DE102017221943B4

DE102017221943B4 - Determining the energy consumption of electrically powered vehicles

Info

Publication number: DE102017221943B4
Application number: DE102017221943.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Bühs; Helge Molthan
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2037-12-06
Also published as: DE102017221943A1

Abstract

Verfahren zum automatisierten Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs (EV) für die Energieverbrauchsabrechnung eines elektrifizierten Fahrzeugs (2), welches mittels eines Stromabnehmers mit elektrischer Energie aus einer Oberleitung eines spurgebundenen elektrischen Energieversorgungssystems versorgt wird, aufweisend die Schritte:- Ermitteln der Weglänge (L) einer von dem elektrifizierten Fahrzeug (2) zurückgelegten elektrifizierten Strecke,- Ermitteln mindestens eines zusätzlichen, den individuellen Energieverbrauch des elektrifizierten Fahrzeugs (2) beeinflussenden Merkmals (ZM), welches aus einer zentralen Datenbank durch einen Betreiber (9) des elektrischen Energieversorgungssystems ausgelesen wird, in der die zusätzlichen Merkmale (ZM) zu einer Mehrzahl der teilnehmenden elektrifizierten Fahrzeuge (2) gespeichert sind,- Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs (EV) für die zurückgelegte Strecke auf Basis der ermittelten Weglänge (L) und des mindestens einen zusätzlichen Merkmals (ZM).A method for the automated determination of an electrical energy consumption (EV) for the energy consumption billing of an electrified vehicle (2) which is supplied with electrical energy from an overhead line of a track-bound electrical energy supply system by means of a pantograph, comprising the steps: - Determining the path length (L) one of the electrified vehicle (2) covered electrified route, - determining at least one additional, the individual energy consumption of the electrified vehicle (2) influencing feature (ZM), which is read from a central database by an operator (9) of the electrical energy supply system, in the the additional features (ZM) for a plurality of the participating electrified vehicles (2) are stored, - determining an electrical energy consumption (EV) for the distance covered on the basis of the determined distance (L) and the at least one additional en feature (ZM).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Energieverbrauchs-Ermittlungssystem.The invention relates to a method for the automated determination of an electrical energy consumption of an electrified vehicle. The invention also relates to an energy consumption determination system.

Es werden bereits probeweise Lastkraftwagen mit spurgebundenen elektrischen Energieversorgungssystemen betrieben. Diese Art der Energieversorgung ist insbesondere bei LKWs sinnvoll, die einen besonders hohen Energieverbrauch haben und oft, mit einer herkömmlichen Brennkraftmaschine ausgestattet, sehr hohe Emissionen und einen hohen Energieverbrauch aufweisen. Die Kombination aus einem Elektroantrieb und einem elektrischen Energieversorgungsnetz, das den LKW während der ganzen Fahrt oder zumindest während einer Langstreckenfahrt kontinuierlich mit Strom versorgt, ist dabei besonders effektiv, da die Nachteile einer Energieversorgung über eine mitgeführte elektrische Energiequelle aufgrund der hohen benötigten Energiekapazität einer Energiespeichereinheit eines LKWs, wie zum Beispiel hohes Gewicht, Platzverbrauch, Wärmeentwicklung und hohe Kosten, vermieden werden können. Zur Versorgung mit elektrischer Energie können Oberleitungen eingesetzt werden, mit denen schwenkbare Stromabnehmer von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, sogenannte Pantographen, in Kontakt gebracht werden. Die von dem Energieversorgungsnetz eingespeiste Energie wird zum Beispiel als Traktionsenergie zur Fortbewegung des jeweiligen Fahrzeugs eingesetzt. Insbesondere für Fahrzeuge von Logistikunternehmen, beispielsweise LKWs, ist somit eine energiesparende und kostengünstige Energieversorgung bereitgestellt.Trucks with track-based electrical energy supply systems are already being operated on a trial basis. This type of energy supply is particularly useful for trucks that have a particularly high energy consumption and often, equipped with a conventional internal combustion engine, have very high emissions and high energy consumption. The combination of an electric drive and an electrical power supply network, which continuously supplies the truck with power during the entire journey or at least during a long journey, is particularly effective because the disadvantages of power supply via an electrical energy source carried along due to the high energy capacity required of an energy storage unit Trucks, such as heavy weight, space consumption, heat generation and high costs, can be avoided. To supply electrical energy, overhead lines can be used, with which pivotable pantographs of vehicles, in particular utility vehicles, so-called pantographs, are brought into contact. The energy fed in from the energy supply network is used, for example, as traction energy to move the respective vehicle. In particular for vehicles of logistics companies, for example trucks, an energy-saving and inexpensive energy supply is thus provided.

