DE102022204771A1 - Verfahren zum Verwalten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge - Google Patents

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Stefan Kueperkoch
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Abstract

Verfahren zum Verwalten von Ladestationen (14) für Elektrofahrzeuge (10), bei dem für ein Elektrofahrzeug (10) Informationen erfasst werden, die den Fahrzeugtyp des Elektrofahrzeugs (10), einen Ladestatus des Elektrofahrzeugs (10), eine Position des Elektrofahrzeugs (10) und Daten zu Ladestationen (14) betreffen, und auf Grundlage der erfassten Informationen eine geeignete der Ladestationen (14) ausgewählt und dem Elektrofahrzeug (10) zugewiesen wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Anzahl an elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, die hierin auch als Fahrzeuge mit Elektroantrieb oder Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, nimmt stetig zu. So wurden in Deutschland im Jahr 2019 mehr als 63.000 Personenkraftwagen (Pkw) mit reinem Elektroantrieb zugelassen.
  • Zum Laden der Energiespeicher bzw. Batterien von Elektrofahrzeugen sind Ladestationen vorgesehen. Diese sind in ihrer Bauweise häufig einer Zapfsäule für Kraftstoffe nachempfunden.
  • Mit zunehmender Anzahl an Elektrofahrzeugen steigt auch der Bedarf an Ladestationen, die möglichst flächendeckend bereitgestellt werden sollten. Dies ist insbesondere für Fernreisen, wie bspw. Geschäftsreisen, Reisen zur Urlaubszeit usw., von Bedeutung. Um die Reisezeit für den Fahrer möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, bei Bedarf schnell eine passende und örtlich günstig gelegene Ladestation finden zu können. Diese sollte auch frei sein, um Wartezeiten zu vermeiden. Insbesondere zu Stoßzeiten ist dies jedoch ohne weitere Maßnahmen und Hilfsmittel schwierig zu realisieren.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Anordnung nach Anspruch 9 vorgeschlagen. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
  • Das beschriebene Verfahren dient zum Verwalten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Bei dem Verfahren werden für ein Elektrofahrzeug Informationen erfasst, die den Fahrzeugtyp des Elektrofahrzeugs, einen Ladestatus des Elektrofahrzeugs und eine Position des Elektrofahrzeugs und Daten von Ladestationen betreffen. Auf Grundlage der erfassten Informationen wird eine geeignete Ladestation ausgewählt und dem Elektrofahrzeug zugewiesen. Geeignet ist eine Ladestation dann, wenn diese für das Elektrofahrzeug rechtzeitig erreichbar ist und ggf. auch zur betreffenden Zeit frei ist.
  • Das Verfahren kann bspw. durch den Fahrer des Elektrofahrzeugs ausgelöst werden, der bspw. erkennt, dass ein Laden des Energiespeichers in näherer Zukunft erforderlich ist. Alternativ kann das Verfahren aber auch durch das Fahrzeug selbst ausgelöst werden, wenn dieses ein Erfordernis zum Laden des Energiespeichers erkennt oder auch eine erbrachte Fahrleistung nach dem letzten Laden auf ein solches Erfordernis hinweist.
  • Die Informationen zum Fahrzeugtyp können insbesondere auch Daten zu dem verwendeten Energiespeicher im Fahrzeug betreffen. Der Ladestatus kann bspw. durch Messen direkt bestimmt werden oder durch ein Abschätzen bzw. Berechnen unter Berücksichtigung der erbrachten Fahrleistung nach dem letzten Laden ermittelt werden.
  • Das vorgestellte Verfahren wird für ein Elektrofahrzeug durchgeführt, wobei dieses als Fahrzeug, das als Antrieb nur über einen Elektromotor verfügt, oder als Hybridfahrzeug, das neben dem Elektroantrieb noch über einen weiteren Antrieb verfügt, ausgebildet sein kann.
  • Das vorgestellte Verfahren verwendet in Ausgestaltung einen cloudbasierten Dienst, der unter Berücksichtigung des Fahrzeugtyps, des aktuellen Ladestatus, der gewählten Route, ggf. mit aktuellen Verkehrs- und Wetterdaten, und der aktuellen Daten der Ladestationen mit aktuellen oder prädizierten Auslastungen eine geeignete Ladestation identifiziert und diese zuweist.
