DE102015013204A1

DE102015013204A1 - Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs für einen induktiven Ladevorgang und Ladestation

Info

Publication number: DE102015013204A1
Application number: DE102015013204.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Franz; Joachim Gloger; Lars Krueger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2016-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs (F1) für einen induktiven Ladevorgang, bei dem das Fahrzeug (F1) von einer Ist-Position zu einer ermittelten Soll-Position geführt wird, wobei das Fahrzeug (F1) in der Soll-Position über einer Ladestation (2) zur Durchführung des induktiven Ladevorgangs positioniert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf einer Anzeigefläche (A) im Fahrzeug (F1) das Fahrzeug (F1) und die Ladestation (2) in einer einer realen Relativposition entsprechenden Position zueinander aus einer Vogelperspektive virtuell dargestellt werden, wobei – eine Anzeige des virtuell dargestellten Fahrzeugs (F1') derart verändert wird, dass die virtuell dargestellte Ladestation (2') auf der Anzeigefläche (A) sichtbar ist, wenn das Fahrzeug (F1) in einer die Ladestation (2) verdeckenden Position ist und – mindestens ein Toleranzbereich (T1 bis Tn) um die Ladestation (2) virtuell dargestellt wird, in dem der induktive Ladevorgang mit einem einer effizienten induktiven Energieübertragung entsprechenden Wirkungsgrad durchführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladestation (2) zur Durchführung eines induktiven Ladevorgangs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs für einen induktiven Ladevorgang. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Ladestation zur Durchführung eines induktiven Ladevorgangs.
Aus der DE 10 2013 207 906 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb über einer Primärspule zum induktiven Laden einer aufladbaren Batterie des Fahrzeugs bekannt. Es wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug umfasst eine Sekundärspule zur Aufnahme von elektrischer Energie von einer Fahrzeug-externen Primärspule. Weiter umfasst das Fahrzeug mindestens eine Kamera, die eingerichtet ist, eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuereinheit ist eingerichtet, Bild-Daten von der mindestens einen Kamera des Fahrzeugs zu empfangen und auf Referenzdaten zuzugreifen. Die Referenzdaten umfassen Informationen über mindestens ein vordefiniertes Referenzobjekt in der erfassten Umgebung des Fahrzeugs und über eine Position des mindestens einen vordefinierten Referenzobjekts relativ zu der Primärspule. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis der Referenzdaten das mindestens eine vordefinierte Referenzobjekt in den empfangenen Bild-Daten zu detektieren. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis des detektierten mindestens einen Referenzobjekts, eine Position der Sekundärspule relativ zu der Primärspule zu ermitteln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs für einen induktiven Ladevorgang sowie eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Ladestation zur Durchführung des induktiven Ladevorgangs anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der Ladestation wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs für einen induktiven Ladevorgang wird das Fahrzeug von einer Ist-Position zu einer ermittelten Soll-Position geführt, wobei das Fahrzeug in der Soll-Position über einer Ladestation zur Durchführung des induktiven Ladevorgangs positioniert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf einer Anzeigefläche im Fahrzeug das Fahrzeug selbst und die Ladestation in einer einer realen Relativposition entsprechenden Position zueinander aus einer Vogelperspektive virtuell dargestellt werden. Dabei wird eine Anzeige des virtuell dargestellten Fahrzeugs derart verändert, dass die virtuell dargestellte Ladestation auf der Anzeigefläche sichtbar ist, wenn das Fahrzeug in einer die Ladestation verdeckenden Position ist. Des Weiteren wird ein Toleranzbereich um die Ladestation virtuell dargestellt, in dem der induktive Ladevorgang mit einem einer effizienten induktiven Energieübertragung entsprechenden Wirkungsgrad durchführbar ist.
