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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, mit denen der Zustand einer Ladeeinheit zum Laden eines Fahrzeugs in effizienter und zuverlässiger Weise ermittelt werden kann.
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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 Ladeeinheit angeschlossen und aufgeladen werden können. Zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher 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 Energiespeichers umwandelt, im Fahrzeug. Auf einem Ladekabel zwischen Ladeeinheit und Fahrzeug wird ein AC- (Alternating Current) oder Wechselstrom übertragen. Bei dem sogenannten DC-Laden oder Gleichstromladen wird auf dem Ladekabel ein DC- (Direct Current) oder Gleichstrom übertragen.
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Der Ladevorgang eines Fahrzeugs kann einen relativ langen Zeitraum in Anspruch nehmen. Dies führt dazu, dass eine Ladeeinheit zum Aufladen eines Fahrzeugs für einen relativ langen Zeitraum belegt ist, sodass kein anderes Fahrzeug geladen werden kann. Dies kann zu relativ langen Wartezeiten an der Ladeeinheit für ein nachfolgendes Fahrzeug, und somit zu einem reduzierten Komfort für den Nutzer des nachfolgenden Fahrzeugs führen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein komfortables und zuverlässiges Laden von Fahrzeugen mit Elektroantrieb zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Ermittlung von Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand einer Ladeeinheit zum Laden von Kraftfahrzeugen beschrieben. Die Zustandsinformation kann insbesondere anzeigen,
- • ob die Ladeinheit durch ein anderes Kraftfahrzeug belegt ist oder nicht;
- • für welche Belegungsdauer bzw. wie lange die Ladeeinheit voraussichtlich noch belegt sein wird; und/oder
- • einen Fehlerstatus und/oder einen Defekt der Ladeeinheit.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Umfelddaten in Bezug auf die Ladeeinheit von zumindest einem Umfeldsensor eines ersten Kraftfahrzeugs zu ermitteln, das in einem (direkten) Umfeld der Ladeeinheit angeordnet ist. Mit anderen Worten, es können anhand eines Umfeldsensors eines ersten Kraftfahrzeugs Umfelddaten erfasst werden, die die Ladeeinheit anzeigen, für die die Zustandsinformation ermittelt werden soll.
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Der zumindest eine Umfeldsensor kann eine Kamera des ersten Kraftfahrzeugs umfassen. Alternativ oder ergänzend können die Umfelddaten Bilddaten in Bezug auf das Umfeld des ersten Kraftfahrzeugs, insbesondere in Bezug auf die Ladeeinheit (für die die Zustandsinformation ermittelt werden soll), umfassen.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, die Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand der Ladeeinheit auf Basis der Umfelddaten zu ermitteln. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten Zustandsinformation in Bezug auf die Belegung der Ladeeinheit durch ein anderes Kraftfahrzeug und/oder in Bezug auf die voraussichtliche Belegungsdauer der Ladeinheit durch ein anderes Kraftfahrzeug zu ermitteln. Beispielsweise kann die voraussichtliche Belegungsdauer aus einer durch eine Kamera des Fahrzeugs erfassten Anzeige an der Ladeeinheit hervorgehen. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten Zustandsinformation in Bezug auf einen Fehlerstatus und/oder in Bezug auf einen Defekt der Ladeeinheit zu ermitteln.
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Die Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand der Ladeeinheit kann dazu verwendet werden, eine (Backend-) Datenbank für Ladeeinheiten zu aktualisieren, wobei die Datenbank eingerichtet ist, für eine Vielzahl von unterschiedlichen Ladeeinheiten jeweils den aktuellen (Belegungs-) Zustand anzuzeigen.
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Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die es ermöglicht, den Zustand einer Ladeeinheit in effizienter und zeitnaher Weise unter Nutzung der Umfelddaten (d.h. der Sensordaten) zumindest eines Umfeldsensors eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Die ermittelte Zustandsinformation kann von ein oder mehreren anderen Kraftfahrzeugen dazu genutzt werden, einen zukünftigen Ladevorgang zu planen. Insbesondere kann in zuverlässiger Weise eine funktionsfähige und freie Ladeeinheit für einen Ladevorgang ermittelt bzw. identifiziert werden. So können die Zuverlässigkeit und der Komfort für Ladevorgänge erhöht werden.
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Die Ladeeinheit (für die die Zustandsinformation ermittelt werden soll) kann Teil einer Ladestation mit mehreren unterschiedlichen Ladeeinheiten sein. Die unterschiedlichen Ladeeinheiten können z.B. neben- und/oder hintereinander angeordnet sein (z.B. an einem Fahrbahnrand).
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu erkennen, dass das erste Kraftfahrzeug an einer ersten Ladeeinheit der Ladestation angeordnet ist (und ggf. an der ersten Ladeeinheit geladen wird). Es kann dann in Reaktion darauf veranlasst werden, dass durch den Umfeldsensor des ersten Kraftfahrzeugs Umfelddaten in Bezug auf den Zustand zumindest einer in dem Umfeld der ersten Ladeeinheit angeordneten anderen Ladeeinheit der Ladestation erfasst werden.
