DE102021000134A1

DE102021000134A1 - Verfahren zum Energiemanagement von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102021000134A1
Application number: DE102021000134.6A
Authority: DE
Inventors: David Seibert; Jens Baunach; Lennart Bauer; Alexander Bürgel
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2021-03-04
Also published as: DE102020102027A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen, ein Energiemanagementsystem und eine autonome Managementeinheit.Das erfindungsgemäße Verfahren zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen umfasst die Schritte:a) Zuweisen (S1) eines mobilen Energiespeichers (2) zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug (1) durch eine autonome Managementeinheit (3) anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern (2);b) Mechanisches und elektrisches Ankoppeln (S2) des zugewiesenen mobilen Energiespeichers (2) an das Fahrzeug (1) zwecks Betrieb und/oder Laden des Fahrzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen, ein Energiemanagementsystem und eine autonome Managementeinheit.
Aus der DE 102014213050A1 ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Energie für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei die Vorrichtung mobil ist und eine Ladeschnittstelleneinrichtung umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen umfasst die Schritte:

a) Zuweisen eines mobilen Energiespeichers zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug durch eine autonome Managementeinheit anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern;
b) Mechanisches und elektrisches Ankoppeln des zugewiesenen mobilen Energiespeichers an das Fahrzeug zwecks Betrieb und/oder Laden des Fahrzeugs.

