • Wide-angle camera can be used, which is preferably installed in the rear or front area of the motor vehicle.
  • the camera can be installed in the area of a bumper in particular.
  • an area in front of or behind the motor vehicle that is directly adjacent to the motor vehicle can be detected by the sensor device.
  • the sensor device of the motor vehicle therefore comprises at least one camera, in particular a front camera installed in the front of the vehicle.
  • Motor vehicles often already include one or more cameras for environment detection.
  • wide-angle cameras can be provided on motor vehicles which depict the vehicle environment directly adjacent to the motor vehicle at a wide angle. Corresponding cameras are used, for example, in top view systems or as part of parking assistance.
  • the light signals recorded are recorded and evaluated using cameras installed in the vehicle.
  • the light signals are recorded via a front camera installed in the front of the vehicle.
  • the position of the individual LEDs can be used to determine the relative position of the vehicle.
  • further information about modulation of the LED signals in the time domain (pulsing or switching on and off) and in the frequency domain (color changes) can be transmitted from the charging plate to the vehicle.
  • the coding and position of the light signal are then evaluated in a control unit of the motor vehicle, a charging plate currently available is selected and a trajectory of the motor vehicle is selected the current position in the loading position of the selected loading plate.
  • the motor vehicle is then guided into the loading position by triggering at least one driving instruction to a driver of the motor vehicle and / or at least one longitudinal and / or transverse driving intervention by a control device of the motor vehicle.
  • the vehicle or the driver recognize the LED signals and can thus navigate on the loading plate.
  • the result of the evaluation is used for a supplementary display.
  • the driver is shown a camera image with corresponding auxiliary lines, so that manual maneuvering is supported by the camera image.
  • control device can control various vehicle systems, in particular actuators, in the motor vehicle, which are assigned, for example, to the brakes, the steering and / or the motor of the motor vehicle. Issuing driving instructions and carrying out driver interventions to guide the motor vehicle to a predetermined position are basically known in the prior art and are not to be explained in detail.
  • the motor vehicle reports back to the infrastructure of the charging station via the communication path information about the selected charging plate and the charging requirements of the vehicle.
  • the invention also relates to a device suitable for carrying out the method according to the invention
  • the invention relates to an inductive charging system for charging an energy storage device of a motor vehicle.
  • the charging takes place by means of a stationary charging station, the charging station comprising at least one charging plate arranged on a floor surface with a primary coil for generating an alternating magnetic field and the motor vehicle a secondary coil for receiving the alternating magnetic field having.
  • the primary coil induces a charging voltage in the secondary coil by generating an alternating magnetic field.
  • a predetermined parking position of the motor vehicle is provided above the charging plate for receiving the alternating magnetic field. In the parking position, an efficiency of the energy transmission from the primary coil to the secondary coil is in particular greater than a predetermined minimum value.
  • the charging system comprises two components, namely a charging station with at least one charging plate and at least one motor vehicle
  • each loading plate has at least one light source installed in the loading plate so that it cannot be driven over and is set up to emit amplitude and / or frequency-modulated light signals
  • the motor vehicle has at least one sensor device for detecting amplitude and / or frequency-modulated light signals from the at least one light source in one
  • Embodiment comprises the at least one light source at least one light-emitting diode.
  • the light-emitting diodes are colored light-emitting diodes, the overall spectrum (ie the color thereof) of which can be adjusted to various connections by control signals or corresponding distribution of a drive current.
  • the at least one light source generates infrared light and the at least one sensor device has a sensor for infrared light.
  • the at least one sensor device comprises at least one camera
  • the at least one loading plate has a plurality of light sources, for example two, three or four light sources, which are set up to emit amplitude and / or frequency-modulated light signals.
  • the plan of the at least one loading plate has the shape of a polygon, for example a triangle, a rectangle, a hexagon, or an octagon.
  • the polygon has at least one light source installed at each of its corners and designed to emit amplitude and / or frequency-modulated light signals.
  • the light sources support the positioning of the motor vehicle in the parking position.
  • the light sources are controlled by a controller in the loading plate depending on the application.
  • the at least one motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular a passenger car or truck or passenger bus.
  • the at least one motor vehicle has a secondary coil for receiving the alternating magnetic field.
  • the motor vehicle comprises at least one camera for generating camera images of an environment of the motor vehicle, e.g. a front camera installed in the front area of the vehicle, and at least one display device for displaying camera images, for example a screen, and a module set up for wireless communication with the charging station, which is set up for communication between the vehicle and the charging infrastructure, for example a WLAN or Bluetooth communication module or a cellular module.
