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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Ladepark für das Aufladen von Elektrofahrzeugen sowie ein Verfahren zur Vorbereitung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug.
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Stand der Technik
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Ganz oder zumindest auch teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Damit sich elektrisch angetriebene Fahrzeuge auch weiter etablieren können, ist eine verlässliche und moderne Ladeinfrastruktur erforderlich. Hierbei ist es wünschenswert, dass bei einem Bedarf für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs jeweils eine für das entsprechende Fahrzeug geeignete Lademöglichkeit zur Verfügung steht. Je nach Anwendungsfall sind dabei gegenwärtig zahlreiche unterschiedliche Möglichkeiten zum Aufladen von Elektrofahrzeugen möglich. Einerseits besteht die Möglichkeit, das Elektrofahrzeug relativ langsam mit einer Ladeleistung von wenigen Kilowatt, beispielsweise zwischen 3 und 22 kW aufzuladen. Hierbei erfolgt das Aufladen in der Regel mittels einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannung. Darüber hinaus existieren auch Schnelllademöglichkeiten im Bereich von mehreren 10 kW bis hin zu einigen 100 kW und mehr. Für das Schnellladen wird in der Regel ein Aufladen mittels Gleichspannung bevorzugt. Je nach Fahrzeugtyp kann dabei nicht jedes Fahrzeug an jedem beliebigen Ladepunkt aufgeladen werden. Neben den unterschiedlichen Ladeleistungen existieren darüber hinaus auch unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten bzw. Steckertypen. Ein Fahrzeugführer hat daher die Herausforderung, vor einem Ladevorgang jeweils eine für das Fahrzeug und den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Ladestation ausfindig zu machen. Darüber hinaus muss die Ladestation auch die für den jeweiligen Ladevorgang erforderliche Ladeleistung bereitstellen können.
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Die Druckschrift
DE 10 2014 212 415 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation. Das Verfahren prüft zunächst, ob ein Fahrzeug über eine elektrisch leitende Verbindung mit einer Ladestation verbunden ist, ermittelt daraufhin eine Betriebsgröße des Fahrzeugs und wählt in Abhängigkeit der ermittelten Betriebsgröße eine Betriebsart der Ladestation aus.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug, einen Ladepark für das Aufladen von Elektrofahrzeugen und ein Verfahren zur Vorbereitung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- Eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug, mit einer Erfassungseinrichtung, einer Auswerteeinrichtung, einer Identifikationseinrichtung und einer Freigabeeinrichtung. Die Erfassungseinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Bedarf für ein Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs zu erfassen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgelegt, einen geeigneten Ladepunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs unter Verwendung des erfassten Bedarfs zu ermitteln. Die Identifikationseinrichtung ist dazu ausgelegt, das Elektrofahrzeug an dem ermittelten Ladepunkt zu identifizieren. Die Freigabeeinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Ladevorgang für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs an dem ermittelten Ladepunkt freizugeben.
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Weiterhin ist vorgesehen:
- Ein Ladepark für das Aufladen von Elektrofahrzeugen, mit mehreren Ladepunkten und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs. Die mehreren Ladepunkte sind jeweils dazu ausgelegt, elektrische Energie zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen.
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Schließlich ist vorgesehen:
- Ein Verfahren zur Vorbereitung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Erfassen eines Bedarfs für ein Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln eines geeigneten Ladepunkts für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs unter Verwendung des erfassten Bedarfs. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt zum Identifizieren des Elektrofahrzeugs an dem ermittelten Ladepunkt, und einen Schritt zum Freigeben eines Ladevorgangs für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs an dem ermittelten Ladepunkt.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für das Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs gegenwärtig zahlreiche unterschiedlich ausgestaltete Ladepunkte zur Verfügung stehen können. Die einzelnen Ladepunkte können sich dabei sowohl in den Anschlussmöglichkeiten, als auch in der von den Ladepunkten bereitgestellten Leistung unterscheiden. Darüber hinaus können beispielsweise auch in einem räumlichen Gebiet mehrere Ladepunkte vorhanden sein, welche unterschiedlichen Einfluss auf ein Energieversorgungsnetz haben, welches die jeweiligen Ladepunkte speist. Stehen mehrere unterschiedliche Ladepunkte für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs zur Verfügung, so kann die Auswahl eines der Ladepunkte daher einen entscheidenden Einfluss auf den Ladevorgang selbst sowie auf die Belastung eines angeschlossenen Energieversorgungsnetzes haben.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen, und für einen jeweiligen Ladevorgang einen möglichst optimalen Ladepunkt auszuwählen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, den Ladevorgang bestmöglich auf die Erfordernisse des jeweiligen Elektrofahrzeugs abzustimmen und gegebenenfalls gleichzeitig eine Belastung eines Energieversorgungsnetzes, welches den Ladepunkt speist, gering zu halten.
