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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein entsprechendes System, welche es ermöglichen, eindeutige Zuordnungen zwischen elektrischen Ladestationen und einem Fahrzeug mit Elektroantrieb zu bestimmen, um einen Ladevorgang des Fahrzeugs durchzuführen.
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Fahrzeuge mit Elektroantrieb (insbesondere Elektrofahrzeuge oder Plugin-Hybrid Fahrzeuge) umfassen elektrische Energiespeicher (z.B. Batterien), die über eine Ladevorrichtung des Fahrzeugs an eine Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden können. Zum Aufladen der elektrischen Speicher solcher Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge existieren verschiedene konduktive, d.h. kabelgebundene, Ladetechnologien. Bei dem sogenannten AC- Laden oder Wechselstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom (auch als DC-Strom bezeichnet) zur Aufladung des elektrischen Speichers umwandelt, im Fahrzeug. Auf einem Ladekabel zwischen Ladestation und Fahrzeug wird ein AC- (Alternating Current) oder Wechselstrom übertragen. Bei dem sogenannten DC-Laden oder Gleichstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom zur Aufladung des elektrischen Speichers umwandelt, in der Ladestation. Auf dem Ladekabel wird somit ein DC- (Direct Current) oder Gleichstrom übertragen. Das DC-Laden wird häufig auch als Schnellladen bezeichnet, da die Ladeleistung beim DC-Laden in den meisten Fällen über der Ladeleistung des AC-Ladens liegt.
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Typischerweise nutzen Elektrofahrzeuge heute bei einem Ladevorgang mit einer Ladestation eine unidirektionale Basiskommunikation konform zu dem Standard IEC61851-1 in Modus 3. Diese Basiskommunikation umfasst ein Pilotsignal mit einem PWM-Signal zur maximalen Ladestromvorgabe durch die Ladestation. Ist für die Durchführung eines Ladevorgangs eine Autorisierung und/oder eine Identifizierung seitens des Fahrzeugs bzw. des Fahrers des Fahrzeugs erforderlich (beispielsweise beim Laden an einer öffentlichen Ladestationen), so kann dies über ein manuelles Verfahren wie z.B. RFID-Scanning oder ähnliches erreicht werden. Dies ist jedoch für einen Nutzer umständlich. Außerdem kann über ein solches Verfahren nicht gewährleistet werden, dass tatsächlich das, über eine RFID identifizierte, Fahrzeug an einer Ladestation geladen wird.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise auch bei begrenzten direkten Kommunikationsmöglichkeiten (wie insbesondere bei IEC61851-1) eine möglichst eindeutige Zuordnung zwischen einer Ladestation und einem Fahrzeug zu ermitteln, das an der Ladestation geladen wird bzw. geladen werden soll.
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Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs eines Fahrzeugs an einer Ladestation beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erkennen einer Anforderung für einen Ladevorgang an einem elektronischen Kommunikationsgerät (insbesondere an einem Smartphone). Das elektronische Kommunikationsgerät kann ein mobiles Gerät sein, dass typischerweise von einem Nutzer mitgeführt wird. Die Anforderung für einen Ladevorgang kann z.B. über eine SW Applikation (eine sogenannte App) durch das Kommunikationsgeräts bewirkt werden. Zu diesem Zweck kann das Kommunikationsgerät über ein (typischerweise zellulares) Kommunikationsnetz (z.B. UMTS, LTE, etc.) eine Nachricht an einen (zentralen) Server senden, der eine Vielzahl von Ladestationen verwaltet. Alternativ oder ergänzend kann direkt im Kommunikationsgerät (z.B. durch die App) erkannt werden, dass eine Anforderung für einen Ladevorgang erfolgt.
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Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln von Positionsdaten, die eine Position des Kommunikationsgeräts anzeigen. Typischerweise umfassen Kommunikationsgeräte einen GPS Empfänger, der eingerichtet ist, Positionsdaten (z.B. GPS Koordinaten) zu ermitteln, die die Position des Kommunikationsgeräts anzeigen.
