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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen eines während eines ersten Ladevorgangs in einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs elektrisch geladenen Energiemengenteils zu einer von mehreren definierten Verbrauchsklassen. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug.
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Derzeit werden meist verbrennungsmotorisch betriebene Fahrzeuge als Firmen- und Dienstfahrzeuge eingesetzt. Neigt sich der Tankinhalt des fossilen Treibstoffs dem Ende zu, befüllt der Fahrer diesen an einer Tankstelle und bezahlt mit einem dem Fahrzeug zugeordneten Authentifizierungstoken, zum Beispiel einer Firmentankkarte. In zunehmendem Maße werden auch teilelektrische Fahrzeuge, zum Beispiel Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge, und vollelektrische Fahrzeuge (BEV: Batterie-Electric-Vehicle) als Firmen- und Dienstwagen eingesetzt, nicht zuletzt, da diese vom Gesetzgeber steuerlich stark subventioniert werden. Bei vollelektrischen Fahrzeugen wird häufig nur an öffentlichen Ladesäulen geladen, an welchen eine entsprechende Firmen-Ladekarte vorhanden ist, wodurch der Ladevorgang eindeutig dem Dienstfahrzeug zugeordnet werden kann, analog zu klassischen Tankkarten. Jedoch wird es oftmals von Fahrern vermieden, an zum Beispiel einer heimischen Steckdose das Dienstfahrzeug zu laden, da hierbei nicht exakt dokumentiert werden kann, welche Energiemenge für das Dienstfahrzeug verwendet wurde und nicht zum Privatverbrauch gerechnet werden darf. Das Führen eines Fahrtenbuchs trägt dazu bei, dass zumindest zwischen privaten und dienstlichen Strecken unterschieden werden kann, jedoch eine exakte Ladeabrechnung an der heimischen Infrastruktur ist auch damit nicht möglich, gleichzeitig ist dies für den Fahrer sehr umständlich und aufwendig. Deshalb geschieht es nicht selten, dass zum Beispiel auch Hybridfahrzeuge mit Verbrennungsmotor als Firmenfahrzeuge ausschließlich verbrennungsmotorisch betrieben werden, da die fossile Nachtankmenge eindeutig einer Firmentankkarte und damit einem Dienstfahrzeug zugeordnet werden kann. Somit ist der eigentliche ökologische Vorteil von solchen Fahrzeugkonzepten obsolet.
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Dabei beschreibt beispielsweise die
DE 20 2018 005 499 U1 ein Fahrtenbuch für Plug-in-Hybride und Elektrofahrzeuge. Wie bereits oben erwähnt, ist das Führen eines solchen Fahrtenbuchs sehr umständlich und aufwendig und ermöglicht darüber hinaus ebenfalls keine exakte Ladeabrechnung an der heimischen Infrastruktur.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 10 2009 000 894 A1 ein Verfahren zur Ermittlung einer Benutzung einer privaten Ladestation zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines gewerblich genutzten Fahrzeugs. Dabei ist die Ladestation als eine Wandladestation mit einem Authentifizierungssystem ausgebildet, wobei mittels einer von der Wandladestation erkannten Chipkarte und/oder eines einzugebenden Pincodes die Benutzung der Ladestation als gewerbliche Nutzung erfasst wird. Dies ermöglicht zwar vorteilhafterweise eine Unterscheidung zwischen gewerblicher und privater Nutzung, nachteiligerweise erfordert dies jedoch eine spezielle Ausbildung einer Wandladestation, einschließlich des Vorsehens einer solchen Wandladestation. Ein großer Vorteil von Elektrofahrzeugen besteht jedoch gerade auch darin, dass ein solches auch an einer herkömmlichen Steckdose geladen werden kann. Möchte ein Benutzer ein Elektrofahrzeug dienstlich nutzen, so müsste er sich wiederum entsprechend zunächst eine Wandladestation installieren lassen, insbesondere mit einem speziellen Authentifizierungssystem.
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Weiterhin beschreibt die
DE 20 2015 101 557 U1 eine Ladevorrichtung für Elektrofahrzeuge, die eine Steuer- und Auswerteeinheit enthält, sowie ein Begrenzermodul zur individuellen Steuerung der jeweiligen Ausgangsleistung an einem jeweiligen der Ausgänge anhand eines dem jeweiligen Ausgang zugeordneten Begrenzungskriteriums dynamisch in Echtzeit, sowie ein Lastmodul zur individuellen Steuerung aller Ausgangsleistungen an allen Ausgängen. Dabei kann die Steuer- und Auswerteeinheit ein Wertungsmodul zur Ermittlung einer Wertinformation der an einem der Ausgänge an ein Fahrzeug während eines Ladevorgangs abgegebenen Energie in Abhängigkeit des Begrenzungskriteriums oder des Lastkriteriums enthalten. Die Wertinformation kann dabei einen Wert aus der Wertemenge „dienstliche Ladung“ oder „private Ladung“ enthalten. Diese Ladevorrichtung erfordert jedoch eine noch aufwendigere Ausgestaltung einer heimischen Lademöglichkeit, um zwischen diesen beiden Fällen unterscheiden zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die die dienstliche Nutzung von Elektro- oder Hybridfahrzeugen erleichtern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Zuordnen eines während eines ersten Ladevorgangs in einem Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs elektrisch geladenen Energiemengenteils zu einer von mehreren definierten Verbrauchsklassen wird für zumindest eine Fahrt des Kraftfahrzeugs, die mit dem Kraftfahrzeug von einer Startposition zu einer Endposition vor dem ersten Ladevorgang durchgeführt wurde, ein Fahrtparameter ermittelt, der angibt, ob die Fahrt eine Dienstfahrt ist oder nicht. Weiterhin erfolgt das Zuordnen zu der einen der mehreren definierten Verbrauchsklassen in Abhängigkeit vom ermittelten Fahrtparameter.