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Wie im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, kann der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs und insbesondere die Parameter, die diesen Bedarf spezifizieren, durch einen Benutzer unmittelbar vor dem Ladevorgang angegeben werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, einen oder mehrere Parameter, die diesen Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie charakterisieren, auch bereits vorab zu spezifizieren und die vorab spezifizierten Parameter in geeigneter Weise zu speichern. Insbesondere unveränderliche Parameter, wie beispielsweise die Kapazität der Traktionsbatterie, Anschlussmöglichkeiten der Elektrofahrzeuge an den Ladepunkt, wie zum Beispiel mögliche Steckertypen, maximale Ladeleistung etc. können komfortabel vorab spezifiziert und gespeichert werden. Andere Parameter, wie beispielsweise Start oder Endzeitpunkt eines Ladevorgangs, Ladezustand (State of Charge, SoC) der Traktionsbatterie zu Beginn oder zu Ende des Ladevorgangs oder ähnliches können dagegen auch individuell für jeden Ladevorgang spezifiziert werden.
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Parameter, die den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie charakterisieren, können dabei über geeignete Datenverbindungen, beispielsweise Mobilfunkverbindungen, drahtlose oder kabelgebundene Kommunikationsverbindungen etc. zu der Erfassungseinrichtung übertragen werden. Beispielsweise kann ein Benutzer mittels eines Mobiltelefons oder einer entsprechenden Eingabeeinrichtung in seinem Fahrzeug Parameter spezifizieren, die den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie charakterisieren. Weitere Parameter können beispielsweise von einer entfernten Datenbank, beispielsweise in einer Cloud oder ähnlichem, über eine geeignete Datenverbindung an die Erfassungseinrichtung übertragen werden.
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Die Erfassungseinrichtung kann darüber hinaus weitere Informationen, wie beispielsweise die aktuell verfügbaren Ladepunkte, die von einem Energieversorgungsnetz beziehbare elektrische Leistungen oder ähnliches berücksichtigen. Auch die Entfernung zwischen einer aktuellen Position des Fahrzeugs und den einzelnen Ladepunkten kann mit in Betracht gezogen werden. Aus diesen und gegebenenfalls weiteren Parametern kann die Auswerteeinrichtung einen geeigneten Ladepunkt identifizieren, der den Anforderungen für das Aufladen der Traktionsbatterie am Besten genügt. Insbesondere können die Parameter berücksichtigt werden, die den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie, welche von der Erfassungseinrichtung bereitgestellt worden sind, charakterisieren.
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Die Informationen über den Ladepunkt, der durch die Auswerteeinrichtung ermittelt worden ist, können daraufhin dem Fahrzeug und/oder dem Fahrzeugführer bzw. Benutzer mitgeteilt werden. Beispielsweise kann die Information über den ermittelten Ladepunkt auf einer Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs angezeigt werden. Ebenso ist eine Anzeige auf einem Mobiltelefon oder einem anderen beliebigen Endgerät, insbesondere einem mobilen Endgerät, wie beispielsweise einem Smartphone oder ähnlichem möglich. Darüber hinaus kann die Information über den ausgewählten Ladepunkt beispielsweise auch als Ziel direkt an ein Navigationsgerät übermittelt werden. Bei dem Navigationsgerät kann es sich beispielsweise um ein fest im Elektrofahrzeug installiertes Navigationsgerät oder auch um eine Navigationsanwendung eines mobilen Endgerätes handeln. Daraufhin kann der Fahrzeugführer das Elektrofahrzeug zu dem ermittelten Ladepunkt steuern. Alternativ ist es auch möglich, dass das Fahrzeug selbständig zu dem ausgewählten Ladepunkt fährt.
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Um sicherzustellen, dass die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs auch tatsächlich an dem ermittelten Ladepunkt aufgeladen wird, kann das Elektrofahrzeug vor Beginn des Ladevorgangs an dem ausgewählten Ladepunkt identifiziert werden. Dies kann beispielsweise durch einen automatischen Datenabgleich zwischen einer Kommunikationseinrichtung des Elektrofahrzeugs und einer Kommunikationseinrichtung des Ladepunkts erfolgen. Alternativ kann ein Benutzer sich oder das Elektrofahrzeug auch manuell an dem entsprechenden Ladepunkt identifizieren. Beispielsweise kann der Benutzer eine zuvor registrierte Chipkarte oder ähnliches an einer geeigneten Leseeinrichtung des Ladepunkts nutzen, um den Identifizierungsvorgang durchzuführen. Ist der Ladestecker des Ladepunkts bereits in dem Elektrofahrzeug eingesteckt, so kann die Identifizierung auch gegebenenfalls über eine kabelgebundene Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladepunkt erfolgen.