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Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln, ob eine Funkverbindung zwischen dem Kommunikationsgerät und dem Fahrzeug besteht, wobei die Funkverbindung auf einem Kurzdistanz-Kommunikationsverfahren mit einer nominalen Reichweise basiert. Das Kurzdistanz-Kommunikationsverfahren kann insbesondere Bluetooth umfassen bzw. sein. Die nominale Reichweite von Bluetooth beträgt ca. 10 Meter. Allgemein kann z.B. ein Kurdistanz-Kommunikationsverfahren verwendet werden, das eine nominale Reichweite von 100 Meter oder weniger ermöglicht. So kann der Umkreis von möglichen Ladestationen substantiell eingeschränkt werden.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren das Begrenzen bzw. das Ermitteln einer Menge von möglichen Ladestationen und/oder einer Menge von möglichen Fahrzeugen in Abhängigkeit von den Positionsdaten und der nominalen Reichweite. Insbesondere kann die Menge von möglichen Ladestationen auf ein oder mehrere Ladestationen bzw. die Menge von möglichen Fahrzeugen auf ein oder mehrere Fahrzeuge begrenzt bzw. reduziert werden, die sich in einen der nominalen Reichweite entsprechenden Umkreis um die Position des Kommunikationsgeräts befinden.
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Durch die Berücksichtigung einer lokalen Funkverbindung zwischen einem anfordernden Kommunikationsgerät und einem zu ladenden Fahrzeug können die Menge von möglichen Ladestationen und/oder die Menge von möglichen Fahrzeugen substantiell eingegrenzt werden. Es kann somit in zuverlässiger Weise ein kontrollierter Ladevorgang durchgeführt werden (auch bei begrenzten Kommunikationsfähigkeiten zwischen Fahrzeug und Ladestation). Des Weiteren kann die missbräuchliche Verwendung von Ladestationen reduziert werden.
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Das Verfahren kann umfassen, das Unterbinden eines Ladevorgangs, wenn ermittelt wird, dass keine Funkverbindung zwischen dem Kommunikationsgerät und dem Fahrzeug besteht. Beispielsweise kann über die Funkverbindung ein Fahrzeug-Identifikator (z.B. eine Vehicle Identification Number, VIN) an das Kommunikationsgerät und von dort an einen Server für Ladestationen übermittelt werden. Es kann dann überprüft werden, ob das Fahrzeug an einer Ladestation geladen werden darf. So können missbräuchliche Ladevorgänge zuverlässig unterbunden werden.
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Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln eines Fahrzeug-Identifikators des Fahrzeugs (z.B. einer VIN). Des Weiteren kann das Verfahren umfassen, das Ermitteln eines Kommunikations-Identifikators (z.B. einer MAC Adresse) einer Kommunikationseinheit (z.B. eines Bluetooth-Transponders) des Fahrzeugs für die Funkverbindung. Es kann dann ein Ladevorgang in Abhängigkeit von dem Fahrzeug-Identifikator und dem Kommunikations-Identifikator (insbesondere in Abhängigkeit von einem Vergleich der beiden Identifkatoren) zugelassen oder unterbunden werden. So können missbräuchliche Ladevorgänge zuverlässig unterbunden werden.
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Auch nach Eingrenzung der Menge von möglichen Ladestationen und/oder der Menge von möglichen Fahrzeugen auf Basis der nominalen Reichweite einer Funkverbindung zwischen Kommunikationsgerät und Fahrzeug, kann können die Mengen weiter mehrere mögliche Ladestationen bzw. mehrere mögliche Fahrzeuge umfassen. Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln eines Ladepaars mit jeweils einem Ladepartner aus zwei unterschiedlichen Mengen von möglichen Ladepartnern beschrieben. Dabei umfasst das Ladepaar (genau) eine Ladestation und (genau) ein Fahrzeug, das an der Ladestation einen Ladevorgang durchführt. Die zwei unterschiedlichen Mengen umfassen die Menge von möglichen Ladestationen und die (separate) Menge von möglichen Fahrzeugen. Durch das Verfahren kann somit ermittelt werden, welcher Ladepartner aus der einen Menge von möglichen Ladepartnern (z.B. aus der Menge von Fahrzeugen) an welchem Ladepartner aus der anderen Menge von möglichen Ladepartnern (z.B. aus der Menge von Ladestationen) geladen wird.
