感应充电系统和定位方法

技术领域

本发明涉及一种用于在充电板上方定位电动车辆的方法，用于电动车辆的高压储能器的感应充电，本发明还涉及一种适合于所述方法的设备。

背景技术

为了给机动车中的电能存储器充电，可以使用无接触式能量传输，其中，能量被感应地从具有安置在地面中的初级线圈的车辆外部充电板传输到车辆内部的次级线圈。充电板的使用对于机动车的使用者来说非常舒适，这是因为在这种情况下为了给机动车充电仅仅需要使机动车运动到相对于充电板的正确的相对位置中，以便能够给机动车充电。不需要附加的电缆连接或类似连接。

为了在给储能器无接触地充电时实现有效的能量传输，实现足够高的效率并且避免无功电流可能对机动车的损坏，必须非常精确地将机动车定位在充电板上方。因为初级线圈必须定位在机动车下方，所以机动车的使用者、即车辆驾驶员可能难以正确地定位机动车，这是因为他在机动车被操纵时不能看到初级线圈。

目前，讨论了车辆如何能够在充电板上方找到其适当位置的各种方法。例如，讨论了使用电磁信号(例如，根据IEC 61980-2的LPE、LF、MV)进行定位的方法。该信号非常容易受到干扰并且需要远程的传感器，所述传感器必须安装在机动车的底部区域中或保险杠上。还研究了与停车位标记配合的用于定位的光学系统。

由文献DE 10 2014 016 031 A1得知一种用于给机动车的储能器无接触地充电的充电板和一种用于将机动车定位到充电位置中的方法。充电板包括标记元件，该标记元件通过机动车侧的摄像机检测。

文献DE 10 2014 223 237 A1公开了一种用于给电动车辆充电的感应充电系统，该充电系统包括布置在地面上的初级线圈，该初级线圈具有固定布置的标记元件，该标记元件借助于电动车辆的摄像机检测。

文献DE 10 2014 201 821 A1公开了一种具有定位辅助装置的充电装置。充电装置包括车辆侧的充电电流接收元件和用于将能量感应地传输给充电电流接收元件的充电电流输出元件，其中，发光二极管借助于具有不同颜色的光锥来标记充电电流输出元件并且借助于车辆侧的摄像机来检测光锥。

所有上述所介绍的方案都显示出在其稳健性和其可协作的应用可能性方面的不足。由于各种环境条件的影响，需要耗费大的校准，然而该校准不能排除由于环境中的电子设备所引起的临时影响。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种设备和一种方法，该设备和方法至少部分地消除现有技术的缺点。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求6的特征的充电系统以及具有权利要求9的特征的机动车和具有权利要求10的特征的充电板来实现。本发明的设计方案由从属权利要求得出。

本发明的主题是一种用于在适合于给机动车的储能器无接触地充电的充电位置中定位机动车的方法。根据本发明，为了将机动车定位在布置在地面上的充电板上，使用以可被安全驶过/辗轧的方式安装在充电板中的、被设置为用于发射调幅/振幅调制和/或调频/频率调制的光信号的至少一个光源，所述充电板是包括至少一个充电板的充电站的组成部分。在一个实施方式中，使用至少一个发光二极管(LED)作为光源。在一个特殊的实施方式中，使用至少一个红外LED。由此得到的优点是，发光二极管即使在黑暗中和/或在具有微弱的红外线吸收的污染中也能被识别。产生红外光的实施方式具有附加的优点，即，红外光源也能够作为加热元件起作用，使得例如在光源被雪覆盖时能够使雪融化。

在所述方法的一个实施方式中，首先在机动车与充电站的基础设施之间建立通信。在一个实施方式中，在机动车与充电站的基础设施之间的通信通过WLAN、蓝牙或移动无线电进行。通过在车辆与充电基础设施之间的标准化的WLAN或者蓝牙通信，例如可以传输用于识别车辆和所需的充电配置的数据。