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Die Erfindung hat dabei zum einen den großen Vorteil, dass nicht nur der beim Laden dem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zugeführte Energiemengenteil als privat oder dienstlich klassifiziert wird, sondern dass diese Zuordnung des Energiemengenteils zur Verbrauchsklasse auf einer vorhergehenden Klassifikation einer zuvor durchgeführten Fahrt als private Fahrt oder Dienstfahrt basiert. Dies wiederum hat den enormen Vorteil, dass ein Benutzer nicht nach jeder getätigten Dienstfahrt das Fahrzeug wieder vollladen muss, um die nachgeladene Energiemenge als dienstlich spezifizieren zu können, wenn er das Fahrzeug im Anschluss privat nutzen möchte. Stattdessen kann ein Benutzer das Fahrzeug beliebig privat oder dienstlich, insbesondere zwischen aufeinanderfolgenden Ladevorgängen auch gemischt privat oder dienstlich, nutzen. Durch den Fahrtparameter kann jede getätigte Fahrt als Dienstfahrt oder nicht klassifiziert werden und entsprechend können die beim ersten Ladevorgang bezogenen Energiemengen als jeweilige Energiemengenteile den Verbrauchsklassen zugeordnet werden. Hat ein Benutzer beispielsweise beim Fahren des Kraftfahrzeugs den gesamten Energieinhalt des Energiespeichers zu 50 Prozent für dienstliche Zwecke und zu 50 Prozent für private Zwecke genutzt, so können beim anschließenden Vollladen des Energiespeichers 50 Prozent der nachgeladenen Energiemenge dem privaten Verbrauch und 50 Prozent dem dienstlichen Verbrauch zugeordnet werden. Dies ermöglicht deutlich mehr Flexibilität bei der Nutzung elektrischer Dienstfahrzeuge und steigert vor allem auch den Komfort für einen Benutzer, was den Einsatz von Elektrofahrzeugen als Dienstfahrzeuge wiederum deutlich attraktiver macht. Ein besonders großer Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, dass das beschriebene Verfahren unabhängig von einer speziellen Ausbildung einer heimischen Lademöglichkeit umgesetzt werden kann. Das Verfahren kann beispielsweise durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder der Steuereinrichtung einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel einem Internetserver, implementiert sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug selbst den Fahrtparameter einer getätigten Fahrt erfassen und beim anschließenden Laden des Energiespeichers in Abhängigkeit vom ermittelten Fahrtparameter den nachgeladenen Energiemengenteil einer von mehreren definierten Verbrauchsklassen zuordnen. Die Zuordnung kann dann beispielsweise wiederum an eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden, die eine entsprechende Auswertung vornehmen kann. Eine solche Datenverarbeitungseinrichtung kann zum Beispiel einem Stromversorger zugeordnet sein, einem Arbeitgeber, einer stattlichen Einrichtung oder im Allgemeinen einem privaten Serviceprovider. Darauf basierend kann eine genaue Auswertung erfolgen, welcher beim Ladevorgang bezogener Strommengenanteil dem privaten Verbrauch zuzuordnen ist, und welcher einem dienstlichen Verbrauch. Ein Benutzer kann also sein Dienstfahrzeug problemlos auch an der heimischen Steckdose ohne spezielle Ladestation laden, während das Kraftfahrzeug und/oder die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung die beschriebene Auswertung vornehmen. Das beschriebene Verfahren lässt sich darüber hinaus auch für Ladevorgänge an öffentlichen Ladestationen verwenden, zeigt seine besonders großen Vorteile jedoch gerade beim Laden an einer privaten Ladestelle, wie einem privaten Stromanschluss, der optional auch von einer privaten Wallbox bereitgestellt werden kann, aber nicht notwendigerweise muss. So können vorteilhafterweise auch Personen bequem einen elektrifizierten Dienstagen nutzen, selbst wenn diese privat gar kein Elektrofahrzeug oder entsprechend besonders ausgebildete private Lademöglichkeiten haben.
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Unter einem Ladevorgang soll dabei das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers, wie beispielsweise einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Hierzu wird elektrische Energie in Form von Strom dem Energiespeicher zugeführt. Der Energiespeicher ist, wie bereits erwähnt, vorzugsweise als Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der beim ersten Ladevorgang geladene Energiemengenteil muss dabei nicht notwendigerweise identisch mit der gesamten während des Ladevorgangs vom Energiespeicher bezogenen Energiemenge sein. Dieser Energiemengenteil kann, wie der Name schon sagt, auch nur einen Teil dieser gesamten während des Ladevorgangs bezogenen Energiemenge darstellen. Die Startposition und die Endposition der durchgeführten Fahrt sind dabei als geografische Positionen des Kraftfahrzeugs zu Beginn der Fahrt und am Ende der Fahrt zu verstehen.
