DE102021004201A1 - Verfahren zur Ermittlung geeigneter Lade- oder Tankstellen für autonom fahrende Fahrzeuge - Google Patents

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Sebastian Renken
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung geeigneter Lade- oder Tankstellen für autonom fahrende Fahrzeuge, bei welchem eine Lade- oder Tankstelle (7) unter Berücksichtigung mehrerer Fahrzeugbetankungsbeschränkungen ausgewählt wird und vor Auswahl einer Lade- oder Tankstelle (7) eine Kommunikation des Fahrzeuges (3) mit den Lade- oder Tankstellen (7) zur Bewertung der Lade- oder Tankstellen (7) erfolgt und eine entsprechende Route für das Fahrzeug (3) ermittelt wird. Bei einem Verfahren, mit welchem ein Lade- und Tankmanagement optimiert wird, werden nur Lade- oder Tankstellen (7) berücksichtigt, die innerhalb eines vorgegebenen Gebietes (9) liegen, welches sich aus einer verbleibenden Reichweite des Fahrzeuges (3) und einer Verkehrslage ergibt, wobei der ausgewählten Lade- oder Tankstelle (7) die genaue Ankunftszeit mitgeteilt und eine Tank- oder Ladesäule reserviert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung geeigneter Lade- oder Tankstellen für autonom fahrende Fahrzeuge, bei welchem eine Lade- oder Tankstelle unter Berücksichtigung mehrerer Fahrzeugbetankungsbeschränkungen ausgewählt wird und vor Auswahl einer Lade- oder Tankstelle eine Kommunikation des Fahrzeuges mit den Lade- oder Tankstellen zur Bewertung der Lade- oder Tankstellen erfolgt und eine entsprechende Route für das Fahrzeug ermittelt wird.
  • Das regelmäßige Tanken bzw. Laden eines Fahrzeuges ist ein fester Bestandteil des Autofahrens. Dies erfordert eine Unterbrechung sowie ein Auf- bzw. Abfahren von einer eigentlichen Hauptroute des Fahrzeuges. Darüber hinaus muss der Tank- oder Ladevorgang am Fahrzeug ausgeführt werden. Autonom fahrende Fahrzeuge des Levels 4 & 5 können aktuell nur in einer definierten Operational Design Domain (ODD) sicher fahren. Im Rahmen dieser Ausarbeitung soll unter ODD eine Beschreibung der spezifischen Betriebsbedingungen verstanden werden, unter denen das automatisierte Fahrsystem eines Fahrzeuges für den ordnungsgemäßen Betrieb ausgelegt ist, einschließlich, aber nicht beschränkt, auf Fahrbahntypen, Geschwindigkeitsbereich, Umgebungsbedingungen, wie Wetter, Tag oder Nacht, und geltenden Verkehrsregeln und -vorschriften.
  • Aus der DE 10 2019 132 735 A1 ist ein opportunistisches Betanken für autonome Fahrzeuge bekannt, welches die Auswertung eines, ein oder mehrere Ziele umfassenden Fahrzeitplan, ein Berechnen einer Vielzahl von potenziellen Routen mit Tankoptionen entlang eines vorgeschlagenen Fahrweges und ein Anwenden einer oder mehrerer Fahrzeugbetankungsbeschränkungen vorsieht. Diese Fahrzeugbetankungsbeschränkungen können sich auf Betankungsparameter des Fahrzeuges und/oder auf Attribute der zur Verfügung stehenden Tankoptionen richten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung geeigneter Lade- oder Tankstellen für autonom fahrende Fahrzeuge anzugeben, bei welchem ein Lade- bzw. Tankmanagement optimiert wird.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem Eingangs erläuterte Verfahren werden nur Lade- oder Tankstellen berücksichtigt, die innerhalb eines vorgegebenen Gebietes liegen, welches sich aus einer verbleibenden Reichweite des Fahrzeuges und einer Verkehrslage ergibt, wobei der ausgewählten Lade- oder Tankstelle die genaue Ankunftszeit mitgeteilt und eine Tank- oder Ladesäule reserviert wird. Durch die Verbesserung des Tank- bzw. Lademanagements wird ein Aufwand für die Unterbrechung der Fahrt des autonom fahrenden Fahrzeuges für den Lade- oder Tankvorgang minimiert. Dies ist insbesondere für Lieferketten unter Verwendung von autonom fahrenden Nutzfahrzeuges von Vorteil, um dem Just-In-Time-Prinzip gerecht zu werden.