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Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, dediziert das erste Kraftfahrzeug zu veranlassen, Umfelddaten zur Ermittlung des Zustands einer benachbarten Ladeeinheit zu erfassen. Beispielsweise kann auf Basis der Position des ersten Kraftfahrzeugs und/oder auf Basis eines angesteckten Ladekabels erkannt werden, dass das erste Kraftfahrzeug an einer bestimmten Ladestation geladen wird. Es kann dann veranlasst werden, dass das erste Kraftfahrzeug Umfelddaten in Bezug auf eine neben der bestimmten Ladestation angeordneten Ladeeinheit erfasst, um den Zustand dieser Ladeeinheit ermitteln zu können. Durch die dedizierte Nutzung von Kraftfahrzeugen zur gezielten Erfassung von Umfelddaten kann der Zustand von Ladeeinheiten in besonders zuverlässiger und präziser Weise ermittelt werden.
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Die Vorrichtung kann (zumindest teilweise) Teil des ersten Kraftfahrzeugs sein. Die Vorrichtung kann dann eingerichtet sein, die Zustandsdaten an eine Fahrzeug-externe Einheit (z.B. an einen Backend-Server) zur Aktualisierung einer Datenbank für Ladeeinheiten zu senden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung (zumindest teilweise) eine Fahrzeug-externe Einheit außerhalb des ersten Kraftfahrzeugs sein. Die Vorrichtung kann dann eingerichtet sein, die (Backend-) Datenbank für Ladeeinheiten auf Basis der Zustandsinformation zu aktualisieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung von Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand einer Ladeeinheit zum Laden von Kraftfahrzeugen beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Umfelddaten in Bezug auf die Ladeeinheit von zumindest einem Umfeldsensor eines ersten Kraftfahrzeugs, das in dem (direkten und/oder direkt angrenzenden) Umfeld der Ladeeinheit angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln der Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand der Ladeeinheit auf Basis der Umfelddaten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) 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. Des Weiteren können j egliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen 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
- 1a ein beispielhaftes Ladesystem;
- 1b eine beispielhafte Ladestation mit mehreren Ladesäulen bzw. Ladeeinheiten; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung des Zustands einer Ladeeinheit.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Zuverlässigkeit und des Komforts für Ladevorgänge an einer Ladeeinheit einer Ladestation. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladeeinheit 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher (nicht dargestellt), der mit elektrischer Energie aus der Ladeeinheit 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 (allgemein als Lade-Schnittstelle bezeichnet), an der ein entsprechender (Lade-) Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 111 bilden typischerweise ein Stecksystem. Das Ladekabel 112 kann fest mit der Ladeeinheit 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel 112 über eine Steckverbindung mit der Ladeeinheit 110 verbunden sein (z.B. beim AC-Laden).
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1b zeigt eine beispielhafte Ladestation mit mehreren Ladeeinheiten 110, 120, 130. Aufgrund der relativ langen Ladezeiten zum Aufladen des Energiespeichers eines Fahrzeugs 100 kommt es relativ häufig vor, dass die ein oder mehreren Ladeeinheiten 110, 120, 130 einer Ladestation besetzt sind, und ein neu ankommendes Fahrzeug nicht, oder zumindest nicht sofort, an der Ladestation geladen werden kann. Als Folge daraus werden die Zuverlässigkeit und der Komfort von Ladevorgängen beeinträchtigt.
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Ein Fahrzeug kann eingerichtet sein, im Vorfeld zu einem Ladevorgang zu überprüfen, ob an einer Ladestation, die von dem Fahrzeug angefahren werden könnte, eine freie Ladeeinheit 110, 120, 130 für das Fahrzeug verfügbar ist. Diese Information kann z.B. in einer Datenbank bereitgestellt werden, wobei die Datenbank den aktuellen Zustand der Ladeeinheiten 110, 120, 130 einer Vielzahl von unterschiedlichen Ladestationen anzeigt. Der aktuelle Zustand der einzelnen Ladeeinheiten 110, 120, 130 kann dabei ggf. von den unterschiedlichen Ladestationen jeweils an die Datenbank gemeldet worden sein (z.B. über ein Kommunikationsnetzwerk).
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Information über freie Ladeeinheiten 110, 120, 130 aus einer (Backend-) Datenbank ist heute häufig wenig genau und/oder nur begrenzt verfügbar. Es ist zwar ein Austausch von Information gemäß dem ISO 15118 Standard (Vehicle to grid communication) vorgesehen, jedoch häufig noch nicht verfügbar. Insbesondere erfolgt meist keine Nachrüstung einer bereits bestehenden Ladestation gemäß der ISO 15118 Technologie.