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Nachdem die Identifizierung erfolgt ist, kann der Ladevorgang für das Aufladen der Traktionsbatterie in dem Elektrofahrzeug freigegeben werden. Beispielsweise kann nach erfolgreicher Identifizierung der Ladepunkt die erforderliche Spannung und der erforderliche Strom zum Aufladen der Traktionsbatterie bereitgestellt werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, den Ladestecker des Ladepunkts so lange in einer Halteeinrichtung des Ladepunkts zu arretieren, bis eine erfolgreiche Identifizierung erfolgt ist. Erst nachdem die erfolgreiche Identifizierung erfolgt ist, kann eine Arretierung des Ladesteckers in dem Ladepunkt freigegeben werden, so dass ein Benutzer den Ladestecker entnehmen und in dem Fahrzeug einstecken kann. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Möglichkeiten denkbar, um ein Aufladen des Elektrofahrzeugs zu verhindern, solange nicht sichergestellt worden ist, dass das gewünschte Elektrofahrzeug an dem korrekten Ladepunkt aufgeladen werden soll.
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Die Spannung, die Stromstärke und gegebenenfalls auch weitere Parameter für das Aufladen der Traktionsbatterie können dabei an dem Ladepunkt beispielsweise auf Grundlage der Parameter eingestellt werden, welche zuvor durch die Spezifikation des Bedarfs für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs erfasst worden sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs mit den optimalen Ladebedingungen aufgeladen wird. Somit kann eine sichere und zuverlässige Aufladung der Traktionsbatterie gewährleistet werden. Insbesondere können gegebenenfalls mögliche Beschädigungen der Traktionsbatterie aufgrund von fehlerhaften Parametrisierungen des Ladevorgangs verhindert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs unter Verwendung mindestens eines der folgenden Parameter spezifiziert: Aktueller Ladezustand der Traktionsbatterie, Ziel-Ladezustand der Traktionsbatterie, Kapazität der Traktionsbatterie, Startzeitpunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie, Endzeitpunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie, gewünschte Ladedauer für das Aufladen der Traktionsbatterie, maximale und/oder minimale Ladeleistung, mögliche Anschlussmöglichkeiten an dem Elektrofahrzeug, beispielsweise vorhandene Buchsen für das Einstecken eines Ladesteckers wie zum Beispiel CCS, CHAdeMO, Typ 2, etc. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere Parameter für das Spezifizieren des Bedarfs für das Aufladen der Traktionsbatterie möglich. Auf diese Weise kann ein Ladepunkt ausgewählt werden, welcher möglichst optimal zu den Erfordernissen des jeweiligen Elektrofahrzeugs und des aktuellen Ladevorgangs abgestimmt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs eine Datenbank. Die Datenbank kann dazu ausgelegt sein, vorbestimmte Spezifikationen für den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs zu speichern und die Spezifikationen bei Bedarf bereitzustellen. Die Auswerteeinrichtung kann hierbei dazu ausgelegt sein, den geeigneten Ladepunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs unter Verwendung der in der Datenbank gespeicherten Spezifikationen zu ermitteln. Insbesondere können in der Datenbank beispielsweise unveränderliche Parameter, wie beispielsweise Kapazität der Traktionsbatterie, maximale Ladeleistung, vorhandene Anschlussmöglichkeiten oder ähnliches spezifiziert werden. Auch Informationen zur Abrechnung oder gegebenenfalls Angaben um die Auswahl des Ladepunkts auf einen oder mehrere Anbieter zu beschränken oder beliebige andere feste Spezifikationen sind ebenfalls möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs eine Eingabeeinrichtung. Die Eingabeeinrichtung kann dazu ausgelegt sein, vorbestimmte Spezifikationen für den Bedarf des Aufladens der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs zu erfassen. Auf diese Weise können insbesondere variable Spezifikationen, wie beispielsweise Start oder Endzeitpunkt für den Ladevorgang, ein gewünschter Ziel-Ladezustand der Traktionsbatterie oder ähnliches spezifiziert werden. Auch kann beispielsweise auf diese Weise der aktuelle Ladezustand (SoC) der Traktionsbatterie spezifiziert werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass einige der Spezifikationen automatisch von dem Fahrzeug ausgelesen und an die Erfassungseinrichtung übertragen werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs eine Empfangseinrichtung. Die Empfangseinrichtung ist dazu ausgelegt, die vorbestimmten Spezifikationen für den Bedarf des Aufladens der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs von einer Sendeeinrichtung zu empfangen. Insbesondere können die Spezifikationen beispielsweise von einer Sendeeinrichtung in dem Elektrofahrzeug bereitgestellt werden. Aber auch Informationen von einer entfernten Datenbank, insbesondere von einer Cloud, können auf diese Weise übertragen werden. Auf diese Weise kann die Auswerteeinrichtung für jeden individuellen Ladevorgang einen jeweils optimalen Ladepunkt ermitteln.