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Dabei können einzelne Abschnitte einer Route von einem Start zu einem Ende zwischen Zwischenstopps ebenfalls als einzelne Fahrten definiert sein. Mit anderen Worten muss zwischen dem Ende einer Fahrt, welches die Endposition definiert, und dem Beginn einer Folgefahrt, welcher die Startposition dieser Folgefahrt definiert, nicht notwendigerweise ein Abschalten des Motors und/oder der Zündung des Kraftfahrzeugs stattgefunden haben. Mit anderen Worten kann als Fahrt auch ein beliebig kleiner Routenabschnitt entlang einer Route des Kraftfahrzeugs definiert sein. Die Ermittlung des Fahrtparameters kann dabei sowohl vor der Fahrt erfolgen, während der Fahrt oder auch nach der Fahrt. Dabei kann dieser Fahrtparameter sowohl automatisch vom Kraftfahrzeug ermittelt werden als auch von einem Benutzer vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Benutzer zu Beginn einer Fahrt angeben, zum Beispiel über eine geeignete Bedienschnittstelle wie zum Beispiel ein mobiles Kommunikationsgerät oder eine Bedienschnittstelle im Kraftfahrzeug selbst, dass es sich bei der folgenden Fahrt um eine Dienstfahrt handelt. Eine solche Angabe kann der Benutzer auch nachträglich nach einer durchgeführten Dienstfahrt machen. Auch kann das Kraftfahrzeug beispielsweise im Rahmen eines lernenden Verfahrens typische dienstlich genutzte Strecken erlernen und letztendlich automatisch eine Klassifikation von Fahrten als Dienstfahrten oder privaten Fahrten vornehmen. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, auf Basis des Fahrtparameters zunächst eine vom Fahrzeug ausgeführte Fahrt als dienstlich oder privat zu klassifizieren. Der Fahrtparameter gibt sozusagen die Klasse an, in die die betreffende Fahrt klassifiziert wurde. Abhängig von der Fahrtklasse, die einem jeweilige Einsatzzweck zugeordnet ist, können dann entsprechend die nachgeladenen Energiemengenteile den jeweiligen Verbrauchsklassen zugeordnet werden.
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Dabei ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine erste der mehreren definierten Verbrauchsklassen eine Dienst-Verbrauchsklasse für Dienstfahrten darstellt und eine zweite der definierten Verbrauchsklassen eine Privat-Verbrauchsklasse für private Fahrten darstellt. Somit kann also vorteilhafterweise ein Energiemengenteil, der beim ersten Ladevorgang geladen wird, abhängig von einer zuvor durchgeführten Fahrt und deren Klassifikation entsprechend als dienstlicher Verbrauch oder privater Verbrauch klassifiziert werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und komfortable Dokumentation von Dienstfahrten und korrespondierenden Energiemengen, was eine korrekte Abrechnung der jeweiligen Verbräuche ermöglicht.
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Dabei stellt es eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn für die mindestens eine Fahrt eine Energiemenge ermittelt wird, die bei der Fahrt von der Startposition zur Endposition verbraucht wurde, wobei die ermittelte Energiemenge als der Energiemengenteil in Abhängigkeit vom Fahrtparameter der Verbrauchsklasse zugeordnet wird. Mit anderen Worten ist es möglich, die für eine betreffende Fahrt verbrauchte Energiemenge zu ermitteln. Auf Basis der Ermittlung dieser Energiemenge kann entsprechend genau definiert werden, welcher nachgeladene Energiemengenteil entsprechend als dienstlicher Verbrauch oder privater Verbrauch klassifiziert und dokumentiert werden muss. Eine solche Ermittlung einer bei einer Fahrt verbrauchten Energiemenge lässt sich auf besonders einfache Weise zum Beispiel im Kraftfahrzeug selbst umsetzen. Dieses kann zum Beispiel an der Startposition den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers ermitteln, entsprechend auch an der Endposition der Fahrt. Durch Bildung der Differenz und in Kenntnis der Kapazität des Energiespeichers kann einfach die Energiemenge, die während der Fahrt verbraucht wurde, ermittelt werden. Entsprechend ist es also nicht erforderlich, dass beispielsweise nach jeder getätigten Dienstfahrt das Fahrzeug beziehungsweise dessen Energiespeicher wieder vollgeladen wird, selbst wenn ein Laden noch gar nicht nötig wäre, um die nachgeladene Energiemenge eindeutig der Dienstfahrt zuordnen zu können. Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, gleich während mehrerer Fahrten, die auch gemischt dienstlich und privat sein können, die jeweils verbrauchten Energiemengen zu ermitteln und zu speichern. Somit lässt sich exakt ermitteln, welcher Anteil der insgesamt für die Fahrten verbrauchten Energiemenge einer Dienstfahrt zuzuordnen ist und einer privaten Fahrt. Dies kann entsprechend bei einem nachfolgenden Ladevorgang, wie dem ersten Ladevorgang, bei der Zuordnung jeweiliger Energiemengenteile und deren Klassifikation zu den jeweiligen Verbrauchsklassen berücksichtigt werden.
