DE102021002372A1

DE102021002372A1 - Process for processing a distance-related energy transfer in a vehicle and system used for this

Info

Publication number: DE102021002372A1
Application number: DE102021002372.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Echard; Martin Keppler
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2022233671A1; EP4334164A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug (1), wobei wenigstens ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (1) über eine streckenbezogene Ladeinfrastruktur (2) entlang einer Wegstrecke eine elektrische Energiemenge zum Laden einer Traktionsbatterie (3) empfängt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) mit einer Energiesteuereinheit (4) eine zum Laden der Traktionsbatterie (3) verwendete Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke gemäß einer festgelegten Energieübertragungsstrategie einstellt.The invention relates to a method for processing a route-related energy transfer into a vehicle (1), wherein at least one electrically powered vehicle (1) receives a quantity of electrical energy for charging a traction battery (3) via a route-related charging infrastructure (2) along a route. The method according to the invention is characterized in that the vehicle (1) uses an energy control unit (4) to set a charging power, current voltage and/or current intensity used to charge the traction battery (3) according to a defined energy transmission strategy.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein hierzu verwendetes System.The invention relates to a method for processing a distance-related energy transmission in a vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1 and a system used for this purpose.

Zum Betreiben einer elektrischen Antriebsmaschine benötigen Elektrofahrzeuge Strom, der in einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs gespeichert wird. Zum Aufladen der Traktionsbatterie verfügt ein Elektrofahrzeug typischerweise über eine Ladeschnittstelle, über die beispielsweise eine Schnellladestation oder einer Wallbox mittels Kabel angeschlossen werden kann. Wird eine öffentliche Schnellladesäule zum Laden der Traktionsbatterie benutzt, stellt sich hier die Frage, wie der bezogene elektrische Strom bezahlt werden soll. Hierzu sind vielfältige Möglichkeiten bekannt. So kann beispielsweise an einer Schnellladesäule direkt bezahlt werden, beispielsweise mit einer EC-Karte, Bargeld oder durch Authentifizieren einer ihr Fahrzeug ladenden Person. Dabei identifiziert sich die Person mit einem mit Abrechnungsinformationen verknüpftem Nutzerprofil, beispielsweise über eine auf einem Smartphone ausgeführte App. Auch ist eine Reservierung der Schnellladesäule online, beispielsweise über einen Browser möglich, um zu garantieren, dass die Schnellladesäule beim Eintreffend es Elektrofahrzeugs nicht bereits in Gebrauch ist.In order to operate an electric drive machine, electric vehicles require electricity that is stored in a traction battery of the electric vehicle. To charge the traction battery, an electric vehicle typically has a charging interface via which, for example, a fast charging station or a wall box can be connected using a cable. If a public fast-charging station is used to charge the traction battery, the question arises as to how the electrical power drawn should be paid for. Various possibilities are known for this. For example, you can pay directly at a fast charging station, for example with an EC card, cash or by authenticating a person charging their vehicle. The person identifies themselves with a user profile linked to billing information, for example via an app running on a smartphone. It is also possible to reserve the fast charging station online, for example via a browser, in order to guarantee that the fast charging station is not already in use when the electric vehicle arrives.

Ferner sind Ladevorrichtungen bekannt, welche das Laden eines Elektrofahrzeugs während der Fahrt ermöglichen. So sind beispielsweise Oberleitungen zur Bereitstellung elektrischen Stroms für elektrisch angetriebene Lkws bekannt oder auch in einen Fahrbahnbelag einer Straße integrierte Induktionsspulen, welche ein induktives Laden einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs erlauben. Solche Infrastruktur wird im Folgenden als streckenbezogene Ladeinfrastruktur bezeichnet. Mit Hilfe einer solchen streckenbezogenen Ladeinfrastruktur ist auch das Energieübertragen an ein stehendes Fahrzeug, beispielsweise ein in einer Taxiwartezone wartendes Taxi, möglich.Furthermore, charging devices are known which allow an electric vehicle to be charged while driving. For example, overhead lines for providing electrical power for electrically driven trucks are known, or induction coils integrated into a road surface of a road, which allow inductive charging of a traction battery of an electric vehicle. Such infrastructure is referred to below as route-related charging infrastructure. With the help of such a route-related charging infrastructure, it is also possible to transfer energy to a stationary vehicle, for example a taxi waiting in a taxi waiting area.