Soll das genannte Konzept kommerziell eingesetzt werden, so stellt sich das Problem der Energieverbrauchsabrechnung und der dazu nötigen Messung des elektrischen Energieverbrauchs der einzelnen Fahrzeuge, welche die elektrische Energie aus den Oberleitungen entnommen haben. Eine Möglichkeit besteht darin, den elektrischen Energieverbrauch direkt in den Fahrzeugen selbst mit Hilfe von Strommessgeräten zu ermitteln. Allerdings werden dafür eichfähige Geräte mit Automobilzulassung benötigt, die mit hohen Kosten verbunden sind.If the concept mentioned is to be used commercially, the problem of energy consumption billing and the measurement of the electrical energy consumption of the individual vehicles that have drawn the electrical energy from the overhead lines arises. One possibility is to determine the electrical energy consumption directly in the vehicles themselves with the help of current measuring devices. However, calibratable devices with automotive approval are required for this, which are associated with high costs.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2015 204 959 B4 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Durchschnittsverbrauchs und einer verbleibenden Reichweite eines Kraftfahrzeugs basierend auf einer zurückgelegten Distanz und einem aktuellen Energieinhalt eines Energiespeichers bekannt.From the publication DE 10 2015 204 959 B4 a method for determining an average consumption and a remaining range of a motor vehicle based on a distance traveled and a current energy content of an energy store is known.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2009 048 821 A1 zeigt ein Verfahren zur Reichweitenermittlung für ein einen Energiespeicher aufweisenden Fahrzeugs, insbesondere Elektrofahrzeugs, unter Berücksichtigung eines Parameters, der charakteristisch für eine Zustandsgröße des Energiespeichers ist.The disclosure document DE 10 2009 048 821 A1 shows a method for determining the range for a vehicle having an energy store, in particular an electric vehicle, taking into account a parameter that is characteristic of a state variable of the energy store.

DE 10 2015 222 754 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung wenigstens einer fahrzeugindividuellen Energiemenge, die ein Fahrzeug aus einem fahrzeugexternen Energieversorgungsnetz entnommen hat. Um die Energiemenge möglichst einfach ermitteln zu können, ist vorgesehen, diese auf Seiten des Energieversorgungsnetzes zu ermitteln. Zusätzlich wird die Energiemenge fahrzeugseitig bestimmt und mit dem netzseitig ermittelten Wert verglichen. DE 10 2015 222 754 A1 discloses a method and a device for determining at least one vehicle-specific amount of energy that a vehicle has drawn from an energy supply network external to the vehicle. In order to be able to determine the amount of energy as simply as possible, it is provided that it is determined on the part of the energy supply network. In addition, the amount of energy is determined by the vehicle and compared with the value determined by the network.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 018 010 A1 betrifft ein mobiles Laden von Elektrofahrzeugen entlang von Ladestrecken mit Oberleitungen während der Fahrt. Der Stromabnehmer des Fahrzeugs ist mit einem Bordcomputer ausgerüstet, der die Stromabnahme durch Meldung der Nutzerdaten anmeldet, den Stromverbrauch überwacht und an die Verwaltung sendet sowie nach Abschluss des Ladevorganges das Fahrzeug wieder abmeldet.The disclosure document DE 10 2012 018 010 A1 relates to mobile charging of electric vehicles along charging routes with overhead lines while driving. The vehicle's pantograph is equipped with an on-board computer that reports the consumption of electricity by reporting the user data, monitors the electricity consumption and sends it to the administration, as well as de-registering the vehicle after the charging process has been completed.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 226 415 A1 ist ein Verfahren zur Energieabrechnung von mobilen Energieverbrauchern in einem Energieversorgungsnetz mit einer Mehrzahl an Netzabschnittsbetreibern bekannt, welchen territorial voneinander abgegrenzte Netzabschnitte zugeordnet sind. Der Übergang eines mobilen Energieverbrauchers von einem in einen anderen Netzabschnitt wird detektiert und die zwischen zwei Übergängen vom mobilen Energieverbraucher in einem Netzabschnitt verbrauchte Energie mittels eines fahrzeugseitigen Energiemessgeräts gemessen und dem Netzabschnitt zugeordnet.From the publication DE 10 2013 226 415 A1 a method for energy billing of mobile energy consumers in an energy supply network with a plurality of network section operators is known, to which territorially delimited network sections are assigned. The transition of a mobile energy consumer from one network section to another is detected and the energy consumed between two transitions by the mobile energy consumer in a network section is measured by means of a vehicle-mounted energy measuring device and assigned to the network section.