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Entsprechend stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn für den Fall, dass seit einem zweiten Ladevorgang, der einen letzten Ladevorgang vor dem ersten Ladevorgang darstellt, bis zum ersten Ladevorgang mehrere Fahrten von jeweiligen Startpositionen zu jeweiligen Endpositionen mit dem Kraftfahrzeug durchgeführt wurden, für jede der Fahrten der zugeordnete Fahrtparameter und die für die jeweilige Fahrt verbrauchte Energiemenge ermittelt wird, wobei die beim ersten Ladevorgang insgesamt geladene Gesamtenergiemenge in eine oder mehrere Energiemengenteile gegliedert wird, die in vorgebbarer Reihenfolge zumindest zu manchen der für die jeweiligen Fahrten ermittelten Energiemengen korrespondieren, wobei die jeweiligen der einen oder mehreren Energiemengenteile jeweils einer der Verbrauchsklassen zugeordnet werden in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrtparameter der Fahrt, auf der die zum jeweiligen Energiemengenteil korrespondierende Energiemenge verbraucht wurde.
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Werden beispielsweise zwischen zwei Ladevorgängen zwei Fahrten durchgeführt, eine Dienstfahrt und eine private Fahrt, wobei während der Dienstfahrt 15 Kilowattstunden verbraucht wurden und während der privaten Fahrt 25 Kilowattstunden, und wird das Kraftfahrzeug anschließend im ersten Ladevorgang mit 40 Kilowattstunden geladen, so können 15 Kilowattstunden als erster Energiemengenteil der Dienst-Verbrauchsklasse zugeordnet werden, und 25 Kilowattstunden als zweiter Energiemengenteil der Privat-Verbrauchsklasse. Es ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, dass genauso viel Energie nachgeladen wird, wie zuvor zwischen den beiden Ladevorgängen verbraucht wurde. Wird beispielsweise weniger Energie nachgeladen, zum Beispiel nur 30 Kilowattstunden, so kann eine Verrechnung mit den jeweiligen verbrauchten Energiemengen auf den jeweiligen Fahrten nach einer vorgebbaren Reihenfolge erfolgen, zum Beispiel einer zeitlich chronologischen Reihenfolge der Durchführung der Fahrten und/oder abhängig von der Fahrtklasse dienstlich oder privat, zum Beispiel zunächst die Dienstfahrten. So können beispielsweise zunächst die ersten 15 Kilowattstunden der Dienst-Verbrauchsklasse zugeordnet werden. Die verbleibenden 15 Kilowattstunden können der Privat-Verbrauchsklasse zugeordnet werden und die verbleibenden noch nicht berücksichtigten 10 Kilowattstunden können für den nächsten Ladevorgang als noch zu verrechnende private Energiemenge gespeichert werden. Werden dann wiederum Fahrten durchgeführt und das Fahrzeug erneut geladen, so können diese verbleibenden 10 Kilowattstunden beim Nachladen zunächst als Privatverbrauch der Privat-Verbrauchsklasse zugeordnet werden, und dann wiederum die verbleibenden Fahrten entsprechend ihres Fahrtparameters abgerechnet beziehungsweise hinsichtlich ihrer korrespondierenden Nachlademengen dokumentiert werden.
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Bei einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ermittelt eine Steuereinrichtung unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks in Abhängigkeit von historischen Fahrtdaten selbsttätig den Fahrtparameter für die mindestens eine Fahrt. Dies ist besonders vorteilhaft, da so, zumindest nach einer bestimmten Einlernphase oder Trainingsphase eines solchen künstlichen neuronalen Netzwerks, die Steuereinrichtung bei jeder Fahrt selbst, das heißt unabhängig von irgendeiner diesbezüglichen Benutzereingabe, ermitteln kann, ob es sich bei dieser Fahrt um eine Dienstfahrt oder private Fahrt handelt. Dies ist für einen Benutzer besonders komfortabel, da er nicht jede Fahrt manuell als Dienstfahrt oder private Fahrt klassifizieren muss. Nichtsdestoweniger ist dies für eine Trainingsphase eines solchen künstlichen neuronalen Netzwerks sehr vorteilhaft.
