用于感应式充电的借助车辆相机的引导的车辆定位的制作方法
【专利说明】用于感应式充电的借助车辆相机的引导的车辆定位
[0001] 本发明涉及车辆的充电电池的感应式充电。本发明尤其是涉及为了车辆的充电电 池的感应式充电而在初级线圈上方定位车辆的方法和相应设备。
[0002] 车辆、尤其是具有电驱动装置的车辆包括用于存储电能的充电电池。车辆的充电 电池例如可以通过连接在车辆外部的电源上（例如通过连接在公共电网上）而被充电。一 种用于给车辆的电池自动地无缆线地感应式充电的方案在于，从地面到车辆底部经由磁感 应在底部自由空间上将电能传递至电池。这例如描述于图la中。图la尤其是显示车辆 1〇〇,其具有用于电能的存储器103 (例如充电电池103)。车辆100包括所谓的在车辆底部 中的次级线圈102,该次级线圈经由未显示的阻抗适配器和整流器101与存储器103连接。
[0003]次级线圈102可以定位在初级线圈111上方，初级线圈111例如安装在车库的地 面上。初级线圈111与电源110连接。电源110可以包括无线电频率发生器，其在初级线 圈111中产生交流电，因此感应出磁场。在初级线圈111与次级线圈102之间的在底部自由 空间120上的足够的磁耦合时，通过磁场在次级线圈102中感应出相应的电流。在次级线 圈102中的感应的电流通过整流器101被整流并且在存储器103 (例如电池）中存储。因 此，电能可以无缆线地从电源10传递至车辆100的能量存储器103。
[0004] 为了达到在初级线圈111与次级线圈102之间的足够的磁耦合，车辆100的次级 线圈102应该以一定精度（通常为± 10cm)在初级线圈111 (这也称为地面单元）上方定 位。本文说明一种方法和设备，其在次级线圈102在初级线圈111上方定位方面支持车辆 100的驾驶员。因此，在定位方面的支持是尤其重要的，因为驾驶员在车辆100的定位的最 后阶段中看不见地面单元111，因为地面单元111此时处于车辆100的下方。
[0005]按照一个方面说明一种用于车辆的控制单元。车辆可以尤其是双轮辙车辆，例如 轿车、公路车辆和/或汽车。车辆包括用于从车辆外部的初级线圈接收电能的次级线圈。常 见的是，次级线圈安装在车辆的底部上。车辆外部的初级线圈例如安装在车辆的停车位的 地面上。如果在初级线圈与次级线圈之间存在磁耦合，则初级线圈和初级线圈构成转换器。 为了保证从初级线圈到次级线圈足够地传递电能，在次级线圈与初级线圈之间的距离（尤 其是横向距离）应该达到或低于预定义的阈值。距离例如可以是在初级线圈的一个或多个 预定义的点与次级线圈的一个或多个预定义的点之间的几何距离。
[0006]车辆包括至少一个相机，所述相机构造成检测车辆的周围环境。所述至少一个相 机例如可以是构造成检测在车辆之前的周围环境的前部相机和/或构造成检测车辆之后 的周围环境的后部相机。所述至少一个相机尤其是可以在车辆的行驶方向上检测周围环境 (例如前部相机在前进行驶时和/或后部相机在倒车时）。也可以设置多个相机，用来检测 车辆的周围环境。另外，车辆还可以包括其他的周围环境传感器，例如超声波传感器，其可 以用于求得距车辆周围环境中的特定物体（例如预定义的参考物体）的距离。
[0007] 控制单元构造成接收车辆的所述至少一个相机的图像数据。图像数据例如可以是 由相机检测的车辆周围环境在特定时刻的图像和/或在一系列时刻的一系列图像。
[0008]另外，控制单元构造成访问参考数据。参考数据可以包括在检测的车辆周围环境 中的至少一个预定义的参考物体的信息。例如参考数据可以包括所述至少一个参考物体的 一个或多个光学特征的信息，它们在相机的图像数据中可以被探测。参考数据可以尤其是 包括所述至少一个参考物体的图形再现，所述图形再现可以与图像数据比较，以便在图像 数据中探测所述至少一个参考物体。另外，参考数据可以包括所述至少一个参考物体的空 间尺寸。在参考数据中的空间尺寸可以与图像数据中的所述至少一个探测的参考物体的尺 寸比较，以便求得相机（和车辆）与所述至少一个参考物体的距离。
[0009] 另外，参考数据可以包括所述至少一个预定义的参考物体相对于初级线圈的位置 的信息。参考数据可以尤其是包括所述至少一个参考物体在预定义的坐标系统中的空间坐 标的信息。此外，参考数据可以包括初级线圈在预定义的坐标系统中的空间坐标的信息。相 应的坐标于是描述在参考物体与初级线圈之间的相对位置。