Es besteht also die Aufgabe, ein vereinfachtes Verfahren zur automatisierten Energieverbrauchsmessung von elektrifizierten spurgebundenen Fahrzeugen anzugeben.There is therefore the task of specifying a simplified method for the automated measurement of energy consumption in electrified track-bound vehicles.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 und ein Energieverbrauchs-Ermittlungssystem gemäß Patentanspruch 8 gelöst.This object is achieved by a method for determining an electrical energy consumption of an electrified vehicle in accordance with patent claim 1 and an energy consumption determination system in accordance with patent claim 8.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs für die Energieverbrauchsabrechnung eines elektrifizierten, vorzugsweise spurgebundenen Fahrzeugs, welches mittels eines Stromabnehmers mit elektrischer Energie aus einer Oberleitung eines spurgebundenen elektrischen Energieversorgungssystems versorgt wird, wird die Länge einer von dem elektrifizierten Fahrzeug zurückgelegten elektrifizierten Strecke ermittelt. Weiterhin wird mindestens ein zusätzliches, den individuellen Energieverbrauch des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflussendes Merkmal ermittelt. Das mindestens eine zusätzliche Merkmal wird aus einer zentralen Datenbank ausgelesen, in der die zusätzlichen Merkmale zu einer Mehrzahl, vorzugsweise allen der teilnehmenden elektrifizierten Fahrzeuge gespeichert sind. Vorteilhaft lassen sich aus der zentralen Datenbank die zusätzlichen Merkmale unterschiedlichen Betreibern leicht zur Verfügung stellen, so dass auch bei einer Mehrzahl von Betreibern unterschiedlicher Streckenabschnitte eine korrekte Zuordnung und Energieabrechnung möglich ist. Das zusätzliche Merkmal umfasst vorzugsweise eines der Merkmale: Fahrzeugleistung, Fahrzeuggewicht, befahrener Streckenteil einer elektrifizierten Strecke und Anzahl der verwendeten Achsen des elektrifizierten Fahrzeugs. Auf Basis der ermittelten Länge und des mindestens einen zusätzlichen Merkmals wird schließlich ein elektrischer Energieverbrauch für die zurückgelegte Strecke ermittelt.In the method according to the invention for determining an electrical energy consumption for the energy consumption billing of an electrified, preferably track-bound vehicle, which by means of a current collector with electrical Energy is supplied from an overhead line of a track-bound electrical energy supply system, the length of an electrified route covered by the electrified vehicle is determined. Furthermore, at least one additional feature influencing the individual energy consumption of the electrified vehicle is determined. The at least one additional feature is read out from a central database in which the additional features for a plurality, preferably all of the participating electrified vehicles are stored. Advantageously, the additional features can easily be made available to different operators from the central database, so that correct allocation and energy billing is possible even with a plurality of operators of different route sections. The additional feature preferably comprises one of the features: vehicle performance, vehicle weight, route part traveled on an electrified route and number of axles used in the electrified vehicle. On the basis of the determined length and the at least one additional feature, an electrical energy consumption for the distance covered is finally determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, eine Ermittlung eines Energieverbrauchs eines elektrifizierten spurgebundenen Fahrzeugs, und damit auch eine Stromabrechnung eines Verbrauchs eines solchen Fahrzeugs, ohne zusätzliche Strommessgeräte in jedem Fahrzeug auf einfachere Weise durchzuführen. Da ansonsten eichfähige Geräte mit Automobilzulassung gebraucht würden, lassen sich hiermit hohe Kosten sparen.The method according to the invention makes it possible to determine the energy consumption of an electrified lane-bound vehicle, and thus also a power billing of the consumption of such a vehicle, in a simpler manner without additional current measuring devices in each vehicle. Since otherwise calibratable devices with automotive approval would be required, high costs can be saved.

Auf Basis der ermittelten zusätzlichen Größen lassen sich auch Energiebedarf und Energiepreise in einfacher Weise variieren: Beispielsweise kann die Topographie einer Strecke zur Berechnung des Energiebedarfs mitberücksichtigt werden. Die aktuelle Höhe der Nachfrage kann die aktuell aufgerufenen Energiepreise beeinflussen. Die Preise für Energie auf unterschiedlichen Strecken können angepasst werden, um Staus zu reduzieren. Der Verkehr kann gezielt durch Preisänderungen auf bestimmten Streckenabschnitten geleitet werden.On the basis of the determined additional parameters, the energy requirement and energy prices can also be varied in a simple manner: For example, the topography of a route can also be taken into account when calculating the energy requirement. The current level of demand can affect the currently accessed energy prices. The prices for energy on different routes can be adjusted to reduce traffic jams. Traffic can be directed through price changes on certain route sections.