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Das Ermitteln eines Ladepaars kann umfassen, das Veranlassen eines Stimulus in Bezug auf den Ladevorgang durch einen stimulierenden Ladepartner aus einer ersten Menge der zwei Mengen von möglichen Ladepartnern. Beispielweise kann eine Ladestation veranlasst werden, einen Ladevorgangs-bezogenen Stimulus für ein Fahrzeug zu generieren, oder umgekehrt.
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Das Ermitteln eines Ladepaars kann weiter umfassen das Detektieren einer Reaktion auf den Stimulus durch einen reagierenden Ladepartner aus einer zweiten Menge der zwei Mengen von möglichen Ladepartnern. Beispielsweise kann die (Ladevorgangs-bezogene) Reaktion eines Fahrzeugs auf den (Ladevorgangs-bezogenen) Stimulus einer Ladestation detektiert werden (oder umgekehrt).
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Es kann dann ein Ladepaar gebildet werden, welches den stimulierenden Ladepartner und den reagierenden Ladepartner umfasst. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, welcher Ladepartner (z.B. welche Ladestation) aus einer der Mengen von möglichen Ladepartnern mit welchem Ladepartner (z.B. mit welchem Fahrzeug) aus der anderen Menge von möglichen Ladepartnern für einen Ladevorgang miteinander verbunden sind. Dies kann in effizienter und eindeutiger Weise dadurch ermittelt werden, dass beobachtet wird, welcher Ladepartner auf den Stimulus eines anderen Ladepartners reagiert. Durch die Verwendung von Stimuli und durch das Detektieren von erwarteten Reaktionen auf die Stimuli kann eine Zuordnung von Ladepartnern auch dann erfolgen, wenn die Kommunikationsverbindung zwischen den Ladepartnern keinen Austausch von Identifikatoren der Ladepartner ermöglicht (wie dies z.B. bei dem IEC 61851-1 Standard der Fall ist).
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Das Ladepaar kann über eine Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sein. Die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung kann über ein Ladekabel zwischen den Ladepartnern des Ladepaars bereitgestellt werden. Der Stimulus kann dann über die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung von dem stimulierenden Ladepartner an den reagierenden Ladepartner übermittelt werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann es die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung zwischen zwei Ladepartnern eines Ladepaars z.B. nicht ermöglichen, einen Identifikator eines der Ladepartner an den anderen Ladepartner des Ladepaars zu übermitteln (und so eine direkte Zuordnung bereitzustellen). Die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung kann insbesondere eine Kommunikation zwischen den zwei Ladepartnern gemäß dem IEC 61851-1 Standard ermöglichen, bei der kein Austausch von Identifikatoren möglich ist.
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Andererseits kann es die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung einer Ladestation des Ladepaars ermöglichen, einem Fahrzeug des Ladepaars Information in Bezug auf eine maximale Ladeleistung zu übermitteln, die von der Ladestation bereitgestellt werden kann. Dies kann insbesondere durch ein PWM Signal auf einer Pilotleitung eines Ladekabels übermittelt werden. In umgekehrter Richtung kann es die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung dem Fahrzeug des Ladepaars ermöglichen, der Ladestation Information darüber zu übermitteln, ob Ladeleistung bezogen werden kann oder nicht. Dies kann z.B. über einen Spannungs-Pegel auf der Pilotleitung des Ladekabels übermittelt werden.
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Beispielsweise kann der stimulierende Ladepartner eine Ladestation und der reagierende Ladepartner ein Fahrzeug sein. Der Stimulus kann eine Änderung der von der Ladestation für den Ladevorgang bereitgestellten maximalen Ladeleistung umfassen. Die Reaktion kann dann eine Änderung der von dem Fahrzeug ermittelten Ladezeit für den Ladevorgang umfassen. Das Fahrzeug kann dann in eindeutiger Weise als Ladepartner für die stimulierende Ladestation ermittelt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann der stimulierende Ladepartner das Fahrzeug und der reagierende Ladepartner eine Ladestation sein. Der Stimulus kann eine Änderung der von dem Fahrzeug für den Ladevorgang bezogenen Ladeleistung umfassen. Die Reaktion kann dann eine Änderung eines Betriebsstatus der Ladestation in Bezug auf den Ladevorgang umfassen. Insbesondere kann ermittelt werden, dass eine bestimmte Ladestation einen geänderten Betriebsstatus aufweist, der zu der Änderung der von dem Fahrzeug für den Ladevorgang bezogenen Ladeleistung passt. Diese Ladestation kann dann in eindeutiger Weise dem stimulierenden Fahrzeug als Ladepartner zugewiesen werden.