Eine solche streckenbezogene Ladeinfrastruktur sowie ein Verfahren zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sind beispielsweise aus der DE 10 2012 204 811 A1 bekannt. Gemäß dem in der Druckschrift offenbarten Verfahren wird zur streckenbezogenen Energieübertragung an das Fahrzeug ein Betreiber eines Stromnetzes ermittelt, eine Anfrage zum Beziehen von Strom an den Betreiber gestellt und nach Authentifizieren des Fahrzeugs bzw. einer fahrzeugführenden Person des Fahrzeugs ein das Stromnetz mit Strom versorgender Stromanbieter aus einer zur Verfügung stehenden Liste von geeigneten Stromanbietern ausgewählt. Der ausgewählte Stromanbieter speist dann über das Stromnetz elektrische Energie zum Aufladen der Traktionsbatterie des Fahrzeugs in das Fahrzeug ein. Das Fahrzeug, der Betreiber des Stromnetzes und/oder der Stromanbieter ermitteln dabei individuell eine bezogene Energiemenge, welche zur Abrechnung des Ladevorgangs herangezogen wird. Eine Kommunikation zwischen den am Ladevorgang beteiligten Teilnehmern erfolgt bevorzugt abhörsicher. Mit Hilfe des in der Druckschrift offenbarten Verfahrens kann ein von einer fahrzeugführenden Person bevorzugter Stromanbieter, beispielsweise ein günstigster Stromanbieter oder ein Stromanbieter, mit dem die fahrzeugführende Person einen Vertrag hat, ausgewählt werden.Such route-related charging infrastructure and a method for charging an electrically powered vehicle are, for example, from DE 10 2012 204 811 A1 known. According to the method disclosed in the publication, an operator of a power grid is determined for distance-based energy transmission to the vehicle, a request for obtaining power is made to the operator and, after authentication of the vehicle or a person driving the vehicle, a power provider supplying the power grid with power selected from an available list of suitable electricity suppliers. The selected electricity provider then feeds electrical energy into the vehicle via the electricity grid to charge the vehicle's traction battery. The vehicle, the operator of the electricity grid and/or the electricity provider individually determine the amount of energy drawn, which is used to bill for the charging process. Communication between the participants involved in the charging process is preferably secure against eavesdropping. With the aid of the method disclosed in the publication, a preferred electricity provider by a person driving the vehicle, for example a cheapest electricity provider or an electricity provider with which the person driving the vehicle has a contract, can be selected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug anzugeben, mit dessen Hilfe es einer fahrzeugführenden Person des Fahrzeugs ermöglicht wird besonders komfortabel und kostengünstig Energie zum Laden einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs zu beziehen und/oder die Traktionsbatterie des Fahrzeugs besonders schonend zu laden.The present invention is based on the object of specifying an improved method for processing a route-related energy transfer in a vehicle, with the help of which it is possible for a person driving the vehicle to obtain energy for charging a traction battery of the vehicle and/or the traction battery in a particularly convenient and cost-effective manner of the vehicle to be charged particularly gently.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein hierzu verwendetes System mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method for processing a distance-related energy transmission in a vehicle with the features of claim 1 and a system used for this purpose with the features of claim 10. Advantageous configurations and developments result from the dependent claims.

Bei einem Verfahren zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug empfängt wenigstens ein elektrisch angeriebenes Fahrzeug über eine streckenbezogene Ladeinfrastruktur entlang einer Wegstrecke eine elektrische Energiemenge zum Laden einer Traktionsbatterie. Erfindungsgemäß stellt das Fahrzeug mit einer Energiesteuereinheit eine zum Laden der Traktionsbatterie verwendete Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke gemäß einer festgelegten Energieübertragungsstrategie ein.In a method for processing a route-related energy transfer into a vehicle, at least one electrically powered vehicle receives a quantity of electrical energy for charging a traction battery via a route-related charging infrastructure along a route. According to the invention, the vehicle uses an energy control unit to set a charging power, voltage and/or current intensity used to charge the traction battery in accordance with a defined energy transmission strategy.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein besonders komfortables, kostengünstiges und/oder batterieschonendes Laden der Traktionsbatterie möglich. Die Energiesteuereinheit schafft durch die Möglichkeit, die Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie zu variieren, einen Verhandlungsspielraum mit einem Stromnetzbetreiber und/oder einem Stromanbieter, um mit den entsprechenden Parteien einen angemessenen Preis für die bezogene Energiemenge zu vereinbaren. Besteht im Stromnetz beispielsweise ein Überangebot an elektrischem Strom, so bezieht das Fahrzeug die elektrische Energiemenge mit einer vergleichsweise hohen Ladeleistung, was das Stromnetz entlastet, wodurch ein Stromanbieter bzw. Energieversorger einen Anreiz erhält, die angebotene elektrische Energiemenge vergleichsweise günstig anzubieten. Ist ein Energiebedarf des Stromnetzes höher als ein zur Verfügung stehendes Angebot, so wird die Traktionsbatterie mit einer vergleichsweise geringen Ladeleistung geladen, was das Stromnetz entlastet. Auch hier erhält der Energieversorger einen Anreiz, die an das Fahrzeug übertragene elektrische Energiemenge zu günstigeren Konditionen anzubieten. Dabei kommuniziert die Energiesteuereinheit unmittelbar bzw. mittelbar über ein Abwicklungsmodul mit einem Stromnetzbetreiber und/oder einem Energieversorger, wodurch automatisch ein kostengünstiger Tarif gewählt wird. Dies verbessert einen Komfort der fahrzeugführenden Person.With the aid of the method according to the invention, charging of the traction battery is possible in a particularly convenient, cost-effective and/or battery-friendly manner. By being able to vary the charging power, voltage and/or current during a traction battery charging process, the energy control unit creates scope for negotiation with an electricity network operator and/or an electricity supplier in order to agree a reasonable price for the amount of energy drawn with the relevant parties. For example, if there is an excess in the power grid offered electrical power, the vehicle draws the amount of electrical energy with a comparatively high charging power, which relieves the power grid, giving an electricity provider or energy supplier an incentive to offer the amount of electrical energy offered comparatively cheaply. If the energy demand of the power grid is higher than what is available, the traction battery is charged with a comparatively low charging power, which relieves the power grid. Here, too, the energy supplier receives an incentive to offer the amount of electrical energy transferred to the vehicle at more favorable conditions. In this case, the energy control unit communicates directly or indirectly via a processing module with an electricity network operator and/or an energy supplier, as a result of which a more economical tariff is automatically selected. This improves comfort for the person driving the vehicle.

Das Fahrzeug ist außerdem dazu in der Lage, mittels eines Energiezählers eine pro Zeiteinheit und/oder befahrenen Streckenabschnitt empfangene Energiemenge zu messen. Der Energiezähler ist beispielsweise in die Energiesteuereinheit integriert.The vehicle is also able to use an energy meter to measure an amount of energy received per unit of time and/or distance traveled. The energy meter is integrated into the energy control unit, for example.