Das erfindungsgemäße Energieverbrauchs-Ermittlungssystem für die Energieverbrauchsabrechnung eines elektrifizierten Fahrzeugs (2), welches mittels eines Stromabnehmers mit elektrischer Energie aus einer Oberleitung eines spurgebundenen elektrischen Energieversorgungssystems versorgbar ist, weist eine Streckenlängen-Ermittlungseinheit zum Ermitteln der Weglänge einer von einem elektrifizierten Fahrzeug zurückgelegten elektrifizierten Strecke auf. Teil des erfindungsgemäßen Energieverbrauchs-Ermittlungssystems ist auch eine Merkmalsermittlungseinheit zum Ermitteln mindestens eines zusätzlichen, den individuellen Energieverbrauch des elektrifizierten Fahrzeugs beeinflussenden Merkmals, welches aus einer zentralen Datenbank auslesbar ist, in der die zusätzlichen Merkmale (ZM) zu einer Mehrzahl der teilnehmenden elektrifizierten Fahrzeuge (2) gespeichert sind. Wie bereits erwähnt kann es sich bei dem genannten zusätzlichen Merkmal um eine Angabe der Fahrzeugleistung, des Fahrzeuggewichts, des befahrenen Streckenteils einer elektrifizierten Strecke oder der Anzahl der verwendeten Achsen des elektrifizierten Fahrzeugs handeln.The energy consumption determination system according to the invention for the energy consumption billing of an electrified vehicle ( 2 ), which can be supplied with electrical energy from an overhead line of a track-bound electrical energy supply system by means of a pantograph, has a route length determination unit for determining the path length of an electrified route covered by an electrified vehicle. Part of the energy consumption determination system according to the invention is also a feature determination unit for determining at least one additional feature influencing the individual energy consumption of the electrified vehicle, which can be read from a central database in which the additional features ( ZM ) to a majority of the participating electrified vehicles ( 2 ) are saved. As already mentioned, the mentioned additional feature can be an indication of the vehicle performance, the vehicle weight, the part of the route traveled on an electrified route or the number of axles used in the electrified vehicle.

Überdies umfasst das erfindungsgemäße Energieverbrauchs-Ermittlungssystem eine Energieverbrauchs-Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs für die zurückgelegte Strecke auf Basis der ermittelten Weglänge und des mindestens einen zusätzlichen Merkmals. Das erfindungsgemäße Energieverbrauchs-Ermittlungssystem teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs.Furthermore, the energy consumption determination system according to the invention comprises an energy consumption determination unit for determining an electrical energy consumption for the distance covered on the basis of the path length determined and the at least one additional feature. The energy consumption determination system according to the invention shares the advantages of the method according to the invention for determining an electrical energy consumption of an electrified vehicle.

Einige Komponenten des erfindungsgemäßen Energieverbrauchs-Ermittlungssystems können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere Teile der Weglängen-Ermittlungseinheit, der Merkmalsermittlungseinheit und der Energieverbrauchs-Ermittlungseinheit. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.Some components of the energy consumption determination system according to the invention can for the most part be in the form of software components. This applies in particular to parts of the path length determination unit, the feature determination unit and the energy consumption determination unit. In principle, however, some of these components can also be implemented in the form of software-supported hardware, for example FPGAs or the like, particularly when particularly fast calculations are involved. Likewise, the required interfaces, for example if it is only a matter of transferring data from other software components, can be designed as software interfaces. However, they can also be designed as hardware interfaces that are controlled by suitable software.

Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher vorhandene, beispielsweise für die Maut-Berechnung genutzte Rechnersysteme auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines solchen Rechnersystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Rechnersystem ausgeführt wird.A largely software-based implementation has the advantage that already existing computer systems, for example used for toll calculation, can easily be retrofitted with a software update in order to work in the manner according to the invention. In this respect, the object is also achieved by a corresponding computer program product with a computer program that can be loaded directly into a memory device of such a computer system, with program sections to carry out all steps of the method according to the invention when the computer program is executed in the computer system.

Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile, wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.Such a computer program product can, in addition to the computer program possibly include additional components such as documentation and / or additional components, including hardware components such as hardware keys (dongles etc.) for using the software.

Zum Transport zur Speichereinrichtung des Rechnersystems und/oder zur Speicherung an dem Rechnersystem kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.A computer-readable medium, for example a memory stick, a hard disk or some other transportable or permanently installed data carrier on which the program sections of the computer program that can be read and executed by a computer unit are stored can be used for transport to the storage device of the computer system and / or for storage on the computer system. The computer unit can e.g. have for this purpose one or more cooperating microprocessors or the like.