Unter autonom wird dabei verstanden, dass keine Eingabe durch einen Menschen für die Zuweisung erforderlich ist.
Vorzugsweise ist die Managementeinheit ein Gerät, das mittels vorgegebener Vorschriften Informationen systematisch verarbeitet und gezielt auswertet zwecks Zuweisung eines mobilen Energiespeichers zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug.
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Einsatz in Personenkraftwagen, Postfahrzeugen oder Lieferfahrzeugen vorgesehen.
Dadurch, dass das Zuweisen anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern erfolgt, kann die autonome Managementeinheit eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern effizient koordinieren. Dadurch können, unter ressourcenschonendem Einsatz von Personal, optimierte Auslastungen der Energiespeicher erzielt werden und/oder Nutzerwartezeiten reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem umfasst eine autonome Managementeinheit, die dazu eingerichtet ist, einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern einen mobilen Energiespeicher zuzuweisen und eine Mehrzahl von mobilen Energiespeichern, die dazu ausgebildet sind, mechanisch und elektrisch an das Fahrzeug angekoppelt zu werden zwecks Betrieb und/oder Laden des Fahrzeugs.
Die erfindungsgemäße autonome Managementeinheit umfasst vorzugsweise ein Managementprogramm das, wenn es von der Managementeinheit ausgeführt wird, die Managementeinheit veranlasst, eine Zuweisung eines mobilen Energiespeichers zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug durchzuführen.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems.
2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt ein Energiemanagementsystem 5, für den Betrieb zumindest teilweise elektrische betriebener Fahrzeuge, insbesondere elektrischer Personenkraftwagen. Das Energiemanagementsystem 5 umfasst eine autonome Managementeinheit 3. Die Managementeinheit 3 ist ein Digitalrechner mit einer Software, die ein Managementprogramm umfasst. Wenn das Managementprogramm ausgeführt wird, veranlasst es die Managementeinheit, eine Zuweisung S1 eines mobilen Energiespeichers 2 zu einem Fahrzeug 1 vorzunehmen.
Des Weiteren umfasst das Energiemanagementsystem 5 eine Mehrzahl von mobilen Energiespeichern 2. Diese sind als Anhänger mit zwei Rädern ausgestaltet, auf denen sich jeweils ein Lithiumionenbatteriemodul befindet. In der beschriebenen Ausführungsvariante verfügen die mobilen Energiespeicher 2 über eine Bremseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die beiden Räder abzubremsen. Die Energiespeicher 2 sind jeweils dazu ausgebildet, mechanisch und elektrische an ein Fahrzeug 1 angekoppelt zu werden zwecks Betrieb und Laden des Fahrzeugs 1. Die mechanische Kopplung erfolgt über eine Anhängerkupplung. Die elektrische Kopplung erfolgt durch ein Ladekabel mit einem CCS Typ 2 Stecker.
Die Energiespeicher 2 werden in Energiespeicherstationen 4 gelagert. Die Energiespeicherstationen 4 sind vorzugsweise Raststätten und Tankstellen. Diese verfügen über eine Ladeinfrastruktur, die es ermöglicht, entladene oder teilentladene mobile Energiespeicher 2 aufzuladen und zu lagern.
Das Energiemanagementsystem 5 dient zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens (siehe 2) zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen.
Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt S1, in dem ein mobiler Energiespeicher 2 zu einem elektrisch betriebenen Fahrzeug 1 durch die autonome Managementeinheit 3 zugewiesen wird. Die Zuweisung S1 erfolgt anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und eine Vielzahl von mobilen Energiespeichern 2. Im Ausführungsbeispiel umfassen die Informationen eine Anzahl und eine örtliche Verteilung der Energiespeicher 2 an den Energiespeicherstationen 4 und auf Straßenverbindungen zwischen den Energiespeicherstationen 4 sowie die Ladezustände der Energiespeicher 2. Darüber hinaus umfassen die Informationen eine Anzahl und eine örtliche Verteilung von Fahrzeugen mit angekoppelten Energiespeichern 2.
Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt: Eingeben von Informationen durch einen Nutzer, wobei die Informationen beim Zuweisen S1 durch die Managementeinheit 3 berücksichtigt werden. Bevorzugt gibt der Nutzer die Informationen über eine Mobile App auf einem Smartphone ein. Im Ausführungsbeispiel gibt der Nutzer an, dass er auf dem Weg zum Fahrtziel einen Zwischenhalt von einer Stunde plant. Aus dieser Information, wird von der Managementeinheit 3 eine Zeit prognostiziert, die der Energiespeicher 2 an das Fahrzeug 1 voraussichtlich angekoppelt sein wird. Weiterhin wird eine Energiemenge, die der Energiespeicher 2 an das Fahrzeug 1 während des geplanten Zwischenhaltes voraussichtlich übertragen wird, prognostiziert. Dadurch, dass die vom Nutzer eingegebenen Informationen von der Managementeinheit 3 berücksichtigt werden, wird dem Fahrzeug 1 ein Energiespeicher 2 zugewiesen, der aufgrund seines Ladezustands und seiner Verfügbarkeit vorteilhaft dazu geeignet ist, das Fahrzeug 1 zu betreiben und zu laden.
Weiterhin umfasst das Verfahren den Schritt: Reservieren eines Energiespeichers 2 durch einen Nutzer. Dazu wird vom Nutzer eine Reservierungsanfrage über die Mobile App an die Managementeinheit 3 gesendet. Diese führt anhand von Informationen über die örtliche Verteilung und die Ladezustände der Energiespeicher 2 die Reservierung durch. Dies ermöglicht dem Nutzer sicherzustellen, dass bei einer geplanten Nutzung eines mobilen Energiespeichers 2, ein geeigneter Energiespeicher 2 ohne Wartezeit zur Verfügung steht.
Das Verfahren umfasst weiterhin einen zweiten Schritt S2, in dem der zugewiesene mobile Energiespeicher 2 mechanisch und elektrische an das Fahrzeug 1 angekoppelt wird zwecks Betrieb und Laden des Fahrzeugs 1. Dazu wird das Fahrzeug 1 an einer ersten Energiespeicherstation 4, welche sich in einer ersten Stadt befindet, rückseitig an den zugewiesenen Energiespeicher 2 herangefahren und mechanisch über die Anhängerkupplung mit diesem verbunden. Anschließend wird die elektrische Kopplung über das Ladekabel mit dem CCS Typ 2 Stecker hergestellt. Im Ausführungsbeispiel fährt das Fahrzeug 1 mit dem angekoppelten Energiespeicher 2 zu einer zweiten Energiespeicherstationen 4, welche sich in einer zweiten Stadt befindet. Während der Fahrt wird Energie aus dem Energiespeicher 2 an das Fahrzeug 1 übertragen. Dabei wird eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs 1 durch den mechanisch und elektrisch angekoppelten mobilen Energiespeicher 2 vollständig aufgeladen. An der zweiten Energiespeicherstation 4 wird der Energiespeicher 2 vom Fahrzeug 1 entkoppelt.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsvarianten eines Energiemanagementsystems (nicht gezeigt) umfassen mobile Energiespeicher Verbrennungsmotoren und Treibstofftanks oder Brennstoffzellen und Wasserstofftanks.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Energiemanagementsystems (nicht gezeigt) umfasst ein mobiler Energiespeicher Räder und einen Antrieb und/oder eine Antriebsunterstützung. Der Antrieb und/oder die Antriebsunterstützung sind dazu ausgebildet die Räder anzutreiben. Weiterhin umfassen die mobilen Energiespeicher eine Bremseinrichtung und/oder eine Bremsunterstützungseinrichtung, die dazu ausgebildet sind, die Räder abzubremsen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform besitzen mobile Energiespeicher keine Räder. Sie sind dazu ausgebildet, auf Kupplungsvorrichtungen von Fahrzeugen tragend gelagert zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014213050 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Energiemanagement von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen, umfassend die Schritte: a) Zuweisen (S1) eines mobilen Energiespeichers (2) zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug (1) durch eine autonome Managementeinheit (3) anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichem (2); b) Mechanisches und elektrisches Ankoppeln (S2) des zugewiesenen mobilen Energiespeichers (2) an das Fahrzeug (1) zwecks Betrieb und/oder Laden des Fahrzeugs (1).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Informationen - Ladezustände der mobilen Energiespeicher (2) und/oder - Ladezustände von fahrzeugintegrierten Traktionsbatterien des Fahrzeugs (1) und/oder weiterer Fahrzeuge und/oder - Fahrtziele des Fahrzeugs (1) und/oder weiterer Fahrzeuge und/oder - Verkehrsinformationen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt: Eingeben von Informationen durch einen Nutzer, wobei die Informationen beim Zuweisen (S1) durch die Managementeinheit (3) berücksichtigt werden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, umfassend den Schritt: Reservieren eines Energiespeichers (2) durch einen Nutzer.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ankoppeln (S2) an Energiespeicherstationen (4) erfolgt, die dazu ausgebildet sind, die mobilen Energiespeicher (2) zu lagern und aufzuladen.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs (1) durch einen mechanisch und elektrisch angekoppelten mobilen Energiespeicher (2) vollständig aufgeladen wird.
Energiemanagementsystem (5) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, umfassend - eine autonome Managementeinheit (3), dazu eingerichtet, einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug (1) anhand von Informationen über eine Vielzahl von Fahrzeugen und/oder Vielzahl von mobilen Energiespeichern (2) einen mobilen Energiespeicher (2) zuzuweisen und - eine Mehrzahl von mobilen Energiespeichern (2), dazu ausgebildet, mechanisch und elektrische an das Fahrzeug (1) angekoppelt zu werden zwecks Betrieb und/oder Laden des Fahrzeugs (1).
Autonome Managementeinheit (3), umfassend ein Managementprogramm das, wenn es von der Managementeinheit (3) ausgeführt wird, die Managementeinheit (3) veranlasst, eine Zuweisung S1 eines mobilen Energiespeichers (2) zu einem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.