  • a vehicle-to-infrastructure communication module can also be provided, also known as car-to-x technology. For example, data can be exchanged between the charging station and the motor vehicle when the charging station is reached or approached.
  • the at least one motor vehicle comprises an image processing device that is set up to display auxiliary lines in the displayed camera images that support navigation along a calculated trajectory.
  • the image processing device can be provided, for example, by a processor device, as can be provided by an information entertainment system (infotainment system) or a control device of the motor vehicle.
  • the image processing device is designed to convert the camera images into transformed images by means of homography. A top view or bird's eye view of the surroundings is generated by means of homography. In other words, the camera images are distorted in perspective.
  • the surroundings are shown as a top view, as if the at least one camera was not located in the motor vehicle, but rather above the motor vehicle, and an optical axis of the at least one camera was oriented downwards towards the motor vehicle and the surroundings.
  • the image processing device is further configured to display these transformed camera images on the display device as the camera images displayed.
  • This embodiment has the advantage that the representation level of the transformed camera images corresponds to the movement plane in which the user can maneuver the motor vehicle. In other words, the movements of the motor vehicle correspond to the movements of the light sources depicted in the transformed camera images
  • the invention provides an inductive charging system that enables simple, precise positioning of a vehicle for the charging process that is insensitive to interference from the environment, which is caused, for example, by electronic devices.
  • Known components which are already present in many motor vehicles in particular, can be used for the charging system for cost-effective implementation.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs über einer Ladeplatte für das induktive Laden eines Hochvoltspeichers eines Elektrofahrzeugs und eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung,

Description

Induktives Ladesystem und Positionierverfahren
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Elektrofahrzeugs über einer Ladeplatte für das induktive Laden eines Hochvoltspeichers eines Elektrofahrzeugs und eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung
Zum Laden von elektrischen Energiespeichern in Kraftfahrzeugen kann eine kontaktiose Energieübertragung genutzt werden, bei der Energie induktiv von einer fahrzeugexternen Ladeplatte mit einer im Boden angebrachten Primärspule zu einer fahrzeuginternen Sekundärspule übertragen wird. Die Nutzung von Ladeplatten ist für Nutzer des Kraftfahrzeugs sehr komfortabel, da es in diesem Fall zum Laden des Kraftfahrzeugs ausschließlich erforderlich ist, das Kraftfahrzeug in eine korrekte relative Position zur Ladeplatte zu bewegen, um ein Laden des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Zusätzliche Kabelverbindungen oder Ähnliches sind nicht erforderlich.
Um eine effiziente Energieübertragung bei kontaktlosem Laden eines Energiespeichers zu ermöglichen, einen ausreichend hohen Wirkungsgrad zu erreichen und mögliche Beschädigungen des Kraftfahrzeugs durch Blindströme zu vermeiden, muss das Kraftfahrzeug sehr genau über der Ladeplatte positioniert werden. Da die Primärspule unter dem Kraftfahrzeug positioniert werden muss, fällt es dem Nutzer des Kraftfahrzeugs, also dem Fahrzeugführer, unter Umständen schwer, das Kraftfahrzeug richtig zu positionieren, weil er die Primärspule beim Manövrieren des Kraftfahrzeugs nicht sehen kann. Derzeit werden unterschiedliche Ansätze diskutiert, wie das Fahrzeug seine geeignete Position über der Ladeplatte finden kann. Beispielsweise werden Methoden diskutiert, welche zur Positionierung ein elektromagnetisches Signal verwenden (z.B. LPE, LF, MV nach IEC 61980-2) Dieses Signal ist sehr störanfällig und erfordert abgesetzte Sensoren, welche im Unterbodenbereich oder am Stoßfänger des Kraftfahrzeugs verbaut werden müssen. Auch wurden optische Systeme zur Positionierung untersucht, welche mit Parkplatzmarkierungen arbeiten.
Aus der DE 10 2014 016 031 A1 geht eine Ladeplatte zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Positionierung eines Kraftfahrzeugs in eine Ladeposition hervor. Die Ladeplatte umfasst ein Markierungselement, das durch eine kraftfahrzeugseitige Kamera erfasst wird.
Die DE 10 2014 223 237 A1 offenbart ein induktives Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs, das eine auf einer Bodenfläche angeordnete Primärspule umfasst, die ein stationär angeordnetes Markierungselement aufweist, welches mit einer Kamera des Elektrofahrzeugs erfasst wird.