Eine streckenbezogene Ladeinfrastruktur umfasst neben einer Ladeschnittstelle wie einer Oberleitung, einer Stromschiene, in eine Fahrbahn integrierte induktive Ladespulen oder dergleichen auch ein Abwicklungsmodul. Dieses wiederum umfasst eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit Dritten, eine Authentifizierungseinrichtung zur Authentifizierung einer fahrzeugführenden Person oder des Fahrzeugs sowie eine Abrechnungseirichtung zur Übertragung abrechnungsrelevanter Informationen wie Bankdaten der fahrzeugführenden Person und/oder eine vom Fahrzeug bezogene elektrische Energiemenge. Die vom Fahrzeug bezogene elektrische Energiemenge kann vom Fahrzeug selbst, vom Stromnetzbetreiber und/oder vom Energieversorger erhoben werden. Ermitteln wenigstens zwei am Verfahren beteiligte Teilnehmer die bezogene elektrische Energiemenge, so können die Teilnehmer die bezogene Energieenge vergleichen, was ein versehentliches Abrechnen einer zu großen oder zu geringen Energiemenge verhindert.In addition to a charging interface such as an overhead line, a power rail, inductive charging coils integrated into a roadway or the like, a route-related charging infrastructure also includes a processing module. This in turn includes a communication interface for communicating with third parties, an authentication device for authenticating a person driving the vehicle or the vehicle, and a billing device for transmitting billing-relevant information such as bank details of the person driving the vehicle and/or an amount of electrical energy drawn from the vehicle. The amount of electrical energy drawn by the vehicle can be collected by the vehicle itself, by the electricity network operator and/or by the energy supplier. If at least two participants involved in the method determine the amount of electrical energy drawn, the participants can compare the amount of energy drawn, which prevents inadvertent billing of an amount of energy that is too large or too small.