紧接着，充电站的至少一个当前可供使用的充电板的至少一个光源发出个性化编码的、调幅和/或调频的光信号。在本发明的范围内，调幅意味着光信号的强度的变化、即亮度的变化。例如，可以产生光脉冲序列，在光脉冲序列中单个光脉冲的持续时间和光脉冲的间隔都可以是可变的。调频在本发明的范围内意味着光信号的波长的变化、即光的颜色的变化。光信号因此可以包括不同颜色的光，以便对信息进行编码。在光信号内部也可以在不同波长之间实现连续或不连续的过渡。

根据本发明的定位方案基于光学信号的使用，所述光学信号由至少一个安装在充电板处的光源、例如一个或多个LED发出，所述光学信号不仅用作相应的方向测量信号、而且也用于在车辆与充电板之间的点对点通信。在该方法的一个实施方式中，在进行在车辆与充电基础设施之间的通信建立之后，潜在地可供车辆使用的所有充电板分别开始发出个性化的闪烁代码和/或颜色代码。单个充电板的代码可以个性化地动态改变。在此，不仅可以改变唯一一个LED信号的代码、而且也可以改变充电板的所有LED信号的代码。

个性化编码的、调幅的和/或调频的光信号被机动车的传感器装置检测。作为传感器装置可以使用机动车的摄像机、特别是广角摄像机，该传感器装置优选地安装在机动车的尾部区域或前部区域中。摄像机特别是可以安装在保险杠的区域中。通过传感器装置特别是可以检测在机动车前方或后方的、与机动车直接相邻的区域。因此，在一个实施方式中，机动车的传感器装置包括至少一个摄像机、特别是安装在车辆前部区域中的前部摄像机。机动车通常已经包括一个或多个用于环境检测的摄像机。特别地，广角摄像机可以设置在机动车上，其以广角反映与机动车直接相邻的车辆环境。相应的摄像机例如在俯视系统中或在停车辅助的范围内使用。

检测到的光信号通过安装在车辆中的摄像机来检测和分析处理。在一个实施方式中，通过安装在车辆前部区域中的前部摄像机检测光信号。利用关于各个LED的安装位置的信息可以确定车辆的相对位置。附加地，可以从充电板向车辆传输关于LED信号在时间范围内(脉冲或接通和关断)以及在频率范围内(颜色变化)的调制的其它信息。

这提供了如下优点，即，不存在由于特殊的环境条件对信号的干扰。信号可见性的可能限制被视为可接受的并且可以通过冗余、即通过使用多个LED来补偿。在此，也可以通过使用红外LED实现改进。在主要在带顶的区域中使用时，该问题也不重要。

然后在机动车的控制单元中进行对光信号的编码和位置的分析处理，选择当前可供使用的充电板并且确定机动车从当前位置到所选择的充电板的充电位置中的轨迹。然后通过由通过机动车的控制装置触发对机动车的驾驶员的至少一个驾驶提示和/或至少一个纵向控制和/或横向控制/纵向引导和/或横向引导的驾驶干预将机动车引导到充电位置中。车辆或驾驶员识别LED信号并且可以导航到充电板上。在一个实施方式中，分析处理的结果被用于补充的显示。在一个变型方案中，向驾驶员显示具有相应的辅助线的摄像机图像，从而通过摄像机图像辅助手动的操纵。为了触发驾驶干预，可以通过控制装置驱控机动车中的各种车辆系统、特别是执行器，这些车辆系统例如被分配给机动车的制动器、转向装置和/或发动机。驾驶提示的输出和用于将机动车引导到预定位置的驾驶干预的执行在现有技术中原则上是已知的并且不再详细地解释。

此外，机动车通过通信路径向充电站的基础设施反馈关于所选择的充电板和车辆充电要求的信息。由此，充电基础设施可以明确地将车辆分派给所驶向的充电板。为了将车辆充电要求转发给相应的充电板，这种分派是必要的。