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.The dependent claims and the following description each contain particularly advantageous embodiments and developments of the invention. In particular, the claims of one claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category and their description parts. In addition, the various features of different exemplary embodiments and claims can also be combined to form new exemplary embodiments within the scope of the invention.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs wird die Weglänge der von dem elektrifizierten Fahrzeug zurückgelegten elektrifizierten Strecke durch externes Detektieren eines am Fahrzeug angeordneten Identifikationsmerkmals ermittelt. Vorteilhaft kann die Länge der zurückgelegten Wegstrecke extern ohne weiteres Zutun des betreffenden elektrifizierten Fahrzeugs ermittelt werden, so dass das Fahrzeug kein entsprechendes geeichtes oder zertifiziertes Messgerät zur Messung von Weglängen benötigt und Manipulationen seitens der Fahrer ausgeschlossen sind.In one embodiment of the method according to the invention for determining electrical energy consumption of an electrified vehicle, the path length of the electrified route covered by the electrified vehicle is determined by externally detecting an identification feature arranged on the vehicle. Advantageously, the length of the distance covered can be determined externally without further action by the electrified vehicle concerned, so that the vehicle does not need a corresponding calibrated or certified measuring device for measuring distances and manipulation by the driver is excluded.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs umfasst das Identifikationsmerkmal eines der folgenden Merkmale umfasst:

- ein Nummernschild,
- einen Identifizierungscode,
- einen Tag.

In a variant of the method according to the invention for determining an electrical energy consumption of an electrified vehicle, the identification feature comprises one of the following features:

- a license plate,
- an identification code,
- a day.

Ein Identifizierungscode umfasst einen optisch lesbaren Code, beispielsweise einen Strichcode.An identification code comprises an optically readable code, for example a bar code.

Ein Tag, beispielsweise ein RFID-Tag soll in diesem Zusammenhang eine Identifizierung im nicht sichtbaren Bereich, beispielsweise über Induktionsfelder oder kapazitive Wechselwirkung ermöglichen.In this context, a tag, for example an RFID tag, should enable identification in the non-visible area, for example via induction fields or capacitive interaction.

Die genannten Identifikationsmerkmale können zum Beispiel an Brücken von entsprechenden Bildaufnahmeeinheiten bzw. Detektionseinheiten erfasst werden. Vorteilhaft wird bei dieser Art der Detektion der Identifikationsmerkmale keine aktive Mitarbeit der betreffenden Fahrzeuge benötigt, so dass die Zuverlässigkeit der Überwachung, zum Beispiel gegenüber Defekten erhöht ist.The named identification features can be detected, for example, on bridges by corresponding image recording units or detection units. With this type of detection of the identification features, there is advantageously no need for active cooperation on the part of the relevant vehicles, so that the reliability of the monitoring, for example with regard to defects, is increased.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs vermisst das elektrifizierte Fahrzeug die Weglänge der von ihm zurückgelegten Strecke selbst und übermittelt den Wert an einen Betreiber der Strecke.In one embodiment of the method according to the invention for determining an electrical energy consumption of an electrified vehicle, the electrified vehicle measures the length of the route covered by it itself and transmits the value to an operator of the route.

Vorteilhaft kann der Energieverbrauch bei dieser Variante auch ohne externe Erfassung der Fahrzeuge ermittelt werden, so dass keine zusätzliche externe Infrastruktur zur Überwachung eingesetzt werden kann.In this variant, the energy consumption can advantageously also be determined without external detection of the vehicles, so that no additional external infrastructure can be used for monitoring.

Zur Verbesserung der Genauigkeit können auch mehrere Systeme zur Lokalisierung des elektrifizierten Fahrzeugs in Kombination eingesetzt werden. Die Vermessung der Weglänge der von dem elektrifizierten Fahrzeug zurückgelegten Strecke kann zum Beispiel durch eines oder eine Kombination der folgenden Verfahren erfolgen:

- eine Streckenmessung durch ein Satellitennavigationssystem,
- eine Streckenmessung mittels Lokalisierung in Mobilfunknetzen,
- eine Kombination eines der vorstehenden Verfahren mit Daten einer inertialen Messeinheit.

Several systems for localizing the electrified vehicle can also be used in combination to improve the accuracy. The distance covered by the electrified vehicle can be measured, for example, using one or a combination of the following methods:

- a distance measurement by a satellite navigation system,
- a distance measurement by means of localization in cellular networks,
a combination of one of the above methods with data from an inertial measuring unit.