  • Unter einer Cloud wird die internetbasierte Bereitstellung von Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungssoftware als Dienstleistung verstanden. Zugriff auf die Cloud erfolgt über Programme auf den zugreifenden Recheneinheiten, den Clients, und über Webbrowser.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass der Fahrer oder auch das Fahrzeug selbst eine Reservierung vornimmt, so dass sichergestellt ist, dass die Ladestation auch frei ist bzw. bleibt. Diese Reservierung kann folgende Informationen umfassen: Ladesäule, Fahrzeug, ggf. auch Fahrzeugtyp, Uhrzeit und ggf. die gewünschte Lademenge.
  • Das vorgestellte Verfahren kann zudem die gewählte Route, aktuelle Verkehrsinformationen und den Ladezustand des Fahrzeugs nutzen, um vorherzusagen bzw. zu prädizieren, wann der Besuch einer Ladestation erforderlich und sinnvoll ist und wo es geeignete Ladestationen entlang der Strecke gibt. In Ausgestaltung wird über die Cloud abgefragt, welche dieser Ladestationen aktuell frei sind bzw. zur geschätzten Ankunftszeit vermutlich frei sein werden. Hierzu kann auf historische Daten zugegriffen werden, ggf. ein sogenanntes Machine Learning-Modell trainiert werden oder es können weitere Informationen, die ggf. online zur Verfügung stehen, über den Auslastungsgrad bestimmter Orte bzw. Ladestationen abgefragt werden.
  • Ein Machine Learning-Modell ist eine Datei, die darauf trainiert wurde, bestimmte Arten von Mustern zu erkennen. Das Modell wird anhand von Daten trainiert, wobei ein Algorithmus bereitgestellt wird, mit dem diese Daten analysiert und zum Lernen verwendet werden können. Machine Learning ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz, bei dem quasi künstliches Wissen aus Erfahrung generiert wird.
  • Auf Basis der prädizierten Ankunftszeit und der prognostizierten Lademenge und Dauer kann das Anfahren oder in einer weiteren Ausführungsform sogar das Reservieren der Ladestation für einen gewissen Zeitraum vorgeschlagen und vom Fahrer bestätigt oder alternativ systemseitig, d. h. durch die beschriebene Anordnung, „verhandelt“ werden.
  • Hierbei kann ein Optimierungsverfahren zum Einsatz kommen, das einerseits eine möglichst optimale Lösung für einzelne Fahrzeuge sucht und andererseits eine global möglichst optimale Lösung identifiziert. Reservierungen können dynamisch angepasst werden, etwa wenn sich die Verkehrssituation und damit die prognostizierte Ankunftszeit verschiebt. Im Fall von Konflikten, bspw. bei einer Ankunft zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Ladestation bereits belegt ist, kann dies dazu führen, dass dynamisch eine andere Ladestation zugewiesen wird oder die Wartezeit steigt.
  • Des Weiteren können zur Optimierung auch die verfügbare Ladegeschwindigkeit der Stationen, typischerweise abhängig vom maximal möglichen Ladestrom der Säulen, und der Strompreis herangezogen werden. Damit kann der Nutzer bspw. zwischen einem Economy-Tarif, d. h. günstiges, langsames Laden, oder einem Premium-Tarif mit schnellstmöglichem Laden wählen. Das System kann auf dieser Grundlage die entsprechenden Ladestationen und/oder Säulen reservieren.
  • Um sicherzustellen, dass zur reservierten Zeit kein anderes Fahrzeug die Ladestation nutzt, kann bspw. eine Nutzer-/Fahrzeugidentifikation oder ein Passwort bzw. Schlüssel zur Initiierung des Ladevorgangs zum Einsatz kommen. Um reservierte aber nicht verwendete Ladezeiten zu vermeiden, werden reservierte Zeitbereiche bzw. Slots automatisch wieder freigegeben, sobald ein pünktliches Erreichen der Ladestelle auf Basis der Verkehrs- und Routendaten nicht mehr möglich erscheint oder der Fahrer den Slot wieder freigibt.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, einem Fahrer des Elektrofahrzeugs oder dem Elektrofahrzeug eine Priorität zuzuweisen, die bei der Zuweisung der ausgewählten Ladestation berücksichtigt wird. Diese Priorität kann bspw. durch das Verhalten des Fahrers beeinflusst sein.
  • So können Fahrer bzw. Fahrzeuge, die regelmäßig reservierte Slots selbstverschuldet nicht nutzen, sanktioniert werden, indem sie bei der Vergabe der Plätze mit niedrigerer Priorität berücksichtigt werden. Ebenso ist ein Bezahl/Premiumservice denkbar, der zu einer höheren Priorisierung bei der Vergabe der Plätze führt oder Gebühren für das Reservieren von Ladezeiten vorsieht.