  • Vorteilhafterweise werden bei der Kommunikation zur Bewertung der Lade- oder Tankstelle Informationen über freie Verfügbarkeiten und/oder Auslastung und/oder Ausstattung der Lade- oder Tankstelle ausgetauscht. Damit wird sichergestellt, dass der Lade- oder Tankvorgang an der gewünschten Lade- oder Tankstelle sofort bei Eintreffen des autonom fahrenden Fahrzeuges durchgeführt werden kann und Wartezeiten reduziert werden.
  • In einer Ausgestaltung wird die Lade- oder Tankstelle optimierungsbasiert ausgewählt, indem mit einem Kostenfunktional eine Fahrzeit des autonom fahrenden Fahrzeuges bis zur Lade- oder Tankstelle und/oder eine Distanz vom autonom fahrenden Fahrzeug bis zur Lade- oder Tankstelle und/oder Kosten für den Kraftstoff bzw. Energieverbrauch bewertet werden. Neben einer Zeitoptimierung der Fahrroute des autonom fahrenden Fahrzeuges erfolgt eine Streckenoptimierung durch Minimierung eines Umweges bei gleichzeitiger Kostenreduktion durch einen Vergleich der Preise für den Energieträger.
  • In einer Variante wird die Lade- oder Tankstelle optimierungsbasiert ausgewählt, indem die Komplexität der Anfahrt und örtlicher Gegebenheiten sowie die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung einer definierten Operational Design Domain berücksichtigt werden. Somit wird das Unfall- bzw. Ausfallrisiko des autonom fahrenden Fahrzeuges minimiert, indem ein Verlassen der ODD vermieden und schwierige Fahrsituationen verhindert werden.
  • In einer Ausführungsform erfolgt die Kommunikation des autonom fahrenden Fahrzeuges über ein Backend, welches mit den betreffenden Lade- oder Tankstationen in Verbindung steht. Die Kommunikation sichert die Verfügbarkeit einer Tank- bzw. Lademöglichkeit und garantiert eine ausreichende Reichweite des Fahrzeuges. Über das Backend lassen sich viele Tank- bzw. Ladestellen erreichen, wobei das Backend die Tank- und Ladestellen auswählt, die im von Fahrzeug vorgegebenen Gebiet liegen. Dadurch kann die Rechenkapazität im Fahrzeug reduziert werden.
  • In einer Alternative erfolgt die Kommunikation des autonom fahrenden Fahrzeuges über eine standardisierte Schnittstelle direkt mit den betreffenden Lade- oder Tankstellen. Dadurch kann die geeignete Lade- bzw. Tankstelle zeitnah ausgewählt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das System 1 umfasst ein autonom fahrendes, fahrerloses Fahrzeug 3, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, welches mit einem Backend 5, beispielsweise einer Cloud, drahtlos bidirektional kommuniziert. Das autonom fahrende, fahrerlose Fahrzeug 3 stellt ein Level 4 - Fahrzeug dar. Ein solches Fahrzeug kann alle sicherheitskritischen Funktionen für die Dauer einer Fahrt innerhalb einer festgelegten ODD-Anwendung ohne Eingreifen eines Fahrers ausführen.
  • Das Fahrzeug 3 fährt auf einer Hauptroute, um eine Ladung von einem Ort zum anderen zu verbringen. Bei dem Fahrzeug 3 kann es sich um ein Elektrofahrzeug handeln, welches mit elektrischer Energie angetrieben wird, die von einer Hochvoltbatterie bereitgestellt wird. Alternativ kann das Fahrzeug 3 aber auch mit Benzin oder Diesel oder Methan oder Wasserstoff angetrieben werden. Stellt das Fahrzeug 3 fest, dass in naher Zukunft eine Tank- oder Ladeunterbrechung notwendig wird, kommuniziert das Fahrzeug 3 mit dem Backend 5, welches wiederum mit Lade- und Tankstellen 7 in einem relevanten Gebiet 9, welches durch das Fahrzeug 3 mit der verbleibenden Reichweite und der bestehenden Verkehrslage noch zuverlässig erreicht werden kann, in Verbindung steht.
  • Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 2 gezeigt. Dabei wird auf das Backend 5 verzichtet und das Fahrzeug 3 kommuniziert direkt über eine standardisierte Schnittstelle, beispielsweise einem Open Charge Point Protocol, mit den in Frage kommenden Lade- bzw. Tankstellen 7, die in dem relevanten Gebiet 9 angesiedelt sind.
  • Unabhängig davon, ob das Fahrzeug 3 mit dem Backend 5 oder direkt mit den Lade- und Tankstellen 7 des relevanten Gebietes 9 kommuniziert, wird jede dieser Lade- und Tankstellen 7 hingehend Verfügbarkeit, Auslastung und Ausstattung bewertet. Dabei werden entsprechende Informationen ausgetauscht. So wird bei der Ausstattung der Lade- bzw. Tankstelle 7 überprüft, ob Personal oder Roboter für das Laden bzw. Tanken autonomer, fahrerloser Fahrzeuge vorhanden sind.