本发明的主题还包括一种适合于实施根据本发明的方法的设备。

本发明的主题是一种用于给机动车的储能器充电的感应充电系统。借助于固定的充电站进行充电，其中，充电站具有布置在地面上的至少一个充电板，所述至少一个充电板具有用于产生交变磁场的初级线圈，机动车具有用于接收交变磁场的次级线圈。所述初级线圈通过产生交变磁场在次级线圈中感生出充电电压。为了接收交变磁场，在充电板上方设置有预先确定的机动车停放位置。在停放位置中，从初级线圈向次级线圈的能量传输的效率特别是大于预先确定的最小值。

充电系统包括两个部分、即具有至少一个充电板的充电站和至少一个机动车。

根据本发明，每个充电板具有以可被安全驶过的方式安装在充电板中的、被设置为用于发射调幅和/或调频的光信号的至少一个光源，机动车具有至少一个传感器装置以用于检测至少一个光源的调幅和/或调频的光信号。

在一个实施方式中，至少一个光源包括至少一个发光二极管。在一个特殊的实施方式中，发光二极管是彩色的发光二极管，其总光谱(即其颜色)可以通过控制信号或将驱控电流相应地分配到不同的接口上来调节。

在充电系统的一个实施方式中，至少一个光源产生红外光，至少一个传感器装置包括用于红外光的传感器。在另一个实施方式中，至少一个传感器装置包括至少一个摄像机。

在一个实施方式中，至少一个充电板具有被设置为用于发射调幅和/或调频的光信号的多个光源，例如两个、三个或四个光源。在一个实施方式中，至少一个充电板的平面图具有多边形的形状，例如三角形、矩形、六边形或八边形。在一个实施方式中，多边形在其每个角上具有以可被安全驶过的方式安装的、被设置为用于发射调幅和/或调频的光信号的至少一个光源。光源辅助机动车在停放位置中的定位。在一个实施方式中，光源由充电板中的控制器根据应用情况来控制。

至少一个机动车优选地被设计为汽车、特别是乘用车或载货汽车或客车。

至少一个机动车具有用于接收交变磁场的次级线圈。在一个实施方式中，机动车包括：至少一个用于产生机动车环境的摄像机图像的摄像机、例如安装在车辆前部区域中的前部摄像机；至少一个用于再现摄像机图像的显示装置、即例如屏幕；以及被设置为用于与充电站无线通信的模块、例如WLAN或蓝牙通信模块或移动通信模块，该模块被设置为用于在车辆与充电基础设施之间的通信。也可以设置车辆对基础设施通信模块，其也以术语“车对X通信(Car-to-X)技术”已知。例如可以在到达或接近充电站时在充电站与机动车之间交换数据。

在一个实施方式中，至少一个机动车包括图像处理装置，该图像处理装置被设置为用于，将辅助线插入到所显示的摄像机图像中，该辅助线对沿着计算出的轨迹的导航进行辅助。图像处理装置例如可以通过处理器装置来提供，以及也可以通过信息/娱乐系统(娱乐信息系统)或者机动车的控制器来提供。

在另一个实施方式中，图像处理装置被设计为用于，借助于单应性将摄像机图像转换成变换的图像。借助于所述单应性生成对环境的俯视图或鸟瞰图。换句话说，摄像机图像被透视地变形。在经变换的摄像机图像中，环境作为俯视图示出，因此好像至少一个摄像机不是位于机动车中、而是位于机动车的上方那样，并且至少一个摄像机的光轴分别向下俯视机动车和环境取向。在该实施方式中，图像处理装置还被设计为用于，就将该变换的摄像机图像作为所显示的摄像机图像显示在显示装置上。该实施方式具有如下优点，即，变换的摄像机图像的显示平面相当于运动平面，使用者可以在该运动平面中操纵机动车。换言之，机动车的运动与在变换的摄像机图像中成像的光源的运动相一致。

本发明提供一种感应充电系统，该感应充电系统能够实现车辆针对充电过程的简单、精确的定位，且车辆定位相对于例如由电子设备引起的环境干扰影响不敏感。对于充电系统，可以使用特别是在许多机动车中现有的已知部件以成本低廉地实现。

本发明的其它优点和设计方案由说明书得出。不言而喻的是，前面提到的特征不仅能够以分别说明的组合、而且也能够以其它组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。