  • Daneben können Anbieter bzw. Betreiber von Ladestationen ihre Ladestation dem Dienst, bspw. Clouddienst, bekannt machen und Betriebszeiten, ggf. mit Einschränkungen für das Reservieren von Zeiten, freigeben.
  • Die beschriebene Anordnung ist zum Durchführen des hierin vorgestellten Verfahrens eingerichtet und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der beschriebenen Anordnung zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens.
    • 2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt in stark vereinfachter Weise ein Elektrofahrzeug, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses Elektrofahrzeug 10 verfügt über einen Energiespeicher 12, typischerweise eine Batterie, der in zeitlichen Abständen geladen werden muss. Hierfür stehen eine Reihe von Ladestationen 14 zur Verfügung.
  • Weiterhin zeigt die Darstellung eine Anordnung 16 zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens. Diese Anordnung 16 verarbeitet erfasste Informationen bzw. Daten, bspw. zu dem Typ des Elektrofahrzeugs 10, den Ladestationen 14, bspw. zu deren Position und Auslastungsgrad, der Position und ggf. der gewählten Route des Elektrofahrzeugs usw. Auf Grundlage dieser Informtionen wird dann eine geeignete Ladestation 14 ausgewählt. Ggf. kann auch die Route des Elektrofahrzeugs 10 beeinflusst werden, um rechtzeitig die geeignete Ladestation 14 zu erreichen.
  • Die Informationen und die Auswahl bzw. Berechnung der geeigneten Ladestation 14 kann mit Hilfe einer Cloud 18 durchgeführt werden. In dieser können die erforderlichen Informationen abgelegt sein. Die Informationen können aber auch nur bei Bedarf erhoben bzw. erfasst werden.
  • Die Anordnung 16 kann zentral oder dezentral aufgebaut sein. Weiterhin kann diese oder Teile von dieser in dem Elektrofahrzeug 16 selbst und/oder in der Cloud vorgesehen sein.
  • In 2 ist ein möglicher Ablauf des vorgestellten Verfahrens in einem Flussdiagramm dargestellt. In einem ersten Schritt 50 erkennt der Fahrer eines Elektrofahrzeugs, dass ein Laden des Energiespeichers in absehbarer Zeit erforderlich ist. In einem nächsten Schritt 52 löst er ein Suchen einer geeigneten Ladestation aus. Die Auswahl der geeigneten Ladestation unter Berücksichtigung unterschiedlicher Informationen erfolgt in einem Schritt 54. Die ausgewählte Ladestation wird in einem Schritt 56 zugewiesen und, wenn dies der Fahrer so wünscht oder vorgegeben hat, in einem Schritt 58 für das Elektrofahrzeug reserviert. Die ausgewählte Ladestation bzw. die Route zu dieser wird dann in einem Schritt 60 dem Fahrer angezeigt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Verwalten von Ladestationen (14) für Elektrofahrzeuge (10), bei dem für ein Elektrofahrzeug (10) Informationen erfasst werden, die den Fahrzeugtyp des Elektrofahrzeugs (10), einen Ladestatus des Elektrofahrzeugs (10), eine Position des Elektrofahrzeugs (10) und Daten zu Ladestationen (14) betreffen, und auf Grundlage der erfassten Informationen eine geeignete der Ladestationen (14) ausgewählt und dem Elektrofahrzeug (10) zugewiesen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich Informationen zu einer gewählten Route des Elektrofahrzeugs (10) erfasst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die ausgewählte Ladestation (14) für das Elektrofahrzeug (10) reserviert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zusätzlich Verkehrs- und Wetterdaten erfasst werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das mit einer Cloud (18) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei der Auswahl der geeigneten Ladestation (14) ein Machine Learning-Modell verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zusätzlich Informationen zu einem Auslastungsgrad der Ladestationen (14) erfasst werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem einem Fahrer des Elektrofahrzeugs (10) oder dem Elektrofahrzeug (10) eine Priorität zugewiesen wird, die bei der Zuweisung der ausgewählten Ladestation (14) berücksichtigt wird.
  9. Anordnung zum Verwalten von Ladestationen (14) für Elektrofahrzeuge (10), die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, der eine Cloud (18) zugeordnet ist.
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