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Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn in einer Trainingsphase des künstlichen neuronalen Netzwerks für die mindestens eine Fahrt von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs mittels einer Benutzereingabe vorgegeben wird, ob die Fahrt eine Dienstfahrt oder eine private Fahrt ist, wobei in Abhängigkeit von der erfassten Benutzereingabe der Fahrtparameter für die Fahrt von der Steuereinrichtung festgelegt wird. Die Benutzereingabe kann dabei vor der Fahrt, während der Fahrt oder auch nach einer Fahrt erfolgen. Bevorzugt ist es dann, dass die Benutzereingabe unmittelbar vor der Fahrt oder unmittelbar nach der Fahrt erfolgt, insbesondere ohne dass zwischendurch eine weitere Fahrt stattgefunden hat. Diese zeitliche Nähe der Benutzereingabe zur Fahrt verhindert versehentliche Fehleingaben. Beispielsweise kann der Fahrer über ein Interface im Fahrzeug, zum Beispiel einem MMI, das heißt einem Mensch-Maschinen-Interface, oder einer Applikation auf einem mobilen Endgerät, wie zum Beispiel einem Smartphone, vor Fahrtbeginn angeben, zum Beispiel mit einer Eingabemaske, ob es sich bei der im Anschluss folgenden Fahrt um eine dienstliche oder private Fahrt handelt. Alternativ kann auch nach der Fahrt festgelegt werden, um welche Art von Fahrt es sich gehandelt hat. Der Vorgang wird bei jeder neuen Fahrt wiederholt. Diese Daten können dann über ein Fahrzeugbussystem zur Steuereinrichtung übertragen werden, die eine zentrale Recheneinheit im Kraftfahrzeug darstellt. Während der Fahrt kann die Strecke und der damit verbundene Verbrauch erfasst und ebenfalls in der Steuereinrichtung gespeichert werden, sodass über alle Fahrten hinweg eine tabellarische Auflistung hinsichtlich der gefahrenen Strecke, dem Einsatzzweck, dem Routenverlauf und gegebenenfalls weiterer Parameter entsteht. Mithilfe eines durch das neuronale Netzwerk umgesetzten selbstlernenden Algorithmus in der Steuereinrichtung kann das Fahrzeug darüber hinaus mit jeder manuellen Eingabe vor Fahrtbeginn und/oder nach Fahrtende hinzulernen. Anhand eines Bewegungsprofils des Kraftfahrzeugs, welches ebenfalls gespeichert werden kann, und der durch den Fahrer erfolgten Angaben durch die Benutzereingabe, ob es sich bei einer Strecke um eine dienstliche oder private Fahrt handelt, kann der Algorithmus immer exakter selbstständig den Einsatzzweck bestimmen. Beispielsweise ist der tägliche Weg zur Arbeit, die Fahrt zum Kindergarten oder zur Schule sehr schnell erlernbar. Anhand dieses Algorithmus erfolgt nach einer gewissen Zeit die Abrechnung und Rückvergütung komplett automatisch, ohne dass der Fahrer eine manuelle Eingabe tätigen muss. Erkennt der Algorithmus, der durch das künstliche neuronale Netzwerk implementiert ist, beispielsweise einen Einsatzzweck, das heißt dienstlich oder privat, nicht, kann nach Fahrtende durch die Steuereinrichtung eine entsprechende Abfrage, zum Beispiel im MMI oder einer mobilen App, gestartet werden, auf die der Fahrer antworten kann, indem er seinerseits wieder die Benutzereingabe zur Spezifikation der Fahrt als dienstlich oder privat tätigt. Auch für den Fall, dass das Fahrzeug selbsttätig den Einsatzzweck erkennt, kann der erkannte Einsatzzweck dem Fahrer zur Verifikation angezeigt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass dieser nur für den Fall, dass der Einsatzzweck falsch erkannt wurde, eine Korrektur vornimmt beziehungsweise vornehmen muss.
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Die oben genannten historischen Fahrtdaten, auf Basis von welchen das künstliche neuronale Netzwerk den Fahrtparameter für die mindestens eine Fahrt ermitteln kann, können dabei also sowohl die jeweiligen Startpositionen und Endpositionen der jeweiligen Fahrten darstellen, sowie auch das Bewegungsprofil einer jeweiligen Fahrt, das heißt der Positionsverlauf von der Startposition bis zur Endposition einschließlich optionaler Zeitdaten, das heißt sozusagen die Trajektorie in Abhängigkeit von der Zeit. Unter Fahrtdaten fallen auch zuvor vom Benutzer getätigte Benutzereingaben zur Klassifizierung der entsprechend gefahrenen Fahrten als dienstlich oder privat.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Daten betreffend den Fahrtparameter für die mindestens eine Fahrt und/oder die bei der mindestens einen Fahrt verbrauchte Energiemenge und/oder der Energiemengenteil und/oder die dem Energiemengenteil zugeordnete Verbrauchsklasse von einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt und an eine kraftfahrzeugexterne zentrale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere einen Internetserver, übermittelt, welche mindestens eine Aktion in Abhängigkeit von den übermittelten Daten ausführt. Bei der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung kann es sich um die eingangs bereits erwähnte zentrale Datenverarbeitungseinrichtung handeln. Die oben genannten Daten können dabei alle oder teilweise durch eine Steuereinrichtung im Kraftfahrzeug ermittelt werden. Teile dieser Daten können aber auch von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt werden. Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug die Verbrauchsdaten einer Fahrt erfasst, sowie die Streckendaten, während die Klassifikation als Dienstfahrt oder private Fahrt von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt wird. Auch können Angaben bezüglich der bei einem Ladevorgang nachgeladenen Energiemengen an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden. Basierend auf den getätigten Fahrten und deren Klassifikation sowie deren zugeordneten verbrauchten Energiemengen kann die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung die Energiemengenteile der nachgeladenen Energiemenge den jeweiligen Verbrauchsklassen zuordnen. Zudem kann die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung auch eine oder weitere Aktionen in Abhängigkeit von den übermittelten Daten ausführen, zum Beispiel diese auf Anfrage wiederum an ein Endgerät übermitteln, um beispielsweise die Ergebnisse der zugeordneten Verbrauchsklassen anzuzeigen. Es kann auch eine Kostenaufstellung und Kostenauswertung ermittelt werden, insbesondere mit einer Einteilung der Kosten in privat zu tragende Kosten und vom Arbeitgeber zu tragende Kosten.