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In 1b ist ein Fahrzeug 100 dargestellt, das eine Umfeldkamera 102 umfasst, die eingerichtet ist, Umfelddaten, insbesondere Bilddaten, in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 100 eine Kommunikationseinheit 104, die eingerichtet ist, die Umfelddaten oder daraus abgeleitete Daten über eine (drahtlose) Kommunikationsverbindung 151 an eine Fahrzeug-externe Einheit 150 zu senden. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 eine (Steuer-) Vorrichtung 103, die eingerichtet ist, zu bewirken, dass die Umfelddaten und/oder davon abgeleitete Daten an die Fahrzeug-externe Einheit 150 gesendet werden. Ferner kann die Vorrichtung 103 eingerichtet sein, die Umfelddaten auszuwerten, z.B. um den Zustand einer Ladeeinheit 110, 120, 130 im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu ermitteln.
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Das Fahrzeug 100 kann eingerichtet sein, während eines Ladevorgangs des Fahrzeugs 100 an einer ersten Ladeeinheit 110 einer Ladestation, Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100, insbesondere in Bezug auf ein oder mehrere andere, benachbarte, Ladeeinheiten 120, 130 der Ladestation, zu erfassen. Es kann dann auf Basis der erfassten Umfelddaten (von der Fahrzeuginternen Vorrichtung 103 und/oder von der Fahrzeug-externen Einheit bzw. Fahrzeug-externen Vorrichtung 150) der Zustand der ein oder mehreren anderen Ladeeinheit 120, 130 ermittelt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, ob eine andere Ladeeinheit 120, 130 besetzt bzw. belegt ist oder nicht.
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Die Information in Bezug auf den aktuellen (Belegungs-) Zustand kann dann in einer (Backend-) Datenbank hinterlegt werden, um einem anderen Fahrzeug präzise und aktuelle Information in Bezug auf die Verfügbarkeit von Ladeeinheiten 110, 120, 130 bereitstellen zu können.
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Es werden somit als Datenquelle für die Verfügbarkeit und/oder für die Qualität von Ladestationen Fahrzeuge 100 und deren Sensoren 102 genutzt, insbesondere Fahrzeuge 100, die bereits an den jeweiligen Ladeeinheiten 110, 120, 130 geladen wurden oder aktuell geladen werden. Insbesondere kann eine integrierte Kamera 102 eines Fahrzeugs 100 für die Erkennung dahingehend genutzt werden, ob ein oder mehrere weitere Ladeeinheiten 120, 130 einer Ladestationen frei sind.
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Typischerweise besitzt eine Ladestation nicht nur eine einzige Ladeeinheit 110 (auch als Ladepunkt bezeichnet), sondern zumindest zwei Ladeeinheiten 110, 120 (ein Fahrzeug rechts und ein Fahrzeug links von einer Ladesäule). Eine im Fahrzeug 100 integrierte Kamera 120 (insbesondere eine Kamera 120 an der Front des Fahrzeugs 100) kann Bilddaten erfassen, die analysiert werden können, um zu erkennen, ob die benachbarte Ladeeinheit 120 bereits von einem anderen Fahrzeug belegt ist oder nicht. Diese Information kann von dem Fahrzeug 100 an eine Backend-Einheit 150 verschickt werden, und als eine weitere Quelle für die Verfügbarkeit einer Ladeeinheit 120 verwendet werden.
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Die Analyse der Bilddaten kann ggf. direkt im Fahrzeug 100 erfolgen (z.B. durch Anwendung von einem Bilderkennungs-Algorithmus). Die Information in Bezug auf die Belegung einer Ladeeinheit 120, 130 kann dann an die Fahrzeug-externe Einheit 150 gesendet werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften (ggf. Computerimplementierten) Verfahrens 200 zur Ermittlung von Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand einer Ladeeinheit 120, 130 zum Laden von Kraftfahrzeugen. Das Verfahren 200 kann durch eine Fahrzeug-interne Vorrichtung 102 und/oder durch eine Fahrzeug-externe Einheit 150 ausgeführt werden.
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Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 von Umfelddaten in Bezug auf die Ladeeinheit 120, 130 von zumindest einem Umfeldsensor 102 (insbesondere von zumindest einer Kamera) eines ersten Kraftfahrzeugs 100, das in einem Umfeld der Ladeeinheit 120, 130 angeordnet ist. Es können insbesondere Umfelddaten ermittelt werden, die eine Ladeeinheit 120, 130 anzeigen, die direkt vor der Front des ersten Kraftfahrzeugs 100 angeordnet ist.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 200 das Ermitteln 202 der Zustandsinformation in Bezug auf den Zustand, insbesondere in Bezug auf die Belegung, der Ladeeinheit 120, 130 auf Basis der Umfelddaten. Zu diesem Zweck kann eine Analyse der Umfelddaten, insbesondere eine Bildanalyse der Bilddaten, durchgeführt werden.
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Die Zustandsinformation kann dazu genutzt werden, eine Datenbank für Ladeeinheiten 110, 120, 130 zu aktualisieren, insbesondere um zu bewirken, dass die Datenbank stets einen möglichst aktuellen (Belegungs-) Zustand der einzelnen Ladeeinheiten 110, 120, 130 anzeigt.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können in effizienter Weise präzise und aktuelle Daten in Bezug auf den Zustand von Ladeeinheiten 110, 120, 130 bereitgestellt werden. So können die Zuverlässigkeit und der Komfort von Ladevorgängen erhöht 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 beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