Die DE 10 2014 201 821 A1 offenbart eine Ladeeinrichtung mit Positionierungshilfe Die Ladeeinrichtung umfasst ein fahrzeugseitiges Ladestromaufnahmeelement und ein Ladestromabgabeelement zur induktiven Übertragung von Energie an das Ladestromaufnahmeelement, wobei Leuchtdioden das Ladestromabgabeelement mittels eines Lichtkegels mit unterschiedlichen Farben markieren und der Lichtkegel mittels einer fahrzeugseitigen Kamera erfasst wird.
Alle bislang vorgestellten Ansätze zeigen Defizite bezüglich ihrer Robustheit und ihrer interoperablen Einsatzmöglichkeiten Durch die Einflüsse der unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ist eine aufwendige Kalibrierung notwendig, welche dennoch temporäre Einflüsse durch elektronische Geräte in der Umgebung nicht ausschließen kann. Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise beseitigen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Ladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8, sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und eine Ladeplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 10 Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Positionierung eines Kraftfahrzeugs in einer zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs geeigneten Ladeposition Erfindungsgemäß wird für die Positionierung des Kraftfahrzeugs auf einer auf einer Bodenfläche angeordneten Ladeplatte, welche Bestandteil einer mindestens eine Ladeplatte umfassenden Ladestation ist, mindestens eine in der Ladeplatte überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle eingesetzt. In einer Ausführungsform wird als Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode (LED) eingesetzt. In einer speziellen Ausführungsform wird mindestens eine Infrarot-LED eingesetzt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Leuchtdioden auch bei Dunkelheit und/oder Verschmutzungen mit schwacher Infrarot-Absorption erkennbar sind. Die Ausführungsform, bei welcher Infrarotlicht erzeugt wird, weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass die Infrarot-Lichtquelle auch als Heizelement wirken kann, so dass beispielsweise bei einer Bedeckung der Lichtquelle durch Schnee dieser weggeschmolzen werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt zunächst ein Kommunikationsaufbau zwischen dem Kraftfahrzeug und einer Infrastruktur der Ladestation In einer Ausführungsform erfolgt die Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Infrastruktur der Ladestation über WLAN, Bluetooth oder Mobilfunk Über eine standardisierte WLAN oder Bluetooth-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur können beispielsweise Daten zur Identifizierung des Fahrzeugs und der erforderlichen Ladekonfiguration übertragen werden.
Daraufhin sendet die mindestens eine Lichtquelle mindestens einer aktuell zur Verfügung stehenden Ladeplatte der Ladestation ein individuell codiertes, amplituden- und/oder frequenzmoduliertes Lichtsignal aus Amplitudenmodulation bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Variation der Intensität des Lichtsignals, also der Helligkeit Beispielsweise kann eine Abfolge von Lichtpulsen erzeugt werden, in der sowohl die Dauer der einzelnen Lichtpulse als auch deren Abstand variabel sein können. Frequenzmodulation bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Variation der Wellenlänge des Lichtsignals, also der Farbe des Lichts Die Lichtsignale können also Licht unterschiedlicher Farben umfassen, um Informationen zu kodieren. Auch können innerhalb des Lichtsignals stetige oder diskontinuierliche Übergänge zwischen verschiedenen Wellenlängen erfolgen.
Das erfindungsgemäße Positionierkonzept basiert auf der Nutzung der optischen Signale, welche von mindestens einer an der Ladeplatte verbauten Lichtquelle, z.B. einer oder mehreren LEDs, ausgesendet und sowohl als jeweiliges Peilsignal als auch zur Punkt-zu-Punkt Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladeplatte verwendet werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens beginnen, nachdem der Kommunikationsaufbau zwischen Fahrzeug und Ladeinfrastruktur erfolgt ist, alle Ladeplatten, die dem Fahrzeug potentiell zur Verfügung stehen, jeweils einen individuellen Blink- und/oder Farbcode auszusenden. Der Code der einzelnen Ladeplatten kann individuell dynamisch geändert werden. Dabei kann sowohl der Code eines einzigen LED-Signals als auch der Code aller LED-Signale einer Ladeplatte geändert werden.