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs eine Energiespeichereinrichtung. Insbesondere kann es sich bei der Energiespeichereinrichtung beispielsweise um einen Akkumulator oder ähnliches handeln. Die Energiespeichereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine vorbestimmte Energiemenge zu speichern und die gespeicherte Energie während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs wieder abzugeben. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt sein, die Energiespeichereinrichtung unter Verwendung des ermittelten Bedarfs für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs aufzuladen. Insbesondere kann dabei eine bereits vorab ermittelte Energiemenge berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die Energiespeichereinrichtung als Energiepuffer verwendet werden, so dass gegebenenfalls ein angeschlossenes Energieversorgungsnetz nur mit einer geringeren maximalen Leistung belastet werden muss. Hierdurch ist es möglich, auch bei geringer Belastung des angeschlossenen Energieversorgungsnetzes ein möglichst schnelles Aufladen der Traktionsbatterie zu ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, eine räumliche Position des ermittelten Ladepunkts an das Elektrofahrzeug zu übertragen. Insbesondere kann die räumliche Position des ermittelten Ladepunkts auf einer Anzeigeeinrichtung des Elektrofahrzeugs oder gegebenenfalls auf einem weiteren mobilen Endgerät eines Benutzers angezeigt werden. Darüber hinaus kann die räumliche Position des ermittelten Ladepunkts auch an eine Navigationseinrichtung übertragen werden, so dass der Fahrzeugführer bei der Navigation zu dem Ladepunkt unterstützt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass das Fahrzeug autonom basierend auf der übermittelten räumlichen Position zu dem jeweiligen Ladepunkt fährt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, den geeigneten Ladepunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs unter Verwendung mindestens eines Netzparameters eines an den Ladepunkt angeschlossenen Energieversorgungsnetzes zu ermitteln. Auf diese Weise kann jeweils ein geeigneter Ladepunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie ausgewählt werden, der ein Energieversorgungsnetz möglichst gering belastet, so dass die Netzstabilität gewährleistet werden kann.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds einer Vorrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines Ladeparks gemäß einer Ausführungsform; und
- 3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren für das Aufladen von Elektrofahrzeugen gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubildes einer Vorrichtung 10 zur Steuerung eines Ladevorgangs für eine Fahrzeug 20. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Erfassungseinrichtung 11, eine Auswerteeinrichtung 12, eine Identifikationseinrichtung 13 und eine Freigabeeinrichtung 14. Weiterhin kann die Vorrichtung 10 zur Steuerung des Ladevorgangs eine Datenbank 15 umfassen. Für die Kommunikation mit externen Komponenten kann darüber hinaus eine Empfangseinrichtung 16 vorgesehen sein.
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Ist es erforderlich, dass die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 aufgeladen werden soll, so muss die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 mit einer geeigneten Energiequelle verbunden werden. Hierzu wird das Fahrzeug 20 in der Regel einen geeigneten Ladepunkt 30 ansteuern und von diesem Ladepunkt 30 die Energie zum Aufladen der Traktionsbatterie beziehen. Dabei muss der Ladepunkt 30 einige Mindestvoraussetzungen erfüllen, damit ein Aufladen der Traktionsbatterie möglich ist. Beispielsweise muss der Ladepunkt 30 über einen geeigneten Anschluss verfügen, so dass an dem Ladepunkt 30 ein geeigneter Ladestecker vorhanden ist, der zu einer Ladebuchse an dem Elektrofahrzeug 20 korrespondiert. Darüber hinaus muss der Ladepunkt 30 auch eine geeignete Wechsel- oder Gleichspannung bereitstellen können, die von dem Elektrofahrzeug 20 genutzt werden kann. Ferner sollte der Ladepunkt 30 auch eine erforderliche Ladeleistung bereitstellen können. Darüber hinaus sind gegebenenfalls auch noch weitere optionale Parameter mit in Betracht zu ziehen, um ein optimales Aufladen der Traktionsbatterie in dem Elektrofahrzeug 20 zu ermöglichen. So sollte der Ladepunkt 30 beispielsweise ausreichend Energie bereitstellen können, um die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs innerhalb einer gewünschten Zeitspanne oder bis zu einem gewünschten Zeitpunkt auf einen vorgegebenen Ladezustand (SoC) aufzuladen. Hierzu muss einerseits die Hardware, wie beispielsweise Stromrichter oder ähnliches, in dem Ladepunkt 30 entsprechend dimensioniert sein. Darüber hinaus sollte auch ein Energieversorgungsnetz, an welches der Ladepunkt 30 angeschlossen ist, eine ausreichende elektrische Leistung bereitstellen können, ohne dass dies negative Einflüsse auf das Energieversorgungsnetz hat.