Bei einem induktiven Laden eines beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs wird der Ladevorgang bei einer elektrisch induktiven Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation hergestellt. Die Soll-Position des Fahrzeugs entspricht dabei einer Position, in welcher der Ladevorgang mit einem maximalen Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Die virtuelle Darstellung der Ist-Position des Fahrzeugs relativ zur Ladestation und vorzugsweise eines einer Zielfahrspur des Fahrzeugs entsprechenden Fahrkorridors ermöglicht dem Fahrer eine zielgenaue Anfahrt an die Ladestation und das Erreichen der Soll-Position auf einfache und zuverlässige Art und Weise.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch eine Fahrzeugumgebung aus Fahrersicht mit einer vorausliegend angeordneten Ladestation.
Die einzige 1 zeigt eine Fahrzeugumgebung 1 aus einer Betrachtungsrichtung eines nicht dargestellten Fahrers eines Fahrzeugs F1, welches relativ zu einer in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug F1 angeordneten Ladestation 2 zum induktiven Laden des Fahrzeugs F1 positioniert ist. Weiterhin ist in Betrachtungsrichtung links oben ein Anzeigefeld A dargestellt, welches eine virtuelle Darstellung einer Ist-Position des Fahrzeugs F1 zur Ladestation 2 aus einer Vogelperspektive zeigt.
Die Fahrzeugumgebung 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Garage mit einer Mehrzahl von Stellplätzen, wobei in Betrachtungsrichtung links von dem Fahrzeug F1 weitere Fahrzeuge F2 bis F4 in einer Parkposition angeordnet sind. Zwischen den parkenden Fahrzeugen F2 bis F4 und dem Fahrzeug F1 ist zudem eine Säule 3 angeordnet, die in der Fahrzeugumgebung 1 zur Stabilisierung und/oder Begrenzung angeordnet ist.
Die auf einem Boden der Fahrzeugumgebung 1 positionierte Ladestation 2 weist in nicht näher dargestellter Art und Weise eine Primärspule auf, die zur Durchführung eines Ladevorgangs mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten Sekundärspule des Fahrzeugs F1 verbunden wird. Weiterhin weist die Ladestation eine Markierung 2.1 in Form von drei Positionsleuchten auf, die kontinuierlich oder in einem Intervall aufleuchten und so eine visuelle Ortung der Ladestation 2 verbessern.
Für einen effektiven Ladevorgang mit einem maximalen Wirkungsgrad ist eine korrekte Positionierung des Fahrzeugs F1 relativ zur Ladestation 2 erforderlich. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Fahrzeug F1 um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug und ein auf diese Weise zu ladender Energiespeicher ist als eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs F1 ausgebildet.
Zur Durchführung des Ladevorgangs wird in einem ersten Schritt die Ladestation 2 geortet. Dies erfolgt zum Einem durch den Fahrer, welcher daraufhin eine manuelle oder automatische Anfahrt an die Ladestation 2 einleitet. Zum Anderem wird die Ladestation 2 vom Fahrzeug F1 geortet, welches dazu eine entsprechend geeignete Erfassungseinheit aufweist. Beispielsweise ist in einem oder an einem Kühlergrill des Fahrzeugs F1 eine schwenkbare Kamera zur optischen Erfassung der Ladestation 2 angeordnet, wobei die Kamera Teil einer Fahrzeugumgebungserfassungseinheit sein kann, die eine Vielzahl von am Fahrzeug F1 angeordneten Kameras aufweist.
Nachdem die Ladestation 2 geortet wurde, werden eine Ist-Position des Fahrzeugs F1 relativ zur Ladestation 2 und eine Soll-Position des Fahrzeugs F1 ermittelt, wobei das Fahrzeug F1 in der Soll-Position in einer korrekten Position zur Ladestation 2 für die Durchführung eines induktiven Ladevorgangs mit einem maximalen Wirkungsgrad angeordnet ist.
Die ermittelte Ist-Position des Fahrzeugs F1 wird auf der Anzeigefläche A dargestellt und zeigt ein virtuelles Fahrzeug F1' in der Ist-Position in einer die Fahrzeugumgebung 1 repräsentierenden virtuellen Fahrzeugumgebung 1' relativ zu einer Ist-Position einer der Ladestation 2 entsprechenden virtuellen Ladestation 2'.