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Das Detektieren einer Reaktion auf einen Stimulus kann umfassen, das Ermitteln einer Zeitdauer seit Veranlassen des Stimulus. Es kann dann eine Reaktion auf den Stimulus nach einer Zeitdauer detektiert werden, die kleiner als oder gleich wie eine vordefinierte maximale Zeitdauer ist. Insbesondere kann eine Reaktion, die nach der vordefinierten maximalen Zeitdauer erfolgt, für die Bestimmung eines Ladepaars ignoriert werden. So kann die Zuverlässigkeit von Zuordnungen erhöht werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln einer Menge von möglichen Ladestationen und/oder das Ermitteln einer Menge von möglichen Fahrzeugen in Abhängigkeit von ein oder mehreren Eingrenzungs-Bedingungen. Dabei können sich die Eingrenzungs-Bedingungen z.B. auf eine Position der Ladepartner; auf einen Ansteckzeitpunkt zur Einleitung eines Ladevorgangs; auf einen Steckertyp für den Ladevorgang; auf ein Ladeverfahren für den Ladevorgang; und/oder auf eine Ladeleistung für den Ladevorgang beziehen. Durch die Berücksichtigung von ein oder mehreren Eingrenzungs-Bedingungen kann die Menge von möglichen Ladestationen weiter verkleinert werden. Dies ermöglicht eine Beschleunigung des Zuordnungs-Verfahrens.
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Das Verfahren kann umfassen, das Senden einer Nachricht an den stimulierenden Ladepartner, um den stimulierenden Ladepartner zu veranlassen, den Stimulus zu generieren. Insbesondere kann ein System zur Verwaltung von Ladepaaren eine derartige Nachricht an einen stimulierenden Ladepartner senden. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren umfassen, das Empfangen einer Nachricht von dem reagierenden Ladepartner, wobei die Nachricht die Reaktion des reagierenden Ladepartners anzeigt. Insbesondere kann die Nachricht von dem System zur Verwaltung von Ladepaaren empfangen werden. So kann das System befähigt werden, in effizienter Weise Ladepaare zu ermitteln.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Verwenden des Ladepaars in einem Pool zur Abnahme von Regelleistung aus einem elektrischen Versorgungsnetzwerk. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren das Überprüfen einer Autorisierung des Ladepaars zur Durchführung eines Ladevorgangs umfassen (z.B. um einen Missbrauch zu detektieren bzw. zu unterbinden).
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln eines Nutzer-Identifikators bzgl. einer Person, die den Ladevorgang an der Ladestation des ermittelten Ladepaars anfordert. Insbesondere kann zur Einleitung eines Ladevorgangs das Kommunikationsgerät (z.B. ein Smartphone) verwendet werden, um sich an der Ladestation auszuweisen. Das Kommunikationsgerät kann einen Nutzer-Identifikator anzeigen.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln eines autorisierten Fahrzeug-Identifikators (z.B. einer VIN) von einem Fahrzeug, das mit dem Nutzer-Identifikator assoziiert ist. Beispielsweise kann der Nutzer-Identifikator ein oder mehrere Fahrzeug-Identifikatoren von Fahrzeugen anzeigen, die mittels einer App auf dem Kommunikationsgerät geladen werden dürfen.
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Es kann bestimmt werden, dass ein Missbrauch vorliegt, wenn ein tatsächlicher Fahrzeug-Identifikator des Fahrzeugs des ermittelten Ladepaars von dem autorisierten Fahrzeug-Identifikator abweicht (z.B. dass der tatsächliche Fahrzeug-Identifikator nicht in der Liste von autorisierten Fahrzeug-Identifikatoren enthalten ist). Es kann dann eine Gegenmaßnahme in Bezug auf den Missbrauch eingeleitet werden. Beispielsweise kann eine Nachricht (z.B. eine Email oder anderweitige elektronische Nachricht) an eine mit dem Nutzer-Identifikator assoziierte Adresse gesendet werden. Alternativ oder ergänzend kann der Nutzer aufgefordert werden, den Ladevorgang zu erlauben oder zu untersagen. Desweiteren können ggf. weitere Maßnahmen eingeleitet werden, wie z.B. die Aufnahme des tatsächlichen Fahrzeug-Identifikator in die Liste von autorisierten Fahrzeug-Identifikatoren, das Erstatten einer polizeilichen Anzeige (inkl. Standort der Ladestation des Ladepaars), etc.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln eines Nutzers, der mit dem Fahrzeug des ermittelten Ladepaars assoziiert ist (z.B. kann eine derartige Assoziierung für das Fahrzeug hinterlegt sein). Es kann dann Information in Bezug auf den Ladevorgang an den ermittelten Nutzer gesendet werden. Z.B. kann der Nutzer über den Beginn des Ladevorgangs informiert werden. So kann der Komfort eines Ladevorgangs für den Nutzer erhöht werden.