Die Lokalisierung mit Hilfe von Mobilfunknetzen ist insbesondere mit den Mobilfunknetzen der nächsten Generation nach dem 5G-Standard möglich.Localization with the help of cellular networks is particularly possible with the next-generation cellular networks based on the 5G standard.

Kombinationen der genannten Verfahren bieten eine erhöhte Genauigkeit bei der Ermittlung der Weglänge der zurückgelegten Wegstrecke.Combinations of the methods mentioned offer increased accuracy when determining the length of the distance covered.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs werden von dem elektrifizierten Fahrzeug an den Betreiber übermittelte Streckenlängendaten durch externes Detektieren eines am Fahrzeug angeordneten Identifikationsmerkmals überprüft. Vorteilhaft können von den Fahrzeugen übermittelte Informationen extern überprüft werden, so dass Täuschungen zuungunsten der Betreiber verhindert werden können. Die Überprüfung kann zum Beispiel punktuell erfolgen, also nicht bei jedem Auf- oder Abfahren von einer elektrifizierten Strecke, sondern nur stichprobenartig zur Kontrolle der von den elektrifizierten Fahrzeugen übermittelten Daten.In one embodiment of the method according to the invention for determining electrical energy consumption of an electrified vehicle, route length data transmitted from the electrified vehicle to the operator are checked by externally detecting an identification feature arranged on the vehicle. Information transmitted by the vehicles can advantageously be checked externally, so that deceptions to the detriment of the operator can be prevented. The check can be carried out selectively, for example, So not every time you drive up or down an electrified route, but only randomly to check the data transmitted by the electrified vehicles.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum automatisierten Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs eines elektrifizierten Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
2 ein Blockdiagramm, welches ein Energieverbrauchs-Ermittlungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.

The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures using exemplary embodiments. Show it:

1 a flowchart illustrating a method for the automated determination of an electrical energy consumption of an electrified vehicle according to an embodiment of the invention,
2 a block diagram illustrating an energy consumption determination system according to an embodiment of the invention.

In 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein Verfahren zum automatisierten Ermitteln eines elektrischen Energieverbrauchs EV eines elektrifizierten Fahrzeugs 2 (siehe 2) veranschaulicht. Bei dem Schritt 1.1 wird von einem über einer elektrifizierten Fahrstrecke 10 (siehe 2) angebrachten Detektorsystem 5a, 5b (siehe 2) ein an dem elektrifizierten Fahrzeug 2 auf einer Außenfläche 3 (siehe 2) angeordneter Identifikationscode ID gelesen und an eine Weglängen-Ermittlungseinheit 6 (siehe 2) übermittelt. Bei dem Schritt 1.II ermittelt die Weglängen-Ermittlungseinheit 6 einen Wert der Länge L des von dem elektrifizierten Fahrzeug 2 zurückgelegten Wegs auf der elektrifizierten Strecke 10. Weiterhin wird bei dem Schritt 1.III auf Basis des bekannten Identifikationscodes ID ein zusätzliches Merkmal ZM, welches den Energieverbrauch des elektrifizierten Fahrzeugs 2 beeinflusst, ermittelt. Ein solches zusätzliches Merkmal ZM kann zum Beispiel die Fahrzeugleistung, das Fahrzeuggewicht, den befahrenen Streckenteil einer elektrifizierten Strecke 10 oder die Anzahl der verwendeten Achsen des elektrifizierten Fahrzeugs 2 betreffen. Nachfolgend wird bei dem Schritt 1.IV der Energieverbrauch EV des elektrifizierten Fahrzeugs 2 auf Basis der Weglänge L und der zusätzlichen Merkmale M berechnet. Bei dem Schritt 1.V wird das Ergebnis an einen Betreiber 9 (siehe 2) sowie das betroffene elektrifizierte Fahrzeug 2 übermittelt. Der Betreiber 9 kann die ermittelten Verbrauchsdaten EV dazu nutzen, eine Gebühr dafür zu erheben.In 1 is a flow chart 100 shown, which a method for the automated determination of electrical energy consumption EV of an electrified vehicle 2 (please refer 2 ) illustrated. At the step 1.1 is driven by one over an electrified route 10 (please refer 2 ) attached detector system 5a , 5b (please refer 2 ) one on the electrified vehicle 2 on an outside surface 3 (please refer 2 ) arranged identification code ID read and to a path length determination unit 6 (please refer 2 ) transmitted. At the step 1.II determines the path length determination unit 6 a value of length L of the vehicle being electrified 2 traveled distance on the electrified route 10 . Furthermore, in step 1.III based on the known identification code ID an additional feature ZM , which is the energy consumption of the electrified vehicle 2 influenced, determined. One such additional feature ZM For example, the vehicle performance, the vehicle weight, the part of the route traveled on an electrified route 10 or the number of axles used in the electrified vehicle 2 affect. The following is the step 1.IV the energy consumption EV of the electrified vehicle 2 calculated on the basis of the path length L and the additional features M. At the step 1.V will the result to an operator 9 (please refer 2 ) as well as the affected electrified vehicle 2 transmitted. The operator 9 can use the determined consumption data EV use it to charge a fee for it.