[0010] 控制单元还可以构造成，基于参考数据在接收的图像数据中探测所述至少一个预 定义的参考物体。如上面描述的，控制单元可以尤其是构造成，在图像数据中探测参考物体 的图形再现。另外，控制单元可以构造成，基于探测的所述至少一个参考物体，求得次级线 圈相对于初级线圈的位置。探测的参考物体在图像数据中的位置可以提供车辆相对于参考 物体的位置的信息。另外，探测的参考物体尺寸可以提供在车辆与参考物体之间的距离的 fg息。
[0011] 控制单元可以尤其是构造成，基于探测的所述至少一个参考物体，求得在所述至 少一个相机与所述至少一个参考物体之间的射束的相机角。相机角说明，车辆相对于所述 至少一个参考物体以什么角度定向。控制单元可以构造成，基于求得的相机角，求得次级线 圈与所述至少一个参考物体的距离。为此可以尤其是使用三角测量法和/或其他三角学方 法（例如在同时在图像数据中探测至少两个参考物体时使用三角形原理）。
[0012] 控制单元可以另外构造成，接收车辆的车轮转向角和车轮转速的信息。基于接收 的车轮转向角和车轮转速的信息，可以求得车辆的运动。车轮转向角和车轮转速的信息可 以与从图像数据获得的信息同步化（例如与求得的相机角同步化）。由此可以求得车辆相 对于所述至少一个参考物体的运动（和/或位置）。为此例如可以使用三角测量法。
[0013] 参考数据可以包括多个预定义的参考物体的信息。所述多个预定义的参考物体可 以沿着车辆朝初级线圈的行驶轨迹设置。因此可以通过所述多个预定义的参考物体来支持 车辆的整个定位过程。控制单元可以构造成，沿着行驶轨迹接收车辆的所述至少一个相机 的一个时间系列的图像数据（尤其是一个时间系列的图像）。另外，控制单元可以构造成， 在所述时间系列的图像数据中探测所述多个预定义的参考物体。各个参考物体可以是在系 列图像数据之中的不同图像数据（尤其是图像或帧）上可探测的。由此例如可以保证，在定 位过程的每一时刻，至少一个预定义的参考物体可以被车辆的所述至少一个相机检测。因 此，车辆的定位过程可以按连贯的方式得到支持。另外，控制单元可以构造成，跨越定位过 程的一个或多个时刻，在所述时刻不能检测到预定义的参考物体。为此可以利用车辆内部 的数据（例如车轮转向角和/或车轮转速），以便求得车辆的运动。
[0014] 控制单元可以构造成，从初级线圈的检查单元接收参考数据。参考数据例如可以 经由无线通信网络（例如WLAN)传输。由此允许，车辆驶向未知的充电站，并且在定位过程 开始时提供定位过程所需的参考数据。参考数据可以在车辆的存储单元中存储。控制单元 另外可以构造成，在重复地驶向同一充电站时，使用存储的参考数据。此外，其他数据（例 如已经求得的车辆规定轨迹）可以被使用并且也许被更新。因此在重复驶向一个充电站时 可以改进定位过程。
[0015] 控制单元可以构造成，引起向初级线圈的检查单元发出控制信号，以便照明所述 至少一个预定义的参考物体。控制信号可以经由上述的无线通信网络传输。通过传输控制 信号来保证，车辆的所述至少一个相机可以按可靠方式检测所述至少一个预定义的参考物 体。
[0016] 控制单元可以构造成，提供次级线圈相对于初级线圈的位置的信息，用于次级线 圈相对于初级线圈定位。例如初级线圈的位置的信息可以在车辆的屏幕上显示，并且因此 在车辆定位时支持车辆的驾驶员。作为代替或补充，初级线圈的位置的信息可以提供车辆 的停车辅助功能。控制单元于是可以构造成，引起车辆的停车辅助功能，使得车辆运动，由 此在初级线圈与求得的初级线圈位置之间的距离达到或低于预定义的阈值（以便达到足 够大的磁耦合）。
[0017] 使用车辆的至少一个相机总体上允许车辆在初级线圈上方的精确定位。车辆的所 述至少一个相机通常已经为了其他车辆辅助系统（例如停车助手）而安装在车辆中，使得 使用车辆的所述至少一个相机允许用于定位车辆的廉价的解决方案。
[0018] 控制单元可以构造成，产生车辆周围环境连同求得的初级线圈位置的图形描述。 在此优选在图形描述中初级线圈相对于车辆周围环境以图形方式来凸显，使得初级线圈能 被明确地识别（例如通过凸显的轮廓）。控制单元另外可以构造成，引起在车辆屏幕上（例 如在车辆的中央显示器上，例如在副仪表板上）发出图形描述。
[0019] 图形描述可以包括车辆和车辆周围环境的顶视图连同初级线圈（凸显的图像）。 另外，图形描述可以包括在车辆中的次级线圈的象征性的描述。这允许