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Es ist daher wünschenswert, vor einem Ladevorgang der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 jeweils einen möglichst optimalen Ladepunkt 30 zu identifizieren, der die Anforderungen für das Aufladen der Traktionsbatterie am Besten erfüllt. Hierzu wird von der Erfassungseinrichtung 11 zunächst der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 erfasst. Für die Erfassung des Bedarfs können dabei beliebige Parameter erfasst werden, welche den potentiellen Ladevorgang spezifizieren. Beispielsweise kann die Erfassung des Bedarfs für den Ladevorgang einen oder mehrere der folgenden Parameter erfassen: den aktuellen Ladezustand (SoC) der Traktionsbatterie, den gewünschten Ziel-Ladezustand der Traktionsbatterie, die Kapazität der Traktionsbatterie, einen gewünschten Startzeitpunkt für das Aufladen, einen gewünschten Endzeitpunkt für das Aufladen, eine (maximale) Zeitdauer für das Aufladen, eine vorgegebene minimale und/oder maximale Ladeleistung, mögliche Anschlussmöglichkeiten (Steckertypen) wie zum Beispiel CCS, CHAdeMO, Typ 2, GB/T oder ähnliches, Spezifikationen von räumlichen Positionen der potentiellen Ladepunkte 30, beispielsweise Ladepunkte in einem vorgegebenen Umkreis oder die mit vorgegebenen Rahmenbedingungen, beispielsweise einer maximalen Anfahrtszeit, erreichbar sind, oder ähnliches.
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Die Parameter, welche den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie charakterisieren, können beispielsweise von dem Elektrofahrzeug 20 oder einem mobilen Endgerät an die Vorrichtung 10 zur Steuerung des Ladevorgangs übermittelt werden. Beispielsweise können die entsprechenden Informationen über eine kabellose Funkverbindung, insbesondere eine Mobilfunkverbindung oder ähnliches übertragen werden. Hierzu kann beispielsweise in der Vorrichtung 10 zur Steuerung des Ladevorgangs eine entsprechende Empfangseinrichtung 16 vorgesehen sein.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass zumindest ein Teil der Parameter, welche den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie charakterisieren, vorab in einer Datenbank 15 oder einer anderen Speichereinrichtung, insbesondere in einer Cloud, abgespeichert sind. So können beispielsweise fixe Parameter wie zum Beispiel die Kapazität der Traktionsbatterie, die möglichen Anschlussmöglichkeiten an Ladestationen, maximale Ladeleistung oder ähnliches fest in einer solchen Datenbank 15 gespeichert werden. Hierzu können die entsprechenden Parameter beispielsweise während eines Anmeldevorgangs vorab in der Datenbank 15 gespeichert werden. Gegebenenfalls können die Parameter auch bei Bedarf angepasst bzw. variiert werden. Die entsprechenden Informationen für die Datenbank 15 können beispielsweise während eines Registrierungsvorgangs des Elektrofahrzeugs einmalig in der Datenbank 15 abgespeichert werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass ein Ladevorgang für die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 auch eine gewisse Zeit vorab geplant wird. In einem solchen Fall können Informationen, die den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie spezifizieren, auch vorab während dieser Planung an die Datenbank 15 und/oder die Erfassungseinrichtung 11 übertragen werden. Beispielsweise kann vorab spezifiziert werden, dass die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, beispielsweise 17.30 Uhr, einen bestimmten Ladezustand, beispielsweise 85 %, erreicht haben soll. Darüber hinaus können in diesem Zusammenhang auch noch gegebenenfalls weitere relevante Informationen, wie beispielsweise aktueller Ladezustand, Standort des Fahrzeugs, Kapazität der Traktionsbatterie, maximale Ladeleistung und/oder Anschlussmöglichkeiten übermittelt und registriert werden.