In 2 ist ein Blockdiagramm gezeigt, welches ein Energieverbrauchs-Ermittlungssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.In 2 Figure 3 is a block diagram showing a power consumption determination system 1 illustrated according to an embodiment of the invention.

Das Energieverbrauchs-Ermittlungssystem 1 umfasst ein elektrifiziertes Fahrzeug 2, welches auf einer elektrifizierten Fahrstrecke 10 unterwegs ist. Das elektrifizierte Fahrzeug 2 umfasst einen Kennungsbereich 3 auf seiner Außenseite, in dem ein Identifizierungscode ID, auch als Fahrzeug-ID bezeichnet, aufgezeichnet ist. Zudem weist das elektrifizierte Fahrzeug 2 eine Kommunikationseinheit 4 auf, mit der ein Datenaustausch mit anderen Einheiten, beispielsweise zur Übermittlung der Höhe eines Energieverbrauchs EV stattfinden kann. Das Energieverbrauchs-Ermittlungssystem 1 weist ferner mehrere Fahrzeug-Erkennungseinheiten 5a, 5b auf, die in bestimmten Abständen längs der Strecke 10 angeordnet sind. Mit den Fahrzeug-Erkennungseinheiten 5a, 5b wird eine Bilderkennung einer in dem Kennungsbereich 3 angeordneten Fahrzeug-ID ID durchgeführt. Die Fahrzeug-ID ID wird an eine Weglängen-Ermittlungseinheit 6, die ebenfalls Teil des Energieverbrauchs-Ermittlungssystems 1 ist, übermittelt. Die Weglängen-Ermittlungseinheit 6 ist dazu eingerichtet, eine Weglänge L der von dem elektrifizierten Fahrzeug 2 zurückgelegten Strecke auf Basis des von den Fahrzeug-Erkennungseinheiten 5a, 5b erfassten Identifizierungscodes ID zu ermitteln. Beispielsweise sind die Standorte der Fahrzeug-Erkennungseinheiten 5a, 5b bzw. deren Abstände voneinander bekannt, so dass anhand der Absender des Identifizierungscodes ID auf die Länge L der zurückgelegten Wegstrecke geschlossen werden kann.The energy consumption determination system 1 includes an electrified vehicle 2 , which is on an electrified route 10 Is on the way. The electrified vehicle 2 includes an identifier range 3 on its outside, in which an identification code ID , also referred to as vehicle ID, is recorded. In addition, the electrified vehicle 2 a communication unit 4th with which a data exchange with other units, for example to transmit the amount of energy consumption EV can take place. The energy consumption determination system 1 furthermore has several vehicle recognition units 5a , 5b on that at certain intervals along the route 10 are arranged. With the vehicle recognition units 5a , 5b an image recognition becomes one in the identification area 3 arranged vehicle ID ID carried out. The vehicle ID ID is sent to a path length determination unit 6 , which is also part of the energy consumption determination system 1 is transmitted. The path length determination unit 6 is set up for a path length L that of the electrified vehicle 2 Distance traveled based on the distance traveled by the vehicle detection units 5a , 5b recorded identification codes ID to investigate. For example, the locations of the vehicle identification units 5a , 5b or their distances from one another known, so that based on the sender of the identification code ID on the length L the distance covered can be closed.