Die Anzeigefläche A ist insbesondere auf einer Anzeigeeinheit, z. B. ein LCD-Display eines Kombiinstruments, oder auf einem mit dem Fahrzeug F1 koppelbaren mobilen Endgerät angeordnet und zeigt dem Fahrer aus einer Vogelperspektive die aktuelle Position des Fahrzeugs F1 relativ zur Ladestation 2. Der Fahrer kann nun die Anfahrt an die Ladestation 2 initiieren und mittels der Anzeigefläche A den Vorgang visuell überwachen. Die Darstellung der virtuellen Komponenten auf der Anzeigefläche A erfolgt bevorzugt in Echtzeit.
Während der Anfahrt an die Ladestation 2 wird zusätzlich ein dynamischer Fahrkorridor K eingeblendet, welcher zur Planung, Überprüfung und Korrektur der Anfahrt vorgesehen ist. Dies kann entweder manuell durch den Fahrer oder autonom mittels eines Fahrerassistenzsystems erfolgen. Sobald das Fahrzeug F1 die Ladestation 2 erreicht und in der aus der Vogelperspektive gezeigten virtuellen Darstellung die virtuelle Ladestation 2' vom virtuellen Fahrzeug F1 verdeckt wird, wird das virtuelle Fahrzeug F1' transparent oder semitransparent oder nur mit einer Kontur dargestellt, so dass die virtuelle Ladestation 2' weiterhin sichtbar ist. Damit kann der Fahrer auch dann auf einfache Art und Weise das Fahrzeug F1 in die Soll-Position bewegen, wenn die Ladestation 2 vom Fahrzeug F1 verdeckt und für den Fahrer nicht mehr sichtbar ist. Des Weiteren kann der auf der Anzeigefläche A dargestellte Ausschnitt der virtuellen Fahrzeugumgebung 1' während der Anfahrt an die Ladestation 2 verkleinert werden, so dass das virtuelle Fahrzeug F1' und die virtuelle Ladestation 2' vergrößert dargestellt werden.
Wenn das Fahrzeug F1 die Soll-Position erreicht, wird dies dem Fahrer optisch, akustisch und/oder haptisch mitgeteilt. Beispielsweise verändert das virtuelle Fahrzeug F1' auf der Anzeigefläche A seine Farbe und/oder es wird ein Symbol eingeblendet, welches ein Stopp-Schild zeigt. Wird der Ladevorgang gestartet, kann zudem ein weiteres Symbol eingeblendet werden, welches den Fortschritt des Ladevorgangs anzeigt.
Darüber hinaus werden in der Anzeigefläche Toleranzbereiche T1 bis Tn mit verschiedenen Wirkungsgraden des Ladevorgangs angezeigt, die jeweils durch gestrichelte Linien begrenzt werden. Die gestrichelten Linien bilden jeweils eine geschlossen Linie, die ellipsenförmig oder rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist, wobei die Ellipsen oder Rechtecke ineinander liegend angeordnet sind. Ein Wirkungsgrad nimmt dabei von innen nach außen ab, so dass der innere Toleranzbereich T1 einen maximalen Wirkungsgrad und der außen liegende Toleranzbereich Tn einen minimalen Wirkungsgrad aufweist. Dies ermöglicht es dem Fahrer die Fahrzeugumgebung 1 optimal bezüglich der Fahrzeugabmessungen auszunutzen, ohne dass der Wirkungsgrad des Ladevorgangs zu sehr verringert wird. Des Weiteren wird dem Fahrer ermöglicht auch nach einer autonomen Anfahrt an die Ladestation 2 die Position des Fahrzeugs F1 manuell zu korrigieren ohne den Ladevorgang zu unterbrechen oder zu beenden.