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Ferner ist es auch möglich, im Rahmen einer sogenannten Adhoc-Ladung die Parameter für das Aufladen der Traktionsbatterie unmittelbar vor Beginn des Aufladevorgangs zu spezifizieren. In diesem Fall können die relevanten Parameter für den Bedarf des Aufladens der Traktionsbatterie beispielsweise mittels einer geeigneten Eingabeeinrichtung 18 spezifiziert werden. Beispielsweise kann an einem Ladepunkt 30 oder an einem separaten Terminal eine solche Eingabeeinrichtung 18 vorgesehen sein, an denen ein Benutzer die relevanten Parameter eingeben kann. Ferner ist es auch möglich, die Parameter beispielsweise über ein mobiles Endgerät, wie zum Beispiel ein Smartphone, Tablet-Computer oder ähnliches zu der Vorrichtung 10 zur Steuerung des Ladevorgangs zu übertragen. Gegebenenfalls kann eine solche Eingabeeinrichtung 18 auch innerhalb des Elektrofahrzeugs 20 vorgesehen sein.
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Nachdem der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 spezifiziert und durch die Erfassungseinrichtung 11 erfasst worden ist, kann die Auswerteeinrichtung 12 daraufhin einen geeigneten Ladepunkt für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 unter Verwendung des erfassten Bedarfs ermitteln. Hierzu können die zuvor bereits beschriebenen Parameter zur Spezifikation des Bedarfs in Betracht gezogen werden.
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Darüber hinaus können bei der Auswahl eines geeigneten Ladepunkts 30 auch noch zusätzliche Parameter in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann der aktuelle Zustand eines Energieversorgungsnetzes, welches den jeweiligen Ladepunkt 30 speist, mit in Betracht gezogen werden. Dies kann einerseits die maximale von dem Energieversorgungsnetz bereitstellbare Leistung umfassen. Darüber hinaus können auch gegebenenfalls aktuelle Netzzustände, wie Auslastung des Energieversorgungsnetzes, die in dem Energieversorgungsnetz zur Verfügung stehende Leistung oder ähnliches mit in Betracht gezogen werden. Umfasst das Energieversorgungsnetz beispielsweise eine Windkraft- oder Solaranlage, so kann auch die aktuelle von der entsprechenden Anlage bereitgestellte maximale Leistung berücksichtigt werden, um einen geeigneten Ladepunkt 30 auszuwählen. Auf diese Weise kann eine Überlastung des Energieversorgungsnetzes verhindert werden und eine möglichst gleichmäßige Belastung des Energieversorgungsnetzes erzielt werden.
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Insbesondere wenn der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ausreichende Zeit vorab bekannt ist, so kann dies mit bei der Planung und Auswahl des geeigneten Ladepunkts 30 mit berücksichtigt werden. Einerseits ist es möglich, einen Ladepunkt 30 vorzuschlagen, der gegebenenfalls über einen längeren Zeitpunkt eine geringere Ladeleistung bereitstellt, so dass auch zu einem gewünschten Ziel-Zeitpunkt der erforderliche Ladezustand der Traktionsbatterie erreicht wird und dabei das Energieversorgungsnetz dennoch nur gering belastet wird.
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Alternativ kann beispielsweise auch ein Ladepunkt 30 ausgewählt werden, der einen zusätzlichen Energiespeicher beispielsweise in Form einer Pufferbatterie 31 oder ähnlichem aufweist. Ist der Ladevorgang dabei mit ausreichendem Vorlauf bekannt, so kann vorab die Pufferbatterie 31 des entsprechenden Ladepunkts 30 durch das Energieversorgungsnetz aufgeladen werden, so dass beim Anschluss der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 an den Ladepunkt 30 das Aufladen der Traktionsbatterie mit einer hohen Ladeleistung erfolgen kann, ohne dass dabei das angeschlossene Energieversorgungsnetz übermäßig belastet wird. Selbstverständlich sind auch beliebige weitere Strategien möglich, um ein möglichst effizientes Aufladen einer Traktionsbatterie basierend auf vorgegebenen Ladeparametern zu erreichen.
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Nachdem durch die Auswerteeinrichtung 12 ein geeigneter Ladepunkt 30 ermittelt worden ist, der den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie 30 gemäß den spezifizierten Parametern möglichst optimal erfüllt, so kann das Elektrofahrzeug 20 mit der Traktionsbatterie den ermittelten Ladepunkt 30 ansteuern. Hierzu kann der ermittelte Ladepunkt 30, insbesondere die räumliche Position des ermittelten Ladepunkts 30, einem Benutzer, insbesondere dem Fahrzeugführer des entsprechenden Elektrofahrzeugs 20, angezeigt werden. Beispielsweise kann das Elektrofahrzeug 20 eine entsprechende Anzeigevorrichtung aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, den ermittelten Ladepunkt 30 auf einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone oder einem Tablet-Computer anzuzeigen.