Der Identifizierungscode ID wird auch an eine Merkmalsermittlungseinheit 7 übermittelt, welche auf Basis der Identifikation des betroffenen Fahrzeugs 2 zusätzliche Merkmale ZM, beispielsweise anhand einer Datenbank ermittelt. Die zusätzlichen Merkmale ZM können zum Beispiel dem individuellen Fahrzeug 2 zugeordnete Eigenschaften wie Gewicht, Leistung usw. betreffen. Die zusätzlichen Merkmale ZM werden an eine Energieverbrauchs-Ermittlungseinheit 8 übermittelt, welche auch den Wert L der Länge der zurückgelegten Wegstrecke von der Weglängen-Ermittlungseinheit 8 empfängt. Die Energieverbrauchs-Ermittlungseinheit 8 ermittelt dann auf Basis der empfangenen Daten L, ZM den elektrischen Energieverbrauch EV des elektrifizierten Fahrzeugs 2 für eine von diesem zurückgelegte Wegstrecke der Länge L. Die Energieverbrauchsdaten EV werden schließlich an einen Betreiber 9 der elektrischen Energieversorgung der elektrifizierten Strecke 10 gesendet, der anhand der Energieverbrauchsdaten EV die Höhe einer zu bezahlenden Verbrauchsgebühr berechnet. Weiterhin werden die Energieverbrauchsdaten EV auch an die Kommunikationseinheit 4 des betreffenden elektrifizierten Fahrzeugs 2 übermittelt.The identification code ID is also sent to a feature determination unit 7th which is transmitted based on the identification of the vehicle concerned 2 Additional characteristics ZM , determined for example using a database. The additional features ZM can for example the individual vehicle 2 related properties such as weight, performance, etc. concern. The additional features ZM are sent to an energy consumption determination unit 8th transmitted, which also the value L of the length of the distance covered by the distance determination unit 8th receives. The energy consumption determination unit 8th then determines L based on the received data, ZM the electrical energy consumption EV of the electrified vehicle 2 for a distance of length L covered by this. The energy consumption data EV will eventually become an operator 9 the electrical energy supply of the electrified line 10 sent based on the energy consumption data EV the amount of a consumption fee to be paid is calculated. Furthermore, the energy consumption data EV also to the communication unit 4th of the electrified vehicle in question 2 transmitted.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.Finally, it is pointed out once again that the methods and devices described above are merely preferred exemplary embodiments of the invention and that the invention can be varied by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention, insofar as it is specified by the claims. For the sake of completeness, it is also pointed out that the use of the indefinite article “a” or “an” does not exclude the possibility of the relevant features being present more than once. Likewise, the term “unit” does not exclude the possibility that it consists of several components, which may also be spatially distributed.

Claims

Method for the automated determination of an electrical energy consumption (EV) for the energy consumption billing of an electrified vehicle (2) which is supplied with electrical energy from an overhead line of a track-bound electrical energy supply system by means of a pantograph, comprising the steps: - Determining the path length (L) of an electrified route covered by the electrified vehicle (2), - Determination of at least one additional, the individual energy consumption of the electrified vehicle (2) influencing feature (ZM), which is read from a central database by an operator (9) of the electrical energy supply system, in which the additional features (ZM) to a plurality of participating electrified vehicles (2) are stored, - Determining an electrical energy consumption (EV) for the distance covered on the basis of the determined path length (L) and the at least one additional feature (ZM).

Procedure according to Claim 1 , wherein the at least one additional feature (ZM) comprises one of the following variables: - vehicle power, - vehicle weight, - part of the route traveled on an electrified route (10), - number of axles used in the electrified vehicle (2).

Method according to one of the preceding claims, wherein the length (L) of the electrified route covered by the electrified vehicle (2) is determined by external detection of an identification feature (3) arranged on the vehicle (2).

Procedure according to Claim 3 , wherein the identification feature (3) comprises one of the following features: - a license plate, - an identification code (ID), - a tag.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electrified vehicle (2) measures the distance (L) of the route covered by it itself and transmits it to an operator (9) of the route.

Procedure according to Claim 5 , the distance (L) of the distance covered by the electrified vehicle (2) being measured by one or a combination of the following methods: a distance measurement by a satellite navigation system, a distance measurement by means of localization in mobile radio networks, a combination of one of the above Procedure with data from an inertial measuring unit.

Method according to one of the Claims 5 or 6 , the path length data (L) transmitted from the electrified vehicle (2) to the operator (9) being checked by externally detecting an identification feature (3) arranged on the vehicle (2).

Energy consumption determination system (1) for the energy consumption billing of an electrified vehicle (2), which can be supplied with electrical energy from an overhead line of a track-based electrical energy supply system by means of a pantograph, comprising: - A path length determination unit (6) for determining the path length (L) of an electrified route covered by an electrified vehicle (2), - A feature determination unit (7) for determining at least one additional feature (ZM) influencing the individual energy consumption of the electrified vehicle (2), which can be read from a central database in which the additional features (ZM) for a plurality of the participating electrified vehicles (2) are stored, - An energy consumption determination unit (8) for determining an electrical energy consumption (EV) for the distance covered on the basis of the determined path length (L) and the at least one additional feature (ZM).

Computer program product with a computer program that can be loaded directly into a memory unit of a computer unit of an electrified vehicle (2), with program sections to carry out all steps of a method according to one of the Claims 1 to 7th execute when the computer program is executed in the computer unit.

Computer-readable medium on which program sections that can be executed by a computer unit are stored in order to carry out all steps of the method according to one of the Claims 1 to 7th execute when the program sections are executed by the computer unit.