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Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Verbrauchsklasse, welcher der Energiemengenteil zugeordnet wurde, durch ein Ausgabemittel ausgegeben wird und/oder für den Fall, dass innerhalb eines bestimmten Zeitraums mehrere geladene Energiemengenteile einer der mehreren Verbrauchsklassen zugeordnet wurden, die den jeweiligen Verbrauchsklassen zugeordneten Energiemengenteile ausgegeben werden, insbesondere für eine jeweilige der Verbrauchsklassen aufsummiert. So kann zum Beispiel in einem vorgegebenen Zeitraum der privat verbrauchte Energiemengenteil und dienstlich verbrauchte Energiemengenteil ermittelt und aufsummiert werden und als Ergebnis ausgegeben werden. So lässt sich vorteilhafterweise automatisch ermitteln, welcher Anteil einer Energiespeicherladung dienstlich und welcher privat verbraucht wurde. Zusätzlich kann auch eine Kostenrechnung der beim ersten Ladevorgang entstandenen Stromkosten in Abhängigkeit von der Verbrauchsklasse erstellt werden. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine automatische und korrekte Abrechnung, was für einen Benutzer besonders komfortabel ist und die Nutzung eines elektrischen Dienstwagens sehr attraktiv macht.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung zum Zuordnen eines während eines ersten Ladevorgangs in einem Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs elektrisch geladenen Energiemengenteils zu einer von mehreren definierten Verbrauchsklassen. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, für zumindest eine Fahrt des Kraftfahrzeugs, die mit dem Kraftfahrzeug von einer Startposition zu einer Endposition vor dem ersten Ladevorgang durchgeführt wurde, einen Fahrtparameter zu ermitteln, der angibt, ob die Fahrt eine Dienstfahrt ist oder nicht, und den Energiemengenteil zu der einen der mehreren definierten Verbrauchsklassen in Abhängigkeit vom ermittelten Fahrtparameter zuzuordnen.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen.
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Des Weiteren soll auch eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Eine solche zentrale Datenverarbeitungseinrichtung kann zum Beispiel als Internetserver ausgebildet sein.
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Im Allgemeinen soll auch eine Steuereinrichtung zur Erfindung gehörend angesehen werden, die dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eines seiner Ausführungsformen auszuführen.
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Zu der Erfindung gehört im Allgemeinen also auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug und/oder für die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und des Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und des Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Speichers der Steuereinrichtung aus 1 mit darin abgelegten Daten jeweiliger vom Kraftfahrzeug ausgeführte Fahrten betreffend; und
- 3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs aus 1, wie es an einer privaten Ladestelle geladen wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Steuereinrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 ist als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weist eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie 14, als Energiespeicher auf. Um die Hochvoltbatterie 14 zu laden, umfasst das Kraftfahrzeug 10 zudem eine Ladedose 16, die über ein entsprechendes Ladekabel mit einer Energiequelle koppelbar ist, sowie ein Ladegerät 18, das auch als On-Bord-Charger bezeichnet wird. Dieses Ladegerät 18 steuert dabei den Ladevorgang zum elektrischen Laden des Energiespeichers 14. Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 10 auch eine Benutzerschnittstelle 20, zum Beispiel ein Multi-Media-Interface (MMI). Weiterhin ist auch ein Fahrzeugbus 22 als Teil des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Dieser kann wiederum eines oder mehrere weitere Steuergeräte 24 und/oder ein Gateway 26 zum Koppeln unterschiedlicher Teilnetze des Fahrzeugs 10 aufweisen.
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In zunehmendem Maße werden solche Fahrzeuge wie in 1 dargestellt, das heißt teilelektrische Fahrzeuge und vollelektrische Fahrzeuge, als Firmen- und Dienstwagen eingesetzt. Der Benutzer eines solchen Dienstwagens muss diesen jedoch von Zeit zu Zeit laden. Dabei besteht das Problem, dass vor allem die Zuordnung zum Einsatzzweck der nachgeladenen Energiemenge in die Hochvoltbatterie bei elektrischen Fahrantrieben an der nicht-öffentlichen Infrastruktur, zum Beispiel einer heimischen Steckdose oder Wallbox, dabei aktuell sehr schwierig bis gar nicht möglich ist. Es fehlt ein Automatismus, der erkennt, ob es sich um ein Dienst- oder Privatfahrzeug und um eine geschäftliche oder privat zurückgelegte Strecke gehandelt hat. Demzufolge ist es bisher kaum möglich, die nachgeladene Energiemenge entsprechend korrekt abzurechnen, sodass dadurch dem Fahrer eines Dienstfahrzeugs finanzielle Einbußen, vor allem beim heimischen Laden, entstehen. Deshalb geschieht es nicht selten, dass zum Beispiel Plug-in-Hybrid-Firmenfahrzeuge ausschließlich verbrennungsmotorisch betrieben werden, da die fossile Nachtankmenge eindeutig einer Firmenkarte und damit einem Dienstfahrzeug zugeordnet werden kann. Somit ist der eigentliche ökologische Vorteil von solchen Fahrzeugkonzepten obsolet. Bei vollelektrischen Fahrzeugen wird häufig nur an öffentlichen Ladesäulen geladen, an welchen eine entsprechende Firmenladekarte vorhanden ist, wodurch der Ladevorgang eindeutig dem Dienstfahrzeug zugeordnet werden kann, analog zur klassischen Tankkarte. Dies schränkt jedoch die Lademöglichkeiten deutlich ein. Das Führen eines Fahrtenbuchs trägt dazu bei, dass zumindest zwischen privaten und dienstlichen Strecken unterschieden werden kann, jedoch ist auch hier eine exakte Ladeabrechnung an der heimischen Infrastruktur damit ebenfalls nicht möglich, und gleichzeitig ist dies für den Fahrer sehr umständlich und aufwendig.