  • Darüber hinaus werden die in Frage kommenden Lade- und Tankstellen 7 mit einem Kostenfunktional bewertet, das mehrere Komponenten betrachtet. Hinsichtlich der benötigten Zeit werden die Fahrzeit für einen Umweg, welcher von der Hauptroute abweicht und Wartezeiten für Personal und/oder einen Stellplatz geprüft. Gleichzeitig werden die Distanzen verglichen, welche das Fahrzeug 3 zurücklegen muss, um zu der Lade- oder Tankstelle 7 zu gelangen. Es erfolgt ebenfalls ein Vergleich der Kosten für Benzin oder Strom oder Wasserstoff oder Methan, je nachdem mit welcher Energieart das Fahrzeug 3 angetrieben wird. Dabei wird ein Risiko für das Fahrzeug 3 eingeschätzt, welches die Komplexität der Anfahrt und örtliche Gegebenheiten mit einbezieht. Auch die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung des Operational Design Domain (ODD) wird überwacht. Dies kann bei engen Zufahrtsstraßen, Durchquerung eines Stadtgebietes, Gewichtseinschränkungen, beispielsweise bei der Überquerung von Brücken, Einschränkungen für Gefahrguttransporte, limitierte Durchfahrtshöhen, Tunnel, Baustellen oder ein Rangieren bei der Nutzung einer Lade- oder Tanksäule vorkommen.
  • Auf Grund der beschriebenen Optimierungsbasis wird die geeignetste Lade- oder Tankstelle 7 ausgewählt. Das Fahrzeug 3 informiert die ausgewählte Lade- oder Tankstelle 7 über die Ankunftszeit und nimmt eine Reservierung einer Lade- oder Tanksäule vor.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    3
    autonom fahrendes, fahrerloses Fahrzeug
    5
    Backend
    7
    Lade- oder Tankstelle
    9
    relevantes Gebiet
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019132735 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Ermittlung geeigneter Lade- oder Tankstellen für autonom fahrende Fahrzeuge, bei welchem eine Lade- oder Tankstelle (7) unter Berücksichtigung mehrerer Fahrzeugbetankungsbeschränkungen ausgewählt wird und vor Auswahl einer Lade- oder Tankstelle (7) eine Kommunikation des Fahrzeuges (3) mit den Lade- oder Tankstellen (7) zur Bewertung der Lade- oder Tankstellen (7) erfolgt und eine entsprechende Route für das Fahrzeug (3) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur Lade- oder Tankstellen (7) berücksichtigt werden, die innerhalb eines vorgegebenen Gebietes (9) liegen, welches sich aus einer verbleibenden Reichweite des Fahrzeuges (3) und einer Verkehrslage ergibt, wobei der ausgewählten Lade- oder Tankstelle (7) die genaue Ankunftszeit mitgeteilt und eine Tank- oder Ladesäule reserviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kommunikation zur Bewertung der Lade- oder Tankstelle (7) Informationen über freie Verfügbarkeiten und/oder Auslastung und/oder Ausstattung der Lade- oder Tankstelle (7) ausgetauscht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade- oder Tankstelle (7) optimierungsbasiert ausgewählt wird, indem mit einem Kostenfunktional eine Fahrzeit des autonom fahrenden Fahrzeuges (3) bis zur Lade- oder Tankstelle (7) und/oder eine Distanz vom autonom fahrenden Fahrzeug (3) bis zur Lade- oder Tankstelle (7) und/oder Kosten für den Kraftstoff bzw. Energieverbrauch bewertet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade- oder Tankstelle (7) optimierungsbasiert ausgewählt wird, indem die Komplexität der Anfahrt und örtlicher Gegebenheiten sowie die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung einer definierten Operational Design Domain berücksichtigt werden.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des autonom fahrenden Fahrzeuges (3) über ein Backend (5) erfolgt, welches mit den betreffenden Lade- oder Tankstellen (7) in Verbindung steht.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation des autonom fahrenden Fahrzeuges (3) über eine standardisierte Schnittstelle direkt mit den betreffenden Lade- oder Tankstellen (7) erfolgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024032939A1 (de) * 2022-08-11 2024-02-15 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum generieren von steuerungsdaten zum zumindest teilweise autonomen betrieb eines egofahrzeugs und steuerungssystem

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019132735A1 (de) 2018-12-03 2020-06-04 Ford Global Technologies, Llc Opportunistisches betanken für autonome fahrzeuge

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