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Der Stimulus kann über eine mit dem Kommunikationsgerät vernetzte Einheit vorgegeben werden (z.B. durch einen Server, der eine Vielzahl von Ladestationen verwaltet). Dabei kann die Vorgabe des Stimulus durch eine bestimmte Incentivierung (z.B. relative Preise, Ladeleistungen oder verfügbare Energiemengen) erfolgen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System (z.B. ein Server) beschrieben, das eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein beispielhaftes Ladesystem für ein Fahrzeug; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Durchführung eines Ladevorgangs eines Fahrzeugs an einer Ladestation.
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1 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Speicher (nicht dargestellt), der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 an der ein entsprechender Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem. Das Ladekabel (112) kann fest mit der Ladestation 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel (112) über eine Steckverbindung mit der Ladestation 110 verbunden sein (z.B. beim AC-Laden).
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Wie in 1 dargestellt, ist die Ladedose 101 am Fahrzeug 100 angebracht. Der Ladestecker 111 (engl. Coupler) ist insbesondere beim DC-Laden fest mit der Ladestation 110 über das Ladekabel 112 verbunden. Es existieren verschiedene Steckervarianten gemäß der Steckernorm IEC 62196-3: Combo 1, Combo 2, DC-Typ1, DC-Typ 2. Sowohl Combo-1 als auch Combo-2 sind über die gleiche Steckarchitektur mit dem Fahrzeug verbunden. Bei DC-Typ1 und DC-Typ 2 werden teilweise dieselben Pins (d.h. dieselben elektrischen Kontaktteile) des Stecksystems für AC- und DC-Laden verwendet. Insbesondere werden bei DC-Typ2 Stecksystemen die Kontaktteile für L2/ DC- und L3/ DC+ gemeinsam für AC-Laden und DC-Laden genutzt.
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Eine Ladesteuerungseinheit des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, mit einer Ladestation 110 gemäß einem Kommunikations-Protokoll über eine Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung 132 zu kommunizieren. Insbesondere kann über eine Pilotleitung des Ladekabels 112 als Kommunikationsverbindung 132 ein Pilotsignal zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 110 ausgetauscht werden. Dabei kann über die Pilotleitung im Ladekabel 112 ein Pilotstromkreis ermöglicht werden, der zum Austausch des Pilotsignals zwischen einer Steuereinheit der Ladestation 110 und der Ladesteuerungseinheit des Fahrzeugs 100 dient. Die Ladesteuerungseinheit des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, durch Einstellung eines vordefinierten Pegels des Pilotsignals einen ladebezogenen Zustand des Fahrzeugs 100 mitzuteilen. Die Steuereinheit der Ladestation 110 kann eingerichtet sein, durch Puls-Weiten Modulation (z.B. zwischen 7% und 97% Duty Cycle) des Pilotsignals dem Fahrzeug 100 mitzuteilen, welche Stromstärke bzw. Ladeleistung maximal von der Ladestation 110 bereitgestellt werden kann. Das Pilotsignal kann dabei mit einer vordefinierten Frequenz (z.B. 1kHz) zwischen zwei vordefinierten Pegeln oszillieren.