Die fahrzeugführende Person beziehungsweise das Fahrzeug können sich manuell, durch Eingabe einer Bedienhandlung, oder auch automatisch authentifizieren. Beispielsweise kann die fahrzeugführende Person über biometrische Merkmale wie eine Gesichtserkennung, einen Iris-Scan, einen Stimmabgleich, einen Fingerabdruckscan oder dergleichen identifiziert werden. Auch kann sich die fahrzeugführende Person mit einem eindeutigen, durch einen individuellen Nutzername und ein Passwort geschütztes Profil identifizieren. Eine Eingabe hierzu erforderlicher Bedienhandlungen kann über ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone, Tablet, Laptop oder dergleichen oder auch über ein Infotainmentsystem des Fahrzeugs erfolgen. Eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur erfolgt bevorzugt drahtlos, beispielsweise über Mobilfunk, Wifi, Bluetooth oder dergleichen. Auch ist ein automatisches Erkennen eines Fahrzeugs beispielsweise durch das Erfassen eines Kennzeichens des Fahrzeugs möglich. Dabei wurden vor oder während Fahrtantritt relevante Abrechnungsinformationen, die mit dem Kennzeichen verknüpft sind, beim Stromnetzbetreiber und/oder Energieversorger hinterlegt. Eine Datenübertragung kann auch kabelgebunden erfolgen, beispielsweise mittels eines über eine Oberleitung übertragenen modulierten elektrischen Signals. Das Fahrzeug kann auch einen Transponder zur Übertragung einer Fahrzeugkennung umfassen.The person driving the vehicle or the vehicle can authenticate themselves manually, by entering an operator action, or else automatically. For example, the person driving the vehicle can be identified via biometric features such as facial recognition, an iris scan, a voice comparison, a fingerprint scan or the like. The person driving the vehicle can also identify himself with a unique profile protected by an individual user name and a password. Operator actions required for this purpose can be entered via a mobile terminal such as a smartphone, tablet, laptop or the like or also via an infotainment system in the vehicle. Communication between the vehicle and infrastructure preferably takes place wirelessly, for example via mobile communications, WiFi, Bluetooth or the like. Automatic detection of a vehicle is also possible, for example by detecting a license plate number of the vehicle. Relevant billing information, which is linked to the license plate number, was stored with the electricity network operator and/or energy supplier before or during the start of the journey. Data can also be transmitted by cable, for example by means of a modulated electrical signal transmitted via an overhead line. The vehicle may also include a transponder for transmitting a vehicle identifier.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Fahrzeug und die streckenbezogene Ladeinfrastruktur die Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke sowie einen Ladebeginn und ein Ladeende wenigstens einmal während des Befahrens der Wegstrecke mit dem Fahrzeug aushandeln. Indem neben der Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke auch der Ladebeginn und/oder das Ladeende zum Beginn oder auch mehrmals während des Befahrens der Wegstrecke ausgehandelt wird, ist eine flexible Anpassung und damit ein noch größerer Verhandlungsspielraum zum Aushandeln eines kostengünstigen Stromtarifs möglich. So kann es vorkommen, dass während des Befahrens der Wergstrecke eine ins Netz eingespeiste Energiemenge ansteigt oder abnimmt. Hierauf kann das Fahrzeug mit Hilfe der Energiesteuereinheit flexibel reagieren und eine Strategie zum Beziehen der elektrischen Energiemenge über die streckenbezogene Ladeinfrastruktur anpassen. So kann beispielsweise eine Ladebeginn zeitlich nach hinten geschoben werden, wenn bei Fahrtantritt der Wegstrecke das Stromnetz hochbelastet ist. Entsprechend kann auch ein Ladeende nach vorne gezogen werden, um das Stromnetz zu entlasten. Das Aushandeln kann dabei zu festgelegten zeitlichen Intervallen oder auch nach Bedarf erfolgen.An advantageous development of the method provides that the vehicle and the route-related charging infrastructure negotiate the charging power, voltage and/or current intensity and a start and end of charging at least once while the vehicle is driving along the route. By negotiating not only the charging power, voltage and/or current, but also the start and/or end of charging at the beginning or several times while driving the route, flexible adjustment and thus even greater negotiation leeway for negotiating a cost-effective electricity tariff is possible. So it can happen that the amount of energy fed into the grid increases or decreases while driving on the tow route. The vehicle can react flexibly to this with the help of the energy control unit and adapt a strategy for obtaining the amount of electrical energy via the route-related charging infrastructure. For example, the start of charging can be pushed back in time if the power grid is heavily loaded when the journey begins. Accordingly, one charging end can be pulled forward to relieve the power grid. Negotiation can take place at fixed time intervals or as required.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sieht die Energieübertragungsstrategie das Laden der Traktionsbatterie gemäß einer festlegten Batterieladestrategie vor. Mit Hilfe der Batterieladestrategie ist ein besonders schonendes und lebensdauergerechtes Laden der Traktionsbatterie möglich. So wählt die Energiesteuereinheit einen vergleichsweise geringen Ladestrom bzw. eine vergleichsweise geringe Ladeleistung, um die Traktionsbatterie besonders schonend mit Energie zu versorgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Fahrzeug eine vergleichsweise lange Wegstrecke befährt. Ist es hingegen erforderlich, dass das Fahrzeug die Traktionsbatterie besonders schnell auflädt, so kann die Energiesteuereinheit auch eine vergleichsweise hohe Stromstärke bzw. vergleichsweise hohe Ladeleistung wählen. Dabei kann eine Information, wie lange das Fahrzeug der Wegstrecke, und damit der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur folgt, aus einer Routenführung, beispielsweise mittels eines Navigationsgeräts, entnommen werden, oder eine entsprechende Information manuell von der fahrzeugführenden Person eingegeben werden.According to a further advantageous embodiment of the method, the energy transfer strategy provides for the charging of the traction battery according to a defined battery charging strategy. With the help of the battery charging strategy, the traction battery can be charged particularly gently and over its lifetime. The energy control unit selects a comparatively low charging current or a comparatively low charging capacity in order to be particularly gentle on the traction battery to supply with energy. This is particularly advantageous when the vehicle travels a comparatively long distance. If, on the other hand, it is necessary for the vehicle to charge the traction battery particularly quickly, the energy control unit can also select a comparatively high current intensity or comparatively high charging power. Information about how long the vehicle follows the route, and thus the route-related charging infrastructure, can be taken from route guidance, for example using a navigation device, or corresponding information can be entered manually by the person driving the vehicle.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht ferner vor, dass die Batterieladestrategie vorsieht, dass die Traktionsbatterie zu einem festgelegten Zeitpunkt einen festgelegten Ladezustand aufweist. Der festgelegte Zeitpunkt kann beispielsweise dem Moment entsprechen, in dem das Fahrzeug die Wegstrecke verlässt und damit das Ladeende erreicht ist. Der festgelegte Ladezustand kann automatisch vorgegeben werden oder auch von der fahrzeugführenden Person manuell eingegeben werden und beträgt beispielsweise einer Kapazität von 80 Prozent oder mehr. Somit ist die Traktionsbatterie des Fahrzeugs ausreichend aufgeladen, damit das Fahrzeug nach Verlassen der Wegstrecke und damit der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur über eine ausreichende Reichweite verfügt. Der festgelegte Ladezustand kann auch in Übereinkunft mit einer vom Fahrzeug gewählten Route bestimmt werden. Liegt ein Fahrziel des Fahrzeugs beispielsweise in einer vergleichsweise geringen Entfernung zum Ende der Wegstrecke, so reicht es aus, wenn die Traktionsbatterie nur vergleichsweise wenig aufgeladen wird, beispielsweise bis zu einer Kapazität von 30%. Auch in diesem Falle kann eine vergleichsweise geringe Ladeleistung zum Laden der Traktionsbatterie verwendet werden, was die Bereitstellung und Auswahl eines kostengünstigen Tarifs ermöglicht.A further advantageous embodiment of the method also provides that the battery charging strategy provides that the traction battery has a specified state of charge at a specified point in time. The fixed point in time can, for example, correspond to the moment when the vehicle leaves the route and the end of charging has therefore been reached. The specified state of charge can be specified automatically or entered manually by the person driving the vehicle and is, for example, a capacity of 80 percent or more. The traction battery of the vehicle is thus sufficiently charged so that the vehicle has a sufficient range after leaving the route and thus the route-related charging infrastructure. The fixed state of charge can also be determined in accordance with a route selected by the vehicle. If a destination of the vehicle is, for example, a comparatively small distance from the end of the route, it is sufficient if the traction battery is only charged comparatively little, for example up to a capacity of 30%. In this case, too, a comparatively low charging power can be used to charge the traction battery, which makes it possible to provide and select a cost-effective tariff.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vermittelt ein Service-Dienstleister zur Vorgangsabwicklung zwischen dem Fahrzeug, wenigstens einem Stromnetzbetreiber und/oder wenigstens einem Stromanbieter, wobei eine Abwicklung und/oder Abrechnung der streckenbezogenen Energieübertragung unter Anwendung von mit Blockchain-Technologie unterzeichneter Smart-Contracts erfolgt. Durch das Einbeziehen eines Service-Dienstleiters zur Vorgangsabwicklung lässt sich ein Komfort für die fahrzeugführende Person noch weiter steigern. So kann der Service-Dienstleister komfortabel auf zur Abwicklung des Ladevorgangs relevanten Informationen zugreifen. Hierzu zählen beispielsweise personenbezogene Daten der fahrzeugführenden Person sowie eine Liste aktueller, einen relevanten Stromnetzbetreiber versorgender Stromanbieter und die von ihnen zur Verfügung gestellten Stromtarife. Zur komfortablen Energieversorgung des Fahrzeugs gibt dann der Service-Dienstleiter erforderliche Informationen wie eine Kennung der fahrzeugführenden Person oder ihres Fahrzeugs sowie Abrechnungsdaten an den Stromnetzbetreiber und/oder einen entsprechenden Stromanbieter weiter, woraufhin das Fahrzeug und der Stromnetzbetreiber und/oder der Stromanbieter einen akzeptablen Tarif für das Beziehen der elektrischen Energie aushandeln und mit dem Laden der Traktionsbatterie beginnen.According to a further advantageous embodiment of the method, a service provider mediates the transaction between the vehicle, at least one electricity network operator and/or at least one electricity provider, with the route-related energy transmission being processed and/or billed using smart contracts signed with blockchain technology . By involving a service provider to process the process, comfort for the person driving the vehicle can be increased even further. In this way, the service provider can easily access information relevant to the charging process. This includes, for example, personal data of the person driving the vehicle and a list of current electricity providers supplying a relevant electricity network operator and the electricity tariffs they provide. For a convenient energy supply to the vehicle, the service provider then passes on the information required, such as an identifier for the person driving the vehicle or their vehicle, as well as billing data, to the electricity network operator and/or a corresponding electricity provider, whereupon the vehicle and the electricity network operator and/or the electricity provider calculate an acceptable tariff for negotiate the procurement of electrical energy and start charging the traction battery.