Das individuell codierte, amplituden- und/oder frequenzmodulierte Lichtsignal wird durch eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst. Als Sensoreinrichtung kann eine Kamera des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Weitwinkelkamera, verwendet werden, die vorzugsweise im Heck- bzw Frontbereich des Kraftfahrzeugs verbaut ist. Die Kamera kann insbesondere im Bereich einer Stoßstange verbaut sein. Durch die Sensoreinrichtung kann insbesondere ein unmittelbar zum Kraftfahrzeug benachbarter Bereich vor bzw. hinter dem Kraftfahrzeug erfasst werden. In einer Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs daher mindestens eine Kamera, insbesondere eine im vorderen Fahrzeugbereich installierte Frontkamera. Kraftfahrzeuge umfassen häufig bereits eine oder mehrere Kameras zur Umfelderfassung. Insbesondere können Weitwinkelkameras an Kraftfahrzeugen vorgesehen sein, die das unmittelbar zum Kraftfahrzeug benachbarte Fahrzeugumfeld weitwinklig abbilden. Entsprechende Kameras werden beispielsweise in Top-View-Systemen oder im Rahmen einer Einparkunterstützung genutzt.
Die erfassten Lichtsignale werden über im Fahrzeug verbaute Kameras erfasst und ausgewertet. In einer Ausführungsform werden die Lichtsignale über eine im vorderen Fahrzeugbereich installierte Frontkamera erfasst. Mit der Information über den Verbauort der einzelnen LEDs kann die relative Position des Fahrzeugs ermittelt werden. Zusätzlich können weitere Informationen über eine Modulation der LED-Signale im Zeitbereich (Pulsen bzw. Ein- und Ausschalten) sowie im Frequenzbereich (Farbänderungen) von der Ladeplatte an das Fahrzeug übermittelt werden.
Dies bietet den Vorteil, dass eine Störung des Signals durch spezielle Umgebungsbedingungen nicht gegeben ist. Eine mögliche Einschränkung der Sichtbarkeit der Signale wird als hinnehmbar angesehen und kann durch Redundanz, d.h. dem Einsatz mehrerer LEDs kompensiert werden. Auch kann in diesem Zusammenhang eine Verbesserung durch den Einsatz von Infra rot-LEDs erzielt werden. Auch ist bei einer vorwiegenden Nutzung in einem überdachten Bereich dieses Problem nicht von Gewicht.
In einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs erfolgt dann eine Auswertung der Kodierung und Position des Lichtsignals, es wird eine aktuell zur Verfügung stehende Ladeplatte ausgewählt und eine Trajektorie des Kraftfahrzeugs aus der aktuellen Position in die Ladeposition der ausgewählten Ladeplatte ermittelt. Danach wird das Kraftfahrzeug durch ein Auslösen wenigstens eines Fahrhinweises an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder wenigstens eines längs- und/oder querführenden Fahreingriffs durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs in die Ladeposition geführt. Das Fahrzeug bzw der Fahrer erkennen die LED-Signale und können so auf die Ladeplatte navigieren. In einer Ausführungsform wird das Ergebnis der Auswertung für eine ergänzende Anzeige verwendet. In einer Variante wird dem Fahrer ein Kamerabild mit entsprechenden Hilfslinien angezeigt, so dass das manuelle Manövrieren durch das Kamerabild unterstützt wird. Zur Auslösung von Fahreingriffen können durch die Steuereinrichtung diverse Fahrzeugsysteme, insbesondere Aktoren, im Kraftfahrzeug angesteuert werden, die beispielsweise den Bremsen, der Lenkung und/oder dem Motor des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Eine Ausgabe von Fahrhinweisen und eine Durchführung von Fahreingriffen zur Führung des Kraftfahrzeugs zu einer vorgegebenen Position sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und sollen nicht detailliert erläutert werden.
Außerdem meldet das Kraftfahrzeug der Infrastruktur der Ladestation über den Kommunikationspfad Informationen über die ausgewählte Ladeplatte und die Ladeanforderungen des Fahrzeugs zurück. Dadurch kann die Lade Infrastruktur das Fahrzeug eindeutig der angefahrenen Ladeplatte zuweisen. Diese Zuweisung ist notwendig, um Ladeanforderungen des Fahrzeugs an die entsprechende Ladeplatte weiterzugeben
Gegenstand der Erfindung ist auch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung
Gegenstand der Erfindung ist ein induktives Ladesystem zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs Das Aufladen erfolgt mittels einer stationären Ladestation, wobei die Ladestation mindestens eine auf einer Bodenfläche angeordnete Ladeplatte mit einer Primärspule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes umfasst und das Kraftfahrzeug eine Sekundärspule zum Empfangen des magnetischen Wechselfeldes aufweist. Die Primärspule induziert durch Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes eine Ladespannung in der Sekundärspule Für das Empfangen des magnetischen Wechselfelds ist eine vorbestimmte Abstellposition des Kraftfahrzeugs über der Ladeplatte vorgesehen. In der Abstellposition ist insbesondere ein Wirkungsgrad der Energieübertragung von der Primärspule zur Sekundärspule größer als ein vorbestimmter Mindestwert.