Bei einer bidirektionalen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug F1 und der Ladestation 2 kann die Ladestation 2 dem Fahrzeug F1 auch angeben, wie hoch der Wirkungsgrad beim Laden von einer gewählten Position des Fahrzeugs F1 ist. Weiterhin ist eine Zeitdauer bis zur vollständigen Ladung, der Wirkungsgrad in Prozentform, ein Ampelschema und dergleichen mehr anzeigbar oder akustisch ausgebbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die virtuell dargestellten Komponenten auf der Anzeigefläche auch als Kamerabild einer 360 Grad Kamera des Fahrzeugs F1 ausgegeben werden, wobei die aus der Vogelperspektive dargestellte Anzeige aus den Bildern der 360 Grad Kamera zusammengesetzt wird. Alternativ kann dies auch mittels rektifizierten oder aus Rohformaten der Kamerabilder erfolgen. Darüber hinaus sind auch andere geeignete Darstellungen möglich, mittels derer eine Ist-Position des Fahrzeugs F1 relativ zur Ladestation 2 möglichst zu jedem Zeitpunkt der Anfahrt des Fahrzeugs F1 an die Ladestation 2 dargestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugumgebung
1': virtuelle Fahrzeugumgebung
2: Ladestation
2.1: Markierung
2': virtuelle Ladestation
3: Säule
A: Anzeigefläche
F1: Fahrzeug
F1': virtuelles Fahrzeug
F2 bis F4: weiteres Fahrzeug
K: Fahrkorridor
T1 bis Tn: Toleranzbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013207906 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs (F1) für einen induktiven Ladevorgang, bei dem das Fahrzeug (F1) von einer Ist-Position zu einer ermittelten Soll-Position geführt wird, wobei das Fahrzeug (F1) in der Soll-Position über einer Ladestation (2) zur Durchführung des induktiven Ladevorgangs positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Anzeigefläche (A) im Fahrzeug (F1) das Fahrzeug (F1) und die Ladestation (2) in einer einer realen Relativposition entsprechenden Position zueinander aus einer Vogelperspektive virtuell dargestellt werden, wobei – eine Anzeige des virtuell dargestellten Fahrzeugs (F1') derart verändert wird, dass die virtuell dargestellte Ladestation (2') auf der Anzeigefläche (A) sichtbar ist, wenn das Fahrzeug (F1) in einer die Ladestation (2) verdeckenden Position ist und – mindestens ein Toleranzbereich (T1 bis Tn) um die Ladestation (2) virtuell dargestellt wird, in dem der induktive Ladevorgang mit einem einer effizienten induktiven Energieübertragung entsprechenden Wirkungsgrad durchführbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad des Ladevorgangs in Abhängigkeit einer Ist-Position des Fahrzeugs (F1) relativ zur Soll-Position angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigefläche (A) ein einer Zielfahrspur des Fahrzeugs (F1) entsprechender Fahrkorridor dargestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer Ausgangsposition des Fahrzeugs (F1) ein bereits zurückgelegter Weg auf der Anzeigefläche (A) dargestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuell dargestellte Fahrzeug (F1') semitransparent dargestellt wird, wenn das Fahrzeug (F1) in einer die Ladestation (2) verdeckenden Position ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur des virtuell dargestellten Fahrzeugs (F1') dargestellt wird, wenn das Fahrzeug (F1) in einer die Ladestation (2) verdeckenden Position ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (F1) autonom von der Ist-Position zur Soll-Position geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfahrt des Fahrzeugs (F1) an die Ladestation (2) von einem Fahrer des Fahrzeugs initiiert wird, wenn die Ladestation (2) lokalisiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer angezeigt wird, wenn das Fahrzeug (F1) die Soll-Position erreicht hat.
Ladestation (2) zur Durchführung eines induktiven Ladevorgangs, umfassend: – mindestens eine Primärspule, welche mit einer Sekundärspule des Fahrzeugs (F1) für eine elektrisch induktive Energieübertragung verbindbar ist, wenn das Fahrzeug (F1) in der Soll-Position oder zumindest innerhalb eines Toleranzbereichs (T1 bis Tn) positioniert ist, – eine Markierung (2.1) zur Lokalisation der Ladestation (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (2.1) als wenigstens eine Positionsleuchte ausgebildet ist.