Dabei können einzelne Datenübertragungsvorgänge oder auch sämtliche übertragenen Daten mit Hilfe von Blockchain-Technologie übermittelt werden. Dies ermöglicht ein besonders schnelles, einfaches und sicheres Kommunizieren zwischen den am Verfahren beteiligten Teilnehmern. Zudem lassen sich getätigte Transaktionen zuverlässig nachvollziehen und eine Manipulation durch Dritte verhindern. Bei dem Service-Dienstleiter kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeughersteller, eine Behörde oder dergleichen handeln.In this case, individual data transmission processes or all of the transmitted data can be transmitted using blockchain technology. This enables particularly fast, simple and secure communication between the participants involved in the process. In addition, transactions made can be reliably traced and manipulation by third parties can be prevented. The service provider can be, for example, a vehicle manufacturer, an authority or the like.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht ferner vor, dass ein Service-Dienstleiter eine streckenbezogene Energieübertragung durch eine Vorgangsabwicklung mit mehreren Stromnetzbetreibern und/oder Stromanbietern ermöglicht. So verfügt der Service-Dienstleiter über eine Liste zur Verfügung stehender Stromnetzbetreiber und/oder Stromanbieter und trifft gegebenenfalls eine Vorauswahl geeigneter Teilnehmer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. So kann beispielsweise ein solcher Stromanbieter ausgewählt werden, welcher einen günstigsten Tarif anbietet oder die meisten Anpassungsmöglichketen für einen flexiblen Stromtarif bereitstellt. Dabei kann es vorkommen, dass während des Befahrens der Wegstrecke mit dem Fahrzeug auch der Stromnetzbetreiber und/oder der Stromanbieter flexibel gewechselt wird. Dies erfolgt bevorzugt automatisch, sodass ein Komfort für die fahrzeugführende Person noch weiter erhöht werden kann.A further advantageous refinement of the method also provides that a service provider enables route-related energy transmission by processing a transaction with a number of electricity network operators and/or electricity providers. The service provider has a list of available electricity network operators and/or electricity providers and, if necessary, makes a pre-selection of suitable subscribers for carrying out the method according to the invention. For example, an electricity provider can be selected that offers the cheapest tariff or provides the most adjustment options for a flexible electricity tariff. It can happen that while the vehicle is traveling the route, the electricity network operator and/or the electricity provider is flexibly changed. This preferably takes place automatically, so that comfort for the person driving the vehicle can be increased even further.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Information über eine momentane Ladeleistung, eine zum Laden der Traktionsbatterie verwendete Stromspannung und/oder Stromstärke, anfallende Kosten und/oder eine Information über einen aktuell gewählten Stromanbieter ausgegeben. Das Ausgeben der Information kann beispielsweise über eine Fahrzeuganzeige wie ein Kombiinstrument, ein Headup-Display, eine Head-Unit oder dergleichen, oder auch über ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone oder Tabletcomputer erfolgen. Somit wird das Bereitstellen der elektrischen Energiemenge sowie im Hintergrund ablaufende Abwicklungsprozesse für die fahrzeugführende Person transparent gestaltet. So kann die fahrzeugführende Person schnell und einfach nachvollziehen, mit welcher Strategie die Traktionsbatterie geladen wird, welcher Stromanbieter hierzu ausgewählt wurde und welche Kosten entstehen bzw. welche Ersparnis ermöglicht wurde.According to a further advantageous embodiment of the method, information about a current charging power, a voltage and/or current intensity used to charge the traction battery, costs incurred and/or information about a currently selected electricity provider is output. The information can be output, for example, via a vehicle display such as an instrument cluster, a head-up display, a head unit or the like, or via a mobile terminal device such as a smartphone or tablet computer. Thus, providing the amount of electrical energy and the processing processes running in the background are transparent for the person driving the vehicle. In this way, the person driving the vehicle can quickly and easily understand which strategy is being used to charge the traction battery, which electricity provider has been selected for this and what costs are incurred and what savings have been made possible.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht ferner vor, dass zum Laden der Traktionsbatterie ein fester, zeitabhängiger oder ein dynamischer Preis ausgehandelt wird. Dabei meint ein fester Preis ein für das Befahren der Wegstrecke konstant gehaltener Preis. Bei einem zeitabhängigen Preis ändern sich nach dem Verstreichen bestimmter Zeitdauern die Kosten für den Bezug der elektrischen Energie. Bei einem dynamischen Preis ist der Preis des Energiebezugs von Randbedingungen wie beispielsweise einer aktuell in ein Stromnetz eingespeisten Energiemenge, ein aktuelles Verkehrsaufkommen auf der Wegstrecke, sprich eine Anzahl aktuell die streckenbezogene Ladeinfrastruktur nutzender Fahrzeuge, eine gewählte Ladeleistung zum Laden der Traktionsbatterie oder dergleichen abhängig. Durch das Wählen eines festen Preises wird eine Preissicherheit für die fahrzeugführende Person geschaffen. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass plötzlich die Kosten für das Beziehen der elektrischen Energie einen ungemessen hohen Wert annehmen. Mit Hilfe eines zeitabhängigen oder dynamischen Preises können jedoch günstigere Strompreise zur Verfügung gestellt werdenA further advantageous embodiment of the method also provides that a fixed, time-dependent or dynamic price is negotiated for charging the traction battery. A fixed price means a price that is kept constant for driving the route. With a time-dependent price, the costs for the purchase of electrical energy change after a certain period of time has elapsed. With a dynamic price, the price of the energy purchase depends on boundary conditions such as the amount of energy currently fed into a power grid, the current volume of traffic on the route, i.e. the number of vehicles currently using the route-related charging infrastructure, a selected charging capacity for charging the traction battery or the like. By choosing a fixed price, price certainty is created for the person driving the vehicle. In this way it can be avoided that the costs for obtaining the electrical energy suddenly assume an unmeasured high value. With the help of a time-dependent or dynamic price, however, cheaper electricity prices can be made available