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Ein Beispiel für ein derartiges Pegel- und/oder PWM-basiertes Kommunikations-Protokoll ist der IEC 61851-1 Standard. Dieser Standard definierte verschiedene Modi, wobei insbesondere der Mode 3 und der Mode 4 in Zusammenhang mit dem Laden an einer Ladestation 110 relevant sind. Insbesondere sind der Mode 3 für das AC-Laden und der Mode 4 für das DC-Laden an einer Ladestation 110 relevant. Das Kommunikations-Protokoll gemäß dem IEC 61851-1 Standard ist weitestgehend begrenzt auf die Übertragung des Status des Fahrzeugs 100 (besteht eine Ladeverbindung zu der Ladestation 110 oder nicht, bzw. erfolgt ein Laden oder nicht) und auf die Übertragung der maximalen Ladeleistung (mittels PWM).
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Durch die unidirektionale Ladekommunikation gemäß dem IEC 61851-1 Standard können keine Fahrzeugdaten an die Ladestation 110 kommuniziert werden. Insbesondere ermöglicht der IEC 61851-1 Standard nicht die Übermittlung von Identifikationsdaten von dem Fahrzeug 100 an die Ladestation 110 (oder umgekehrt). Es wird somit durch die Ladekommunikation gemäß dem IEC 61851-1 Standard keine direkte Zuordnung zwischen einem Identifikator des Fahrzeugs 100 und einem Identifikator der Ladestation 110 ermöglicht. Mit anderen Worten, die Ladekommunikation gemäß dem IEC 61851-1 Standard ermöglicht keine direkte Bestimmung der Ladepartner eines Ladevorgangs.
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1 zeigt ein System 120, das eingerichtet ist, über eine Ladestation-Kommunikationsverbindung 131 mit der Ladestation 110 zu kommunizieren. Desweiteren ist das System 120 eingerichtet, über eine Geräte-Kommunikationsverbindung 133 mit einem Kommunikationsgerät 140 eines Nutzers des Fahrzeug s100 zu kommunizieren. Insbesondere kann das System 120 (welches z.B. einen zentralen Server umfasst) mit einer Vielzahl von Ladestation 110 und mit einer Vielzahl von Kommunikationsgeräten 104 kommunizieren.
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Über die Ladestation-Kommunikationsverbindung 131 können z.B. Ladestationsdaten von einer Ladestation 110 an das System 120 gesendet werden. Die Ladestationsdaten können einen Identifikator der Ladestation 110 sowie eine Eigenschaft und/oder einen Zustand der Ladestation 110 anzeigen, wie z.B.
- • eine Position der Ladestation 110 (z.B. eine Adresse und/oder GPS-Koordinaten);
- • verfügbare Ladeleistungen und/oder Ladespannungen der Ladestation 110;
- • verfügbare Lademodi (z.B. AC-Laden, DC-Laden, konduktives Laden über ein Ladekabel, induktives Laden, etc.) der Ladestation 110;
- • verfügbare Ladestecker der Ladestation 110; und/oder
- • einen Betriebsstatus der Ladestation 110 (z.B. Ladestation 110 ist für Ladevorgang verfügbar, Ladestation 110 ist durch einen laufenden Ladevorgang besetzt, Ladestation 110 lädt ein Fahrzeug 100 mit einer bestimmten Ladeleistung, Ladestation 110 ist defekt, etc.).
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Über die Geräte-Kommunikationsverbindung 133 können Fahrzeugdaten von einem Fahrzeug 100 an das System 120 gesendet werden. Die Fahrzeugdaten können über einen Funkverbindung 134 zwischen dem Kommunikationsgerät 140 und dem Fahrzeug 100 von dem Fahrzeug 100 an das Kommunikationsgerät 140 übermittelt werden. Die Funkverbindung 134 kann eine Kurzdistanz-Funkverbindung, insbesondere eine Bluetooth Verbindung umfassen. Die Fahrzeugdaten können einen Identifikator des Fahrzeugs 100 sowie Information bzgl. eines Ladezustands des Fahrzeugs 100 und/oder bzgl. eines Ladevorgangs an einer Ladestation 110 anzeigen, z.B.
- • eine Position (z.B. eine Adresse und/oder GPS-Koordinaten), an der ein Ladevorgang erfolgt;
- • eine Ladeleistung und/oder eine Ladespannung, mit der ein Ladevorgang erfolgt;
- • einen Lademodus (z.B. AC-Laden, DC-Laden, konduktives Laden über ein Ladekabel, induktives Laden, etc.), mit dem ein Ladevorgang erfolgt;
- • einen Ladestecker über den der Ladevorgang erfolgt;
- • die für den Ladevorgang benötigte Energiemenge;
- • eine prädizierte Ladedauer für den Ladevorgang; und/oder
- • einen Zeitpunkt, an dem ein Ladevorgang begonnen wurde.
