在感应充电时的异物识别的制作方法
【专利说明】在感应充电时的异物识别
[0001]本发明涉及一种用于感应充电的设备，其包括充电单元和车辆，其中充电单元包括初级线圈并且车辆包括次级线圈，以便在充电过程中将电功率从初级线圈传送给次级线圈。
[0002]电动车辆和混合动力车辆大多可以通过电缆连接到外部充电单元上进行充电。较为舒适的是无线充电，其可以通过感应的充电方法实现。由现有技术已知感应的功率传送系统，例如见GB2 347 80IAl。感应充电设备由带有初级线圈的位于车辆外部的充电单元和带有次级线圈的车辆单元构成。在感应充电时这两个线圈在空间上彼此对置并且构成传送区域，电磁的传送场基本上位于该传送区域中。
[0003]此外，现代的电动车辆和混合动力车辆具有各种不同类型的驾驶员辅助系统。它们是复杂的电子系统，其在车辆使用者操作车辆时对车辆使用者进行支持。示例是基于摄像机的停车辅助系统或轨迹引导辅助系统。
[0004]本发明的任务在于提供一种改善的用于感应充电的设备，其包括充电单元和车辆。
[0005]上述任务通过根据权利要求1的设备解决。本发明的有利的实施方式和进一步构造由从属权利要求得出。
[0006]根据本发明，车辆包括摄像机系统和摄像机控制装置并且摄像机系统在接近充电站时和/或在充电过程开始时和/或在充电过程期间拍摄充电单元的至少一个图像。摄像机控制装置对所述至少一个拍摄图像进行数字处理，以便识别位于充电单元上的异物。
[0007]在此“充电过程”特别是理解成这样一个时间段，在该时间段中发生电功率从充电单元到车辆的传送。
[0008]概念“接近充电站”包括一个过程，在该过程中车辆在空间上相对于充电单元占据一个针对性的位置，以便实施充电过程。这也可以被车辆辅助系统如停车辅助系统支持。
[0009]不失一般性，所有类型的在充电过程中位于传送区域中的通常物体、然而特别是金属物体称为异物。当物体例如位于充电单元上时，这意味着物体也位于传送区域中，从而该物体可通过图像拍摄被捕捉到。摄像机控制装置利用数字的图像处理技术基于拍摄到的图像确定异物在传送区域中的存在。
[0010]根据本发明的一个优选的实施方式，充电单元包括充电控制装置，该充电控制装置控制初级线圈。可建立至少单向的从摄像机控制装置至充电控制装置的数据连接。
[0011]有利的是，在识别到异物的情况下摄像机控制装置产生识别信号，并且该识别信号经由建立的数据连接可从摄像机控制装置传送至充电控制装置。
[0012]在充电控制装置接收到识别信号时，充电控制装置中断或减小从初级线圈至次级线圈的功率传送。
[0013]这意味着设备在识别到异物时中断或减小所传送的功率，使得异物处于减弱的传送场中或不处于任何传送场中。为此充电控制装置接收摄像机控制装置的识别信号并且作为初级线圈的推进器关掉位于传送区域中的从初级线圈出发的传送场或减小该传送场的场强度。
[0014]根据本发明的优选的实施方式，车辆包括通信单元，识别信号从摄像机控制装置可直接传送给该通信单元并且在由通信单元接收到识别信号时通信单元发出可觉察的警告信号。
[0015]通过这种方式例如对于车辆使用者而言给予对识别的异物的可觉察的指示。这例如可以是在驾驶员工作位置的区域内的光学指示或在车辆外部可觉察的声学信号。可觉察的输出也可以包含操作指示，例如对充电单元清除异物的要求。
[0016]为了识别异物，在摄像机控制装置中存储充电单元的参考图像，其中没有位于充电单元上的异物或在传送区域内的异物。摄像机控制装置将所述至少一个拍摄图像与参考图像比较，其中拍摄图像与参考图像的偏差意味着识别到异物。
[0017]异物的识别也基于拍摄的实际图像与存储的参考图像的比较。优选摄像机控制装置根据分段方法或图案识别方法进行图像比较。
[0018]根据本发明的一个方案，摄像机系统和摄像机控制装置是车辆的驾驶员辅助系统的组件。