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Die räumliche Position des ermittelten Ladepunkts 30 kann dabei auch in geeigneter Form einem Navigationssystem mitgeteilt werden. Bei dem Navigationssystem kann es sich beispielsweise um ein fest in dem Elektrofahrzeug 20 installiertes Navigationssystem handeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Position des ermittelten Ladepunkts 30 auch an dem Navigationssystem in einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone oder ähnlichem übermittelt werden. Auf diese Weise kann die Strecke zum Erreichen des ermittelten Ladepunkts 30 bestimmt werden. Ferner ist es auch möglich, dass die räumliche Position des ermittelten Ladepunkts 30 einem autonom fahrenden Elektrofahrzeug 20 mitgeteilt wird. Daraufhin kann das Elektrofahrzeug 30 selbständig den ermittelten Ladepunkt 30 ansteuern. Gegebenenfalls können für solche autonom fahrenden Fahrzeuge bei der Auswahl der zu ermittelnden Ladepunkte auch nur solche Ladepunkte 30 berücksichtigt werden, welche einen automatisierten Anschluss des Ladepunkts 30 an das Elektrofahrzeug 20 ermöglichen. Auf diese Weise ist ein vollautonomes Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 unter optimalen Ladebedingungen möglich.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines Ladeparks 3 gemäß einer Ausführungsform. Der Ladepark 3 umfasst in dem hier dargestellten Beispiel lediglich drei Ladepunkte 30-i. Es versteht sich jedoch, dass grundsätzlich auch Ladepunkte mit einer anderen, insbesondere größeren Anzahl von Ladepunkten möglich sind. Darüber hinaus kann das Konzept, welches hier im Zusammenhang mit mehreren Ladepunkten 30-i eines Ladeparks 3 beschrieben wird, auch auf größere, insbesondere räumlich verteilte Anordnungen mit mehreren Ladeparks ausgedehnt werden.
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Soll die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 aufgeladen werden, so kann der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie an eine Vorrichtung 10 zur Steuerung eines Ladevorgangs, wie sie zuvor bereits beschrieben wurde, übermittelt werden. Wie bereits ausgeführt wurde, können hierbei zumindest einige der Parameter, welche den Ladevorgang charakterisieren, vorab während eines Registrierungsvorgangs spezifiziert und gegebenenfalls in einer Datenbank 15 gespeichert werden. Ferner ist es auch möglich, den Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie bereits frühzeitig, das heißt zeitlich vor dem gewünschten Beginn des Ladevorgangs zu spezifizieren, also die relevanten Daten an die Erfassungseinrichtung 11 zu übermitteln. In diesem Fall kann der Ladevorgang mit entsprechendem Vorlauf geplant und ein entsprechender Ladepunkt 30-i reserviert werden.
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Alternativ ist es auch möglich, selbst wenn einige der Parameter bereits vorab registriert worden sind, eine Anforderung für das Aufladen der Traktionsbatterie unmittelbar vor dem Ladewunsch an die Erfassungseinrichtung 11 zu übermitteln. In diesem Fall kann ein aktuell verfügbarer Ladepunkt 30-i ermittelt werden, welcher die Parameter für den Bedarf des Aufladens möglichst gut erfüllt.
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Ferner kann auch ohne zuvor erfolgte Registrierung adhoc der Bedarf für das Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 angemeldet werden. In diesem Fall sind vor Beginn des Ladevorgangs alle relevanten Parameter zu spezifizieren, und es wird daraufhin ein geeigneter Ladepunkt 30-i ermittelt.
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Die Übertragung der relevanten Daten zur Spezifikation der Parameter für den Bedarf des Aufladens können, wie zuvor bereits beschrieben, von dem Elektrofahrzeug 20 oder einem mobilen Endgerät, wie zum Beispiel einem Smartphone oder einem Tablet-Computer übermittelt werden. Falls vorhanden, können einige der Parameter auch in einer Datenbank 15 vorab gespeichert werden. Ferner ist es auch möglich, dass an dem Ladepark eine Eingabeeinrichtung 18 vorhanden ist, an welcher die relevanten Parameter für die Spezifikation des Bedarfs für das Aufladen der Traktionsbatterie eingegeben werden können.