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Die Erfindung ermöglicht es nun vorteilhafterweise, ein System bereitzustellen, zum Beispiel im Fahrzeug 10 oder fahrzeugextern auf einer zentralen Datenverarbeitungseinheit, die im Folgenden auch als zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 28 bezeichnet wird und welche erfasst, ob es sich um eine private oder dienstliche Fahrt handelt. Anhand dieser Daten kann beim anschließenden Ladevorgang automatisch die nachgeladene Energiemenge den einzelnen Einsatzzwecken und Verbräuchen zugeordnet werden. Das System kann dabei so ausgeführt sein, dass es zunächst manuell vom Fahrer mitgeteilt bekommt, wenn es sich um eine dienstliche oder private Fahrt handelt. Ein selbstlernender Algorithmus kann mit zunehmender Nutzung immer genauer bestimmen, zu welchem Einsatzzweck das Fahrzeug 10 verwendet wurde, sodass der Fahrer immer seltener manuelle Informationen zusteuern muss. Nach einer gewissen Zeit können damit nahezu alle Fahrten und Ladevorgänge automatisch abgerechnet werden. Dies wird nun nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Wie bereits erwähnt, umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Benutzerschnittstelle 20. Über ein solches Interface im Fahrzeug 10 oder zusätzlich oder alternativ über eine Applikation auf einem mobilen Endgerät kann der Fahrer zum Beispiel vor Fahrtbeginn angeben, ob es sich bei der im Anschluss folgenden Fahrt um eine dienstliche oder private Fahrt handelt. Der Vorgang wird bei jeder neuen Fahrt wiederholt. Eine solche Benutzervorgabe kann zudem zu einer jeweiligen Fahrt von der Steuereinrichtung 12 erfasst und gespeichert werden, insbesondere in einem Speicher 12a der Steuereinrichtung 12, welcher in 2 schematisch dargestellt ist. Die von der Steuereinrichtung 12 gespeicherten Daten sind hierbei in tabellarischer Form, d.h. als Tabelle 13, exemplarisch dargestellt. F bezeichnet dabei die jeweilige vom Kraftfahrzeug 10 getätigte Fahrt. Zu jeder getätigten Fahrt F können also korrespondierende Daten im Speicher 12a abgelegt werden. Z bezeichnen hierbei Zeitdaten. Diese können zum Bespiel das Datum und die Urzeit der Fahrt F bzw. des Fahrtbeginns und/oder des Endes sein. P bezeichnet dabei den Fahrtparameter, der angibt, ob es sich bei der Fahrt F um eine dienstliche Fahrt d oder private Fahrt p handelt. Entsprechend spezifiziert also der Fahrtparameter P den Einsatzzweck der jeweiligen Fahrt F. Der Fahrtparameter P kann also wie beschrieben initial über die getätigte Benutzereingabe über die Benutzerschnittstelle 20 von der Steuereinrichtung 12 erfasst werden und ebenfalls zur betreffenden Fahrt F abgespeichert werden. Während der Fahrt werden die Strecke und der damit verbundene Verbrauch von der Steuereinrichtung 12 erfasst und ebenfalls im Speicher 12a der Steuereinrichtung 12 gespeichert. Die Streckendaten sind dabei in 2 mit S bezeichnet und können zum Beispiel den Routenverlauf R der jeweiligen gefahrenen Strecke zur jeweiligen Fahrt F angeben, sowie auch optional die Streckenlänge in Kilometer km. Zudem ist in 2 der einer jeweiligen Fahrt F zugeordnete Verbrauch mit V bezeichnet und kann beispielsweise in Kilowattstunden kWh angegeben sein. Auch weitere zusätzliche, hier nicht explizit dargestellte Parameter können zu den jeweiligen Fahrten optional gespeichert werden. Über alle Fahrten F hinweg kann hierdurch also eine tabellarische Auflistung hinsichtlich der gefahrenen Strecke in Form der Streckendaten S, dem Einsatzzweck, der durch den Fahrtparameter P spezifiziert wird, dem Routenverlauf R, der ebenfalls durch die Streckendaten S angegeben wird, der bei der jeweiligen Fahrt F verbrauchten Energiemenge V, und gegebenenfalls weitere Parameter bereitgestellt werden. Ist die Fahrt beendet und soll der Energiespeicher 14 beispielsweise geladen werden, so kann der Fahrer das Fahrzeug 10 an einer Ladestelle 30 (vergleiche 3) laden.