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Das System 120 kann eingerichtet sein, einen Stimulus bzgl. eines Ladevorgangs zu generieren. Insbesondere kann das System 120 eingerichtet sein, eine Ladestation 110 zu veranlassen, eine maximal zur Verfügung gestellte Ladeleistung (ggf. vorübergehend) zu reduzieren bzw. zu erhöhen. Die Ladestation 110 wird daraufhin ein Fahrzeug 100, welches an der Ladestation 100 angeschlossen ist, über die Ladestation-Fahrzeug-Kommunikationsverbindung 132 informieren, dass die maximale Ladeleistung reduziert wurde. Das Fahrzeug 100 wird daraufhin die von der Ladestation 110 bezogene Ladeleistung reduzieren. Desweiteren wird das Fahrzeug 100 Fahrzeugdaten über die Funkverbindung 134 und über die Geräte-Kommunikationsverbindung 133 an das System 120 senden, die anzeigen, dass die Ladeleistung reduziert wurde. Beispielsweise kann die prädizierte Ladedauer in Reaktion auf die Reduzierung der maximalen Ladeleistung erhöht/veringert werden.
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Das System 120 kann somit erkennen, welches Fahrzeug 100 eine Reaktion auf den ursprünglichen Stimulus zeigt. Da das System 120 den Identifikator der Ladestation 110 kennt, die den Stimulus verursacht hat, und da das System 120 den Identifikator des Fahrzeugs 100 kennt, das auf den Stimulus reagiert hat, kann das System 120 eine eindeutige Zuordnung zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 120 erstellen, um ein Ladepaar zu bestimmen.
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Die eindeutige Zuordnung kann somit insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass eine spezifische Ladestation 110 derart angesteuert wird, dass die Ladestation 110 eine zu erwartende und registrierbare bzw. empfangbare Reaktion in dem Fahrzeug 100 hervorruft, das an die Ladestation 110 angeschlossen ist. Die Ansteuerung der Ladestation 110 und der von der Ladestation 110 verursachte Stimulus sind dabei derart beschaffen, dass die Reaktion des Fahrzeugs 100 eine eindeutige Zuordnung von Fahrzeug 100 zu Ladestation 110 gewährleistet.
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Alternativ oder ergänzend kann ein spezifisches Fahrzeug 100 derart angesteuert werden, dass das Fahrzeug 100 eine zu erwartende und registrierbare bzw. empfangbare Reaktion in der Ladestation 110 hervorruft, an der das Fahrzeug 100 angeschlossen ist. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 veranlasst werden, einen Ladevorgang (vorübergehend) zu unterbrechen oder zu starten. Dies führt zu einer Änderung des Betriebszustands in der Ladestation 110, was über die Ladestationsdaten dem System 120 mitgeteilt werden kann. Die Ansteuerung und der Stimulus des Fahrzeugs 100 sind somit derart beschaffen, dass die Reaktion der Ladestation 110 eine eindeutige Zuordnung von Ladestation 110 zu Fahrzeug 100 gewährleistet.
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Die Reaktion eines der Ladepartner (d.h. Fahrzeug 100 bzw. Ladestation 110) auf einen Stimulus des jeweils anderen Ladepartners dient somit der eindeutigen Zuordnung der Ladepartner zueinander. Insbesondere können so Paare von Identifikatoren der Ladepartner bestimmt werden.
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Es kann somit ein Ladepaar mit jeweils einem Ladepartner aus zwei unterschiedlichen Mengen von möglichen Ladepartnern ermittelt werden. Die zwei unterschiedlichen Mengen umfassen eine Menge von möglichen Ladestationen 110 und eine Menge von möglichen Fahrzeugen 100. Das Ladepaar umfasst eine Ladestation 110 und ein Fahrzeug 100, das an der Ladestation 110 einen Ladevorgang durchführt.