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Nachdem ein geeigneter Ladepunkt 30-i für das Aufladen der Traktionsbatterie ermittelt worden ist, kann das Elektrofahrzeug 20 den entsprechenden Ladepunkt 30-i ansteuern, um die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 aufzuladen. Um dabei sicherzustellen, dass auch das korrekte Elektrofahrzeug 20 an dem ermittelten Ladepunkt 30-i aufgeladen wird, kann vor Beginn des Ladevorgangs eine Identifikation des Elektrofahrzeugs 20 an dem Ladepunkt 30 vorgesehen sein. Hierzu kann, beispielsweise mittels der Identifikationseinrichtung 13, überprüft werden, ob tatsächlich das richtige Elektrofahrzeug 20 sich an dem ermittelten Ladepunkt 30-i befindet. Beispielsweise kann hierzu eine drahtlose oder kabelgebundene Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug 20 und dem Ladepunkt 30-i erfolgen. Alternativ kann auch ein Benutzer eine Authentifizierung beispielsweise mittels einer Chipkarte, eines Smartphones oder ähnlichem durchführen.
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Nachdem überprüft wurde, dass sich das korrekte Elektrofahrzeug 20 an dem ermittelten Ladepunkt 30-i befindet, kann daraufhin, beispielsweise mittels der Freigabeeinrichtung 14, der Ladevorgang freigegeben werden. Beispielsweise kann der Stecker eines Ladekabels an dem entsprechenden Ladepunkt 30-i mittels einer Arretiereinrichtung solange arretiert bleiben, bis nach erfolgreicher Identifikation des Elektrofahrzeugs 20 die Freigabeeinrichtung 14 den Ladevorgang freigibt. Somit kann ein Benutzer den Ladestecker erst dann aus dem Ladepunkt 30-i entnehmen, wenn die Freigabe erfolgt ist. Alternativ kann zwar der Ladestecker permanent freigegeben sein, jedoch wird der Energiefluss von dem Ladepunkt 30 zur Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 erst dann gestartet, nachdem die Freigabeeinrichtung 14 den Ladevorgang freigibt. In letzterem Fall kann vorab zwischen dem Elektrofahrzeug 20 und dem Ladepunkt 30-i eine Kommunikation über die Steuerleitungen des Ladekabels erfolgen, um eine Identifikation des Elektrofahrzeugs 20 durchzuführen.
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Wie in 2 weiter zu erkennen ist, sind grundsätzlich unterschiedliche Ladepunkte 30-i möglich. Beispielsweise sind Ladepunkte mit relativ geringer Ladeleistung möglich, welche direkt an ein Niederspannungsnetz 32 angeschlossen sind. Zur Erhöhung einer kurzfristigen Ladeleistung können in solchen Fällen beispielsweise auch Pufferbatterien 31 an einem Ladepunkt 30-2 vorgesehen sein, welche über einen längeren Zeitpunkt aufgeladen werden, um während des Ladevorgangs dann eine hohe Ladeleistung bereitstellen zu können. Alternativ sind auch Ladepunkte 30-3 möglich, welche direkt an ein Mittelspannungsnetz 33 angeschlossen sind. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere unterschiedliche Konfigurationen von Ladepunkten 30-i möglich.
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Durch die vorausschauende Planung und Ermittlung eines geeigneten Ladepunkts 30-i kann dabei jeder Ladevorgang einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 optimal auf die jeweiligen Eigenschaften der Ladepunkte 30-i abgestimmt werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Vorbereitung eines Ladevorgangs für ein Elektrofahrzeug 20 zugrunde liegt. In Schritt S1 wird zunächst ein Bedarf für das Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 20 erfasst. In Schritt S2 wird daraufhin ein geeigneter Ladepunkt 30 für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 unter Verwendung des erfassten Bedarfs ermittelt. In Schritt S3 wird an dem zuvor ermittelten Ladepunkt 30 das Elektrofahrzeug identifiziert und in Schritt S4 der Ladevorgang für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs 20 an dem ermittelten Ladepunkt freigegeben, wenn das Elektrofahrzeug 20 an dem ermittelten Ladepunkt 30 erfolgreich identifiziert worden ist.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Planung zur Auswahl eines geeigneten Ladepunkts für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs. Hierzu werden Parameter ausgewertet, die den Bedarf für das Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs charakterisieren. Basierend auf diesen Parametern wird ein möglichst geeigneter Ladepunkt ermittelt. Dieser Ladepunkt kann für das jeweilige Elektrofahrzeug reserviert werden und ein Ladevorgang an dem ermittelten Ladepunkt wird daraufhin gestartet, sobald das entsprechende Elektrofahrzeug an dem Ladepunkt identifiziert worden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014212415 A1 [0003]