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3 zeigt hierzu exemplarisch das Kraftfahrzeug 10 aus 1, wie es an einer heimischen Ladestelle 30, zum Beispiel eine private Wallbox oder Steckdose, zum Laden angesteckt ist. Diese Ladestelle 30 ist also Teil einer heimischen Infrastruktur des Fahrers. Beim Laden fließt ein Ladestrom I von der Infrastruktur 32 über die Ladestelle 30, über ein Ladekabel 34 und den Ladestecker 36 in die Hochvoltbatterie 14 des Fahrzeugs 10. Das Ladekabel 34 kann dabei eine Benutzerschnittstelle 38, zum Beispiel in Form eines In-Cable-Control-and-Protection-Device aufweisen, über welches Ladedaten anzeigbar sind. Mithilfe der in der Steuereinrichtung 12 abgelegten Tabelle wie zu 2 beschrieben kann durch die Steuereinrichtung 12 eindeutig zugeordnet werden, welcher nachgeladene Energieinhalt der Hochvoltbatterie 14 des Fahrzeugs 10 für dienstliche oder private Fahrten F genutzt wurde. Damit kann die nachgeladene Gesamtenergiemenge in entsprechende Energiemengenteile E1, E2 gegliedert werden, wobei im Beispiel in 3 der erste Energiemengenteil E1 der Klasse K1 für dienstliche Fahrten zugeordnet ist und der zweite Energiemengenteil E2 der zweiten Klasse K2 für private Fahrten. Diese Informationen können zudem über eine entsprechende Funkschnittstelle 40 des Kraftfahrzeugs 10 an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 28 übertragen werden. Gleichzeitig übermittelt in diesem Beispiel auch die heimische Infrastruktur 32, zum Beispiel ebenfalls über eine geeignete Funkschnittstelle 42, die abgegebene Gesamtenergiemenge an die zentrale Verarbeitungseinrichtung 28. Dort findet anschließend eine automatische Berechnung der zu entrichtenden Stromkosten für Arbeitgeber und Arbeitnehmer statt. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 28 kann beim Energieversorger, beim Arbeitgeber oder einer staatlichen Einrichtung verortet sein.
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Mithilfe eines selbstlernenden Algorithmus, der zum Beispiel in der Steuereinrichtung 12 implementiert sein kann, lernt das Fahrzeug 10 mit jeder manuellen Eingabe des Fahrers vor Fahrtbeginn und/oder nach Fahrtende zur Spezifikation des Fahrtparameters P hinzu. Anhand des Bewegungsprofils, das aus den historischen Fahrtdaten S abgeleitet werden kann, und der durch den Fahrer erfolgten Angaben zur Spezifikation des Fahrtparameters P, ob es sich bei einer Strecke beziehungsweise Fahrt F um eine dienstliche oder private Fahrt F handelt, kann der Algorithmus immer exakt selbstständig den Einsatzzweck, definiert über den Parameter P, bestimmen. Beispielsweise ist der tägliche Weg zur Arbeit, die Fahrt zum Kindergarten oder Schulen sehr schnell erlernbar. Mit anderen Worten kann der Algorithmus letztendlich den Fahrtparameter P bei jeder Fahrt F selbsttätig ohne Interaktion durch den Fahrer ermitteln. Anhand dieses Algorithmus erfolgt nach einer gewissen Zeit die Abrechnung und Rückvergütung komplett automatisch, ohne dass der Fahrer eine manuelle Eingabe tätigen muss. Erkennt der Algorithmus beispielsweise einen Einsatzzweck nicht, kann nach Fahrtende durch die Recheneinheit, zum Beispiel die Steuereinheit 12, eine entsprechende Abfrage zum Beispiel im MMI 20 oder einer mobilen App gestartet werden, die der Fahrer beantworten kann, um den Parameter P für die entsprechende Fahrt F manuell festzulegen.
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Als weitere Variante der Realisierung dieses Verfahrens können die Rechenoperationen, die vorliegend im Zusammenhang mit der Steuereinrichtung 12 des Kraftfahrzeugs 10 beschrieben wurden, auch vom Fahrzeug ausgelagert sein und auf einer weiteren, im Internet befindlichen Datenverarbeitungseinheit erfolgen, zum Beispiel wie der beschriebenen Datenverarbeitungseinrichtung 28 oder einer davon separaten weiteren Datenverarbeitungseinrichtung.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung zweckgebundener Verbräuche und Nachlademengen bei elektrischen Fahrantrieben bereitgestellt werden kann, welches eine eindeutige und valide Zuordnung von privaten und dienstlichen Fahrten zum Fahrzeug ermöglicht. Dadurch kann eine exakte Aufteilung der nachgeladenen Energiemenge durchgeführt werden und somit im Anschluss automatisch eine entsprechende Abrechnung stattfinden. Der Fahrer hat somit keine finanziellen Einbußen mehr, auch wenn er beispielsweise an der heimischen Infrastruktur lädt. Mithilfe des selbstlernenden Systems müssen im Laufe der Zeit dem Fahrzeug immer seltener manuelle Informationen mitgeteilt werden. Somit erfolgt die Ermittlung und Berechnung der nachgeladenen Energie hinsichtlich Einsatzzweck komplett automatisch. Es gibt damit keinen Grund mehr, warum der Fahrer sein Fahrzeug nicht an der heimischen Infrastruktur aufladen sollte, selbst wenn es sich um ein Dienstfahrzeug handelt. Demzufolge werden auch teilelektrische Fahrzeuge ökologischer betrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202018005499 U1 [0003]
- DE 102009000894 A1 [0004]
- DE 202015101557 U1 [0005]