Bevorzugt werden bei der Aushandlung des Preises Randbedingungen in Form von einzuhaltenden Nutzervorgaben berücksichtigt. Beispielsweise kann eine fahrzeugführende Person einen Maximalpreis für eine Kilowattsunde bezogener elektrischer Leistung festsetzen. Ändert sich der Strompreis beispielsweise während des Befahrens der Wegstrecke und übersteigt diesen Maximalpreis, dann kann die Energiesteuereinheit das Beziehen der elektrischen Energie einstellen, um zu verhindern, dass die fahrzeugführende Person den vergleichsweise hohen Strompreis bezahlen muss. Beispielsweise kann die fahrzeugführende Person auch vorgeben, dass sie ausschließlich Ökostrom beziehen möchte. In diesem Falle wird nur ein solcher Stromanbieter ausgewählt, der ausschließlich Ökostrom ins Netz, beziehungsweise die streckenbezogene Ladeinfrastruktur einspeist.When negotiating the price, boundary conditions in the form of user specifications to be observed are preferably taken into account. For example, a person driving the vehicle can set a maximum price for one kilowatt hour of electrical power drawn. If the electricity price changes, for example, while driving the route and exceeds this maximum price, the energy control unit can stop drawing the electrical energy in order to prevent the person driving the vehicle from having to pay the comparatively high electricity price. For example, the person driving the vehicle can also specify that they only want to purchase green electricity. In this case, only an electricity provider is selected that only feeds green electricity into the grid or the route-related charging infrastructure.

Ein System zur streckenbezogenen Energieübertragung umfasst ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, eine streckenbezogene Ladeinfrastruktur und einen Service-Dienstleiter, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Energiesteuereinheit umfasst und dazu eingerichtet ist, ein im vorigen beschriebenes Verfahren auszuführen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Transporter, Bus oder dergleichen. Das Fahrzeug kann als Hybrid, Plugin-Hybrid oder auch als rein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgeführt sein. Die streckenbezogene Ladeinfrastruktur kann von einer Oberleitung, einer Stromschiene. Induktionsspulen oder dergleichen ausgebildet sein. Entsprechende Ladeschnittstellen sind an ein öffentliches oder privates Stromnetz angeschlossen. Neben der Energiesteuereinheit umfasst ein entsprechendes Fahrzeug eine zur streckenbezogenen Ladeinfrastruktur passende Ladeschnittstelle, beispielsweise einen Stromabnehmerbügel und/oder eine Induktionsspule. Das Fahrzeug umfasst weiterhin wenigstens eine Traktionsbatterie sowie ein Abwicklungsmodul mit einer Kommunikationsschnittstelle, einer Authentifizierungseinheit und einer Abrechnungseinheit. Die streckenbezogene Ladeinfrastruktur umfasst ebenfalls ein Abwicklungsmodul für eine direkte Kommunikation mit dem Fahrzeug und/oder eine Kommunikation bzw. Abwicklung eines Ladevorgangs über einen Service-Dienstleiter. Der Service-Dienstleiter wiederum umfasst wenigstens eine Recheneinheit, beispielsweise einen Server, welcher zur Kommunikation insbesondere an das Internet angeschlossen ist. Der Server lässt sich somit als Cloud oder Backend verstehen. Auf dem Server wird eine entsprechende Software ausgeführt. Bevorzugt erfolgt jegliche Kommunikation zwischen dem Fahrzeug, der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur und/oder dem Service-Dienstleiter unter Anwendung einer Blockchain-Technologie.A system for route-related energy transfer includes an electrically powered vehicle, a route-related charging infrastructure and a service provider, and is characterized in that the vehicle includes an energy control unit and is set up to perform a method described above. The vehicle is any vehicle such as a car, truck, van, bus or the like. The vehicle can be designed as a hybrid, plug-in hybrid or as a purely battery-powered vehicle. The route-related charging infrastructure can consist of an overhead line, a power rail. Be formed induction coils or the like. Corresponding charging interfaces are connected to a public or private power grid. In addition to the energy control unit, a corresponding vehicle includes a charging interface suitable for the route-related charging infrastructure, for example a current collector bracket and/or an induction coil. The vehicle also includes at least one traction battery and a processing module with a communication interface, an authentication unit and a billing unit. The route-related charging infrastructure also includes a processing module for direct communication with the vehicle and/or communication or processing of a charging process via a service provider. The service provider in turn includes at least one computing unit, for example a server, which is connected to the Internet in particular for communication. The server can thus be understood as a cloud or backend. Appropriate software runs on the server. Any communication between the vehicle, the route-related charging infrastructure and/or the service provider preferably takes place using blockchain technology.