[0019]本发明基于以下的考虑:
[0020]对于电气化车辆已知这样的方法，其可以实现对车辆车载供电系统或所包含的存储器进行无接触的、优选感应的充电。
[0021]因为在感应充电时的能量传输可能通过在无接触的传输的两方之间的金属材料或导电材料干扰，所以要采取措施，其识别这样的物体或材料并且确保对应措施如中断能量传输。异物的非期望的加热和可能的负面后果因为被成功地避免。
[0022]根据现有技术已知的监控方法或者是不充分的，因为非常小的或薄壁的导电材料例如小的硬币的过度加热不能可靠地或不能及时地被识别。排除任何可能的由于过度加热异物引起的潜在危险然而具有最高的优先级。这些监控方法具有高的复杂度，而没有能够利用在车辆中存在的技术监控系统(例如驾驶员辅助系统)的协作。因此这些方案是费用高的并且需要大的结构空间，因为需要附加的硬件。
[0023]建议一种措施，用于在感应充电时利用车辆的驾驶员辅助系统进行异物识别。
[0024]因此可以例如利用在驾驶员辅助系统中整合的传感器装置(例如光学的传感器如单摄像机或立体摄像机)用于在感应充电时识别异物，以用于图像处理技术。这意味着，在待充电的物体即车辆接近初级线圈即能量源时，所存在的传感装置被激活或是激活的。这种激活必要时在接近空间界限时自动化实现或替代地通过手动激活实现。这种传感器装置具有处理图片的能力并且将相应拍摄的图像与在车辆中存储的参考图像进行比较。参考图像给出初级线圈在没有异物时必须具有的特征。在实际图像与参考图像有偏差时得出在初级线圈的区域内有污染物或异物的结论，并且阻止感应充电和/或以相应的操作建议(例如清扫要求)给予系统使用者相应的危险提示。形成图像的方法也可以优选立体地实现，以便识别污染物或异物的尺寸、类型、风险度。
[0025]接下来描述本发明的一个优选实施例。由此得出本发明的其它细节、优选实施方式和进一步构造。
[0026]在车辆感应充电时电功率从位于车辆外部的充电单元无线地传送给车辆。在规定时间段中传送的能量例如用于将车辆的电化学的蓄能器置于更高的充电状态。
[0027]为了充电，车辆特别是具有次级线圈。充电单元基本上包括初级线圈，其产生电磁的交变场，该交变场根据感应原理在次级线圈上感应电压。该感应的电压在车辆中可用作充电电压。电磁交变场也称为传送场。初级线圈被充电单元所包含的充电控制装置运行。
[0028]在应用用于感应充电车辆蓄能器的设备时，次级线圈可以整合在车辆的底部区域内。充电单元位于车辆的外部并且可以例如整合到停车场和/或车辆充电场中。
[0029]当车辆占据一个充电位置时，在充电单元和车辆之间的功率传送是特别有效的。这意味着车辆如此定位在车辆充电场的区域内，使得就X方向和I方向而言次级线圈被初级线圈非常好地在空间上覆盖。X方向和y方向涉及对于专业人员已知的车辆坐标系统，X轴沿着车辆纵向轴线，y轴沿着车辆横向轴线并且z轴线作为车辆竖直轴线。在充电位置中在充电时位于初级线圈和次级线圈之间的传送场的场区域称为传送区域。不失一般性，初级线圈基本上具有沿着与车辆相关的坐标系统的xy平面的维度。替代地也可以例如具有沿着yz平面的维度。
[0030]如果在充电过程中与传送场处于互动作用的物体例如金属件位于传送区域中，该物体在车辆充电场或停车场上位于充电单元的区域内、特别是在充电单元的初级线圈的区域内，那么这导致传送场在金属件的区域内和在金属件的相邻区域内的局部改变。由于集肤效应，在金属物体中的涡流将传送场从其内部挤出。该涡流引起金属件的加热。出于安全原因，这是非期望的并且是应当避免的状态。因此传送区域应当被监测位于传送区域中的物体，其全部被称为异物。
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