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Es kann ein Stimulus in Bezug auf den Ladevorgang durch einen stimulierenden Ladepartner aus einer ersten Menge der zwei Mengen von möglichen Ladepartnern (z.B. durch ein Fahrzeug 100) veranlasst werden. Desweiteren kann eine Reaktion auf den Stimulus durch einen reagierenden Ladepartner aus einer zweiten Menge der zwei Mengen von möglichen Ladepartnern (z.B. durch eine Ladestation 110) detektiert werden. Es kann dann ein Ladepaar gebildet werden, welches den stimulierenden Ladepartner und den reagierenden Ladepartner umfasst.
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Die Mengen von möglichen Ladepartnern können relativ groß sein. Durch Berücksichtigung von ein oder mehreren Eingrenzungs-Bedingungen können die Mengen reduziert werden. 2 zeigt ein Verfahren 200 mit dem insbesondere die Menge von möglichen Ladestationen 110 reduziert werden kann. Insbesondere zeigt 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Durchführung eines Ladevorgangs eines Fahrzeugs 100 an einer Ladestation 110. Das Verfahren 200 umfasst das Erkennen 201 einer Anforderung für einen Ladevorgang an einem elektronischen Kommunikationsgerät 140 (z.B. an einem Smartphone). Insbesondere kann erkannt werden, dass ein Nutzer einen Ladevorgang anfordert. Außerdem umfasst das Verfahren 200 das Ermitteln 202 von Positionsdaten (z.B. mittels eines GPS Empfängers), die eine Position des Kommunikationsgeräts 140 anzeigen. Das Verfahren 200 umfasst weiter das Ermitteln 203, ob eine Funkverbindung 134 zwischen dem Kommunikationsgerät 140 und dem Fahrzeug 100 besteht. Dabei basiert die Funkverbindung 134 auf einem Kurzdistanz-Kommunikationsverfahren mit einer nominalen Reichweise. Es kann dann in Abhängigkeit von den Positionsdaten und der nominalen Reichweite eine (ggf. reduzierte bzw. eingeschränkte) Menge von möglichen Ladestationen 110 und/oder eine Menge von möglichen Fahrzeugen 100 ermittelt werden (Schritt 204).
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Eine Bluetooth-Funkverbindung zwischen einen Fahrzeug 100 und einem Kommunikationsgerät 140 und/oder einer Ladestation 110 kann somit dazu dienen eingeschränkte Mengen von möglichen Fahrzeugen 100 und von möglichen Ladestationen 110 zu ermitteln.
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Ein persönliches elektronisches Gerät 140 (z.B. ein Smartphone) mit bspw. einer App kann die Ladung an einer Ladestation 110 ggf. nur dann freischalten, wenn auch eine Funkverbindung 134 zum Fahrzeug 100 besteht. Außerdem kann ggf. die App bei einer bestehenden Funkverbindung 134 gewisse Informationen an die Ladestation 110 senden. Ein Beispiel für solch eine Information ist ein Identifikator für das Fahrzeug 100, wie bspw. die VIN oder eine MAC-Adresse des Bluetooth-Geräts im Fahrzeug 100. Damit wäre auch eine Server-seitige Überprüfung möglich, indem der Fahrzeug-Identifikator mit dem im Server 120 hinterlegten Identifikator für das Bluetooth-Gerät gegengeprüft wird.
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Alternativ oder ergänzend kann ein persönliches elektronisches Gerät 140 (z.B. ein Smartphone) der Ladestation 110 mitteilen, ob die Funkverbindung 134 zum Fahrzeug 100 besteht. Wenn solche eine Verbindung besteht, kann der Radius von möglichen Ladestationen 110 auf die (nominelle) Reichweite der Funkverbindung 134 eingeschränkt werden (bei Bluetooth bspw. auf ca. 10 Meter).
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Das Verfahren 200 ermöglicht somit auch bei Verwenden des IEC 61851-1 Standards eine effiziente und präzise Zuordnung von Ladestationen 110 und Fahrzeugen 100. Insbesondere können durch die Berücksichtigung einer Kurzdistanz-Funkverbindung 134 die Mengen von möglichen Ladestationen 110 und Fahrzeugen 100 zu Bestimmung eines Ladepaars substantiell reduziert werden. Die ermittelten Ladepaare können in einem Pool verwendet werden, um Regelleistung für ein elektrisches Versorgungsnetz bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann über die Zuordnung eine Autorisierung zur Durchführung eines Ladevorgangs überprüft werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