Die Energiesteuereinheit sowie das Abwicklungsmodul können auf separaten Recheneinheiten oder auch auf einer gemeinsamen Recheneinheit untergebracht sein. Bei einer solchen Recheneinheit handelt es sich beispielsweise um einen zentralen Bordcomputer, ein Steuergerät eines Fahrzeuguntersystems, eine Telematikeinheit oder dergleichen. Dies beinhaltet auch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Leistungselektronik.The energy control unit and the processing module can be accommodated on separate arithmetic units or on a common arithmetic unit. Such a processing unit is, for example, a central on-board computer, a control unit of a vehicle subsystem, a telematics unit or the like. This also includes the power electronics required to carry out a method according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems zur Vorgangsabwicklung einer streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben wird.Further advantageous refinements of the method and system according to the invention for processing a distance-related energy transfer into a vehicle also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figure.

Dabei zeigt die einzige Figur eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur streckenbezogenen Energieübertragung in ein Fahrzeug.The only figure shows a basic representation of a system according to the invention for distance-related energy transmission in a vehicle.

Die Figur zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1, welches auf einer Fahrbahn 8 entlang einer Wegstrecke mit einer streckenbezogenen Ladeinfrastruktur 2 fährt. Das Fahrzeug 1 bezieht von der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur 2 eine elektrische Energiemenge zum Aufladen einer Traktionsbatterie 3. Die streckenbezogene Ladeinfrastruktur 2 wird ausgebildet von einer Ladeschnittstelle, hier in Form einer Oberleitung 9, einer Stromschiene 10 und/oder einer Primärinduktionsspule 11 bzw. entlang der Wegstrecke angeordneter Primärinduktionsspulen 11, sowie einem Abwicklungsmodul 16. Dabei können entlang der Wegstrecke gleichzeitig mehrere dieser Ladeschnittstellen oder auch nur eine einzelne dieser Ladeschnittstellen angeordnet sein. Das Vorsehen mehrerer verschiedener Ladeschnittstellen erlaubt es, Fahrzeuge mit unterschiedlichen Ladeschnittstellen mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Oberleitung 9, Stromschiene 10 und/oder Primärinduktionsspulen 11 sind an ein öffentliches oder privates Stromnetz 12 angeschlossen, welches von einem Stromnetzbetreiber 6 betrieben und gewartet wird. Der Stromnetzbetreiber 6 bezieht den in das Stromnetz 12 eingespeisten Strom von verschiedenen Stromanbietern 7, beispielsweise einem Energieversorger.The figure shows an electrically driven vehicle 1, which is on a roadway 8 along a route with a route-related charging infrastructure 2 drives. The vehicle 1 obtains a quantity of electrical energy from the route-related charging infrastructure 2 for charging a traction battery 3. The route-related charging infrastructure 2 is formed by a charging interface, here in the form of an overhead line 9, a conductor rail 10 and/or a primary induction coil 11 or one arranged along the route Primary induction coils 11, and a processing module 16. Several of these charging interfaces or just one of these charging interfaces can be arranged along the route at the same time. The provision of several different charging interfaces makes it possible to supply vehicles with different charging interfaces with electrical energy. The overhead line 9, conductor rail 10 and/or primary induction coils 11 are connected to a public or private power grid 12, which is operated and maintained by a power grid operator 6. The electricity network operator 6 obtains the electricity fed into the electricity network 12 from various electricity suppliers 7, for example an energy supplier.

Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine elektrische Antriebsmaschine 13, welche von der Traktionsbatterie 3 gespeist wird. Als passende Ladeschnittstelle verfügt das Fahrzeug 1 ferner über einen Stromabnehmer 14 und/oder eine Sekundärinduktionsspule 15. Dabei kann ein Stromabnehmer 14 zum Kontaktieren mit einer Oberleitung 9 und ein Stromabnehmer (nicht dargestellt) zum Kontaktieren mit der Stromschiene 10 vorgesehen sein. Ferner weist das Fahrzeug 1 eine Energiesteuereinheit 4 auf, die eine zum Laden der Traktionsbatterie 3 verwendete Ladeleistung, Stromspannung und/oder Stromstärke gemäß einer festgelegten Energieübertragungsstrategie einstellt.The vehicle 1 also includes an electric drive machine 13 which is fed by the traction battery 3 . The vehicle 1 also has a current collector 14 and/or a secondary induction coil 15 as a suitable charging interface. A current collector 14 for contacting an overhead line 9 and a current collector (not shown) for contacting the conductor rail 10 can be provided. Furthermore, the vehicle 1 has an energy control unit 4 which sets a charging power, current voltage and/or current strength used for charging the traction battery 3 according to a defined energy transmission strategy.