Das Ladesystem umfasst zwei Komponenten, nämlich eine Ladestation mit mindestens einer Ladeplatte und mindestens ein Kraftfahrzeug
Erfindungsgemäß weist jede Ladeplatte mindestens eine in der Ladeplatte überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle auf, und das Kraftfahrzeug weist zumindest eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen der mindestens einen Lichtquelle auf ln einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode In einer speziellen Ausführungsform sind die Leuchtdioden farbige Leuchtdioden, deren Gesamtspektrum (d.h. deren Farbe) durch Steuersignale oder entsprechende Aufteilung eines Ansteuerstroms auf verschiedene Anschlüsse eingestellt werden kann.
In einer Ausführungsform des Ladesystems erzeugt die mindestens eine Lichtquelle Infrarotlicht und die zumindest eine Sensorvorrichtung weist einen Sensor für Infrarotlicht auf. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die zumindest eine Sensorvorrichtung zumindest eine Kamera
In einer Ausführungsform weist die mindestens eine Ladeplatte mehrere zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquellen auf, beispielsweise zwei, drei oder vier Lichtquellen In einer Ausführungsform hat der Grundriss der mindestens einen Ladeplatte die Form eines Vielecks, beispielsweise eines Dreiecks, eines Rechtecks, eines Sechsecks, oder eines Achtecks. In einer Ausführungsform weist das Vieleck an jeder seiner Ecken mindestens eine überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle auf. Die Lichtquellen unterstützen das Positionieren des Kraftfahrzeugs in der Abstellposition ln einer Ausführungsform werden die Lichtquellen von einer Steuerung in der Ladeplatte je nach Anwendungsfall kontrolliert.
Das mindestens eine Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder Personenbus, ausgestaltet.
Das mindestens eine Kraftfahrzeug weist eine Sekundärspule zum Empfangen des magnetischen Wechselfeldes auf. In einer Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug zumindest eine Kamera zum Erzeugen von Kamerabildern einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, z.B. eine im vorderen Fahrzeugbereich installierte Frontkamera, und zumindest eine Anzeigeeinrichtung zur Wiedergabe von Kamerabildern, also beispielsweise einen Bildschirm, sowie ein zu einer drahtlosen Kommunikation mit der Ladestation eingerichtetes Modul, das für eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Lade Infrastruktur eingerichtet ist, beispielsweise ein WLAN- oder Bluetooth-Kommunikationsmodul oder ein Mobilfunkmodul. Es kann auch ein Fahrzeug-zu-lnfrastruktur-Kommunikationsmodul vorgesehen sein, auch unter der Bezeichnung Car-to-X-Technologie bekannt. Daten können beispielsweise bei Erreichen oder Annäherung an die Ladestation zwischen Ladestation und Kraftfahrzeug ausgetauscht werden.
In einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Kraftfahrzeug eine Bildverarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in die angezeigten Kamerabilder Hilfslinien einzublenden, die die Navigation entlang einer berechneten Trajektorie unterstützen. Die Bildverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise durch eine Prozessoreinrichtung bereitgestellt sein, wie sie durch ein InformationsVUnterhaltungssystem (Infotainmentsystem) oder ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein kann. In einer weiteren Ausführungsform ist die Bildverarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt, die Kamerabilder mittels einer Homografie in transformierte Bilder umzuwandeln Mittels der Homografie wird eine Draufsicht oder Vogelperspektive auf die Umgebung erzeugt. Mit anderen Worten werden die Kamerabilder perspektivisch verzerrt. In den transformierten Kamerabildern ist die Umgebung als Draufsicht dargestellt, so als ob sich die zumindest eine Kamera nicht im Kraftfahrzeug befinden würde, sondern über dem Kraftfahrzeug, und eine optische Achse der zumindest einen Kamera jeweils nach unten auf das Kraftfahrzeug und die Umgebung ausgerichtet wäre. Die Bildverarbeitungseinrichtung ist in dieser Ausführungsform des Weiteren dazu ausgelegt, als die angezeigten Kamerabilder eben diese transformierten Kamerabilder auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Darstellungsebene der transformierten Kamerabilder der Bewegungsebene entspricht, in welcher der Benutzer das Kraftfahrzeug manövrieren kann. Mit anderen Worten korrespondieren die Bewegungen des Kraftfahrzeugs mit den Bewegungen der in den transformierten Kamerabildern abgebildeten Lichtquellen
Die Erfindung stellt ein induktives Ladesystem zur Verfügung, das eine einfache, präzise und gegenüber Störeinflüssen der Umgebung, die beispielsweise durch elektronische Geräte verursacht werden, unempfindliche Positionierung eines Fahrzeugs für den Ladevorgang ermöglicht. Für das Ladesystem können bereits bekannte Komponenten, die insbesondere in vielen Kraftfahrzeugen bereits vorhanden sind, zur kostengünstigen Umsetzung verwendet werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung Es versteht sich, dass die voranstehend genannten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zur Positionierung eines Kraftfahrzeugs in einer zum kontaktlosen Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs geeigneten Ladeposition, worin für die Positionierung des Kraftfahrzeugs auf einer auf einer Bodenfläche angeordneten Ladeplatte, welche Bestandteil einer mindestens eine Ladeplatte umfassenden Ladestation ist, mindestens eine in der Ladeplatte überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle eingesetzt wird
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei zunächst ein Kommunikationsaufbau zwischen dem Kraftfahrzeug und einer Infrastruktur der Ladestation erfolgt, woraufhin mindestens eine aktuell zur Verfügung stehende Ladeplatte der Ladestation ein individuell codiertes, amplituden- und/oder frequenzmoduliertes Lichtsignal aussendet, welches durch eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst wird, wonach in einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs eine Auswertung der Kodierung und Position des Lichtsignals erfolgt, eine aktuell zur Verfügung stehende Ladeplatte ausgewählt und eine Trajektorie des Kraftfahrzeugs aus der aktuellen Position in die Ladeposition der ausgewählten Ladeplatte ermittelt wird, wonach das Kraftfahrzeug durch ein Auslösen wenigstens eines Fahrhinweises an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder wenigstens eines längs- und/oder querführenden Fahreingriffs durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs in die Ladeposition geführt wird, und das Kraftfahrzeug der Infrastruktur der Ladestation Informationen über die ausgewählte Ladeplatte und die Ladeanforderungen des Fahrzeugs rückmeldet
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin als Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode (LED) eingesetzt wird, insbesondere mindestens eine
Infrarot-LED. 4 Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, worin die Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Infrastruktur der Ladestation über WLAN, Bluetooth oder Mobilfunk erfolgt 5 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die
Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs mindestens eine Kamera umfasst, insbesondere eine im vorderen Fahrzeugbereich installierte Frontkamera. 6. Induktives Ladesystem zum Aufladen eines Energiespeichers eines
Kraftfahrzeugs mittels einer stationären Ladestation, wobei die Ladestation mindestens eine auf einer Bodenfläche angeordnete Ladeplatte mit einer Primärspule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und das Kraftfahrzeug eine Sekundärspule zum Empfangen des magnetischen Wechselfeldes aufweisen, wobei für das
Empfangen eine vorbestimmte Abstellposition des Kraftfahrzeugs über der Ladeplatte vorgesehen ist, wobei die Ladeplatte mindestens eine in der Ladeplatte überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle aufweist, und das Kraftfahrzeug zumindest eine
Sensoreinrichtung zur Erfassung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen der mindestens einen Lichtquelle aufweist. 7 Ladesystem nach Anspruch 6, worin die mindestens eine Lichtquelle
Infrarotlicht erzeugt und die zumindest eine Sensorvorrichtung einen Sensor für Infrarotlicht aufweist.
8. Ladesystem nach Anspruch 6 oder 7, worin die zumindest eine Sensorvorrichtung zumindest eine Kamera umfasst.
9. Kraftfahrzeug für ein Ladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, das zumindest eine Kamera zum Erzeugen von Kamerabildern einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und zumindest eine Anzeigeeinrichtung zur Wiedergabe von Kamerabildern, sowie ein zu einer drahtlosen Kommunikation mit der Ladestation eingerichtetes Modul aufweist.
10. Ladeplatte für ein Ladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, deren Grundriss die Form eines Vielecks hat, welches an jeder Ecke mindestens eine überfahrsicher verbaute, zur Abstrahlung von amplituden- und/oder frequenzmodulierten Lichtsignalen eingerichtete Lichtquelle aufweist.
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