Das Fahrzeug 1 umfasst ferner ein Abwicklungsmodul 16 mit einer Kommunikationsschnittstelle 16.1, einer Authentifizierungseinrichtung 16.2 und einer Abrechnungseirichtung 16.3. Mit Hilfe des Abwicklungsmoduls 16 kommuniziert das Fahrzeug 1 mit der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur 2 bzw. einem Stromnetzbetreiber 6 und/oder einem Stromanbieter 7. Entsprechend weist auch die streckenbezogene Ladeinfrastruktur 2 ein solches Abwicklungsmodul 16 auf. Ferner ist ein Service-Dienstleiter 5 Teil des erfindungsgemäßen Systems. Dabei umfasst der Service-Dienstleiter 5 eine zentrale Recheneinheit 17, beispielsweise ein Cloudserver, welcher kabelgebunden und/oder drahtlos mit einem beliebigen Abwicklungsmodul 16 kommuniziert. Dabei erfolgt eine Abwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und damit eine Kommunikation zwischen Fahrzeug 1 und Stromnetzbetreiber 6 und/oder Stromanbieter 7 über den Service-Dienstleiter 5. Teile oder eine vollständige Kommunikation basiert dabei auf Anwendung einer Blockchain-Technologie. So werden zwischen Fahrzeug 1 und Stromnetzbetreiber 6 und/oder Stromanbieter 7 über den Service-Dienstleiter 5 sogenannte Smart-Contracts abgeschlossen.The vehicle 1 also includes a processing module 16 with a communication interface 16.1, an authentication device 16.2 and a billing device 16.3. With the help of the processing module 16, the vehicle 1 communicates with the route-related charging infrastructure 2 or an electricity network operator 6 and/or an electricity provider 7. Accordingly, the route-related charging infrastructure 2 also has such a processing module 16. Furthermore, a service manager 5 is part of the system according to the invention. The service provider 5 includes a central processing unit 17, for example a cloud server, which communicates with any processing module 16 via a cable and/or wirelessly. In this case, the method according to the invention is processed, and thus communication takes place between the vehicle 1 and the electricity network operator 6 and/or electricity provider 7 via the service provider 5. Partial or complete communication is based on the use of blockchain technology. So-called smart contracts are concluded between the vehicle 1 and the electricity network operator 6 and/or electricity provider 7 via the service provider 5 .

Ferner umfasst das Fahrzeug 1 wenigstens eine Innenraumkamera 18 und ein Mikrofon 19, mit deren Hilfe sich eine fahrzeugführende Person des Fahrzeugs 1 identifizieren kann. So können mittels der Innenraumkamera 18 biometrische Merkmale der fahrzeugführenden Person erkannt werden und mittels des Mikrofons 19 ein Stimmenabgleich durchgeführt werden. Ferner umfasst das Fahrzeug 1 wenigstens eine Anzeige 20, beispielsweise ein Display eines Kombiinstruments, einer Head-Unit oder dergleichen, oder ein Head-Up-Display. Die Anzeige 20 kann beispielsweise auch als Touchscreen ausgeführt sein, und somit die Eingabe von mit einem Nutzerkonto behafteten Informationen ermöglichen. Hierdurch kann sich die fahrzeugführende Person bei der streckenbezogenen Ladeinfrastruktur 2 direkt oder auch mittelbar über den Service-Dienstleiter 5 zum Laden der Traktionsbatterie 3 anmelden.Furthermore, the vehicle 1 comprises at least one interior camera 18 and a microphone 19, with the aid of which a person driving the vehicle 1 can identify himself. The interior camera 18 can be used to recognize biometric features of the person driving the vehicle and the microphone 19 can be used to compare voices. Vehicle 1 also includes at least one display 20, for example a display of an instrument cluster, a head unit or the like, or a head-up display. The display 20 can also be designed as a touchscreen, for example, and thus enable the entry of information associated with a user account. As a result, the person driving the vehicle can register with the route-related charging infrastructure 2 directly or also indirectly via the service provider 5 for charging the traction battery 3 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012204811 A1 [0004]

Claims

Method for processing a route-related energy transfer into a vehicle (1), wherein at least one electrically powered vehicle (1) receives a quantity of electrical energy for charging a traction battery (3) via a route-related charging infrastructure (2) along a route, characterized in that the vehicle (1) using an energy control unit (4) to set a charging power, voltage and/or current intensity used to charge the traction battery (3) in accordance with a defined energy transmission strategy.

procedure after claim 1 , characterized in that the vehicle (1) and the route-related charging infrastructure (2) negotiate the charging power, voltage and/or current intensity and a start and end of charging at least once while the vehicle (1) is driving along the route.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the energy transfer strategy provides for charging the traction battery (3) according to a defined battery charging strategy.

procedure after claim 3 , characterized in that the battery charging strategy provides that the traction battery (3) has a specified state of charge at a specified point in time.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that a service provider (5) mediates for transaction processing between the vehicle (1), at least one electricity network operator (6) and/or at least one electricity provider (7), with processing and/or billing of the route-related energy transmission using of smart contracts signed with blockchain technology.

Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that a service provider (5) enables route-related energy transmission by processing a transaction with a plurality of electricity network operators (6) and/or electricity providers (7).

Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that information about a current charging power, a voltage and / or current used to charge the traction battery (3), costs incurred and / or information about a currently selected electricity provider (7) is output.

Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a fixed, time-dependent or a dynamic price is negotiated for charging the traction battery (3).

procedure after claim 8 , characterized in that boundary conditions in the form of user specifications to be observed are taken into account when negotiating the price.

System for route-related energy transfer comprising: an electrically powered vehicle (1), a route-related charging infrastructure (2) and a service provider (5), characterized in that the vehicle comprises an energy control unit (4) and a method according to one of the Claims 1 until 9 to execute.