DE112017008215T5 - Modulares Aufladesystem und Verfahren zum automatischen Aufladen von Elektrofahrzeugen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung umfasst ein modulares Aufladesystem zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs in einer Parkeinrichtung. Das Aufladesystem umfasst mindestens eine automatisierte Aufladeeinheit, die einen Stromspeicher umfasst, mehrere automatisierte Energieeinheiten, die jeweils einen Leistungsspeicher umfassen, wobei die Leistungsspeicher dazu eingerichtet sind, eine vorbestimmbare Strommenge zu speichern. Das Aufladesystem umfasst ferner mindestens einen Backend-Server, der dazu ausgelegt ist: eine Aufladeanforderung für das Elektrofahrzeug zu empfangen, wobei die Aufladeanforderung Positionsdaten und Aufladedaten umfasst; die automatische Aufladeeinheit aufzufordern, sich gemäß den empfangenen Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug zu bewegen, wobei die automatisierte Aufladeeinheit dazu ausgelegt ist, den Leistungsspeicher mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu verbinden und Letztere auszuladen; eine Anzahl von automatisierten Energieeinheiten zu bestimmen, die benötigt werden, um den elektrischen Energiespeicher gemäß den Aufladedaten aufzuladen; und die bestimmte Anzahl von automatisierten Energieeinheiten aufzufordern, sich zu der automatisierten Aufladeeinheit zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten dazu ausgelegt sind, sich so an die automatisierte Aufladeeinheit oder eine andere automatisierte Energieeinheit anzukoppeln, dass die Leistungsspeicher die elektrische Energiespeichereinrichtung aufladen können.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein modulares Aufladesystem und ein Verfahren zum automatischen Aufladen von Elektrofahrzeugen in einer Parkeinrichtung.
  • Elektrofahrzeuge, beispielsweise elektrisch betriebene Zweiräder, Motorroller und Kraftfahrzeuge, aber auch teilelektrisch betriebene Kraftfahrzeuge sind bekannt. Teilelektrisch betriebene Fahrzeuge sind Fahrzeuge mit einem Hybridantrieb, der neben einem Elektromotor einen weiteren Energiewandler, oft einen herkömmlichen Verbrennungsmotor, umfasst. Hybridantriebskonzepte lassen sich nach ihrem Systemaufbau (serieller, paralleler oder leistungsverzweigender Hybrid), aber auch nach dem Anteil der elektrischen Leistung (Mikrohybrid, Mildhybrid, Vollhybrid oder Range Extender) klassifizieren. Plug-in-Hybride (Plug-in Hybrid Electric Vehicles, PHEVs) sind eine Erweiterung dieser Hybridtechnologie. Insbesondere ermöglichen sie eine weitere Senkung des Kraftstoffverbrauchs, indem ihre elektrische Energiespeichereinrichtung nicht mehr (ausschließlich) von dem vorhandenen Verbrennungsmotor und/oder durch Rekuperation, sondern über das elektrische Versorgungsnetz aufgeladen werden kann. Die zunehmende Elektrifizierung der Mobilität im Hinblick auf rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge und Plug-in-Hybride, deren Energiespeichereinrichtung zumindest teilweise über das Stromversorgungsnetz aufgeladen wird, sowie die Tatsache, dass eine zufriedenstellende Infrastruktur von Stromladestationen vor langem nicht verfügbar ist, bedeuten für die Nutzer dieser Fahrzeuge, dass sie sich bei geplanten oder anstehenden Fahrten immer wieder mit dem Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung beschäftigen müssen. Insbesondere kann es vorkommen, dass das Fahrzeug bei einer Hin- und Rückfahrt zu einem Zielort nachgeladen werden muss. Daher werden in immer mehr öffentlichen und privaten Parkeinrichtungen oder Parkbauten, wie Parkhäusern, größeren Parkplätzen etc., eine oder mehrere Leistungsquellen, beispielsweise Ladestationen oder Stromladestationen, installiert. Mit zunehmender Anzahl von Elektrofahrzeugen kann es vorkommen, dass die elektrischen Ladestationen belegt sind, obwohl der Ladevorgang der dort geparkten Fahrzeuge bereits abgeschlossen ist. Im schlimmsten Fall kann der Benutzer eines Elektrofahrzeugs die elektrische Energiespeichereinrichtung nicht aufladen und somit die nächste geplante Fahrt nicht antreten.
  • Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Lösung bereitzustellen, die eine flexible, effiziente und automatische Durchführung von Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen in Parkeinrichtungen ermöglicht.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird dieses Ziel durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das oben genannte Ziel wird durch ein modulares Aufladesystem zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs in einer Parkeinrichtung erreicht, das Folgendes umfasst:
    • mindestens eine automatisierte Aufladeeinheit mit einem Leistungsspeicher;
    • mehrere automatisierte Energieeinheiten, die jeweils einen Leistungsspeicher umfassen, wobei die Leistungsspeicher dazu eingerichtet sind, eine vorbestimmbare Strommenge zu speichern;
    • mindestens einen Backend-Server der dazu ausgelegt ist:
      • - eine Aufladeanforderung für das Elektrofahrzeug zu empfangen, wobei die Aufladeanforderung Positionsdaten und Aufladedaten umfasst;
      • - die automatisierte Aufladeeinheit aufzufordern, sich gemäß den empfangenen Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug zu bewegen, wobei die automatisierte Aufladeeinheit dazu ausgelegt ist, den Leistungsspeicher mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu verbinden und diese aufzuladen;
      • - eine Anzahl von automatisierten Energieeinheiten zu bestimmen, die gemäß den Aufladedaten benötigt werden, um die elektrische Energiespeichereinrichtung aufzuladen; und
      • - die bestimmte Anzahl von automatisierten Energieeinheiten aufzufordern, sich zu der automatisierten Aufladeeinheit zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten dazu ausgelegt sind, sich so an die automatisierte Aufladeeinheit oder eine andere automatisierte Energieeinheit anzukoppeln, dass der Leistungsspeicher die elektrische Energiespeichereinrichtung aufladen kann.
  • Der Begriff „Elektrofahrzeug“ bezieht sich insbesondere auf Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Wohnwagen, Motorräder etc. mit rein elektrischem Antrieb, oder als Plug-in-Hybrid.
  • Der Backend-Server ist ein zentraler Datenpool und kann eine Computervorrichtung und ein Speichermittel, z.B. eine Datenbank, umfassen, in der Daten zentral oder zentralgesteuert und fahrzeugextern gespeichert, verwaltet und verarbeitet werden können. Es kann erforderlich sein, dass der Benutzer jedes Elektrofahrzeugs zunächst eine einmalige Registrierung des Elektrofahrzeugs auf dem Backend-Server vornimmt (beispielsweise ein geeignetes Konto einrichtet). Die einmalige Registrierung kann die Speicherung einer geeigneten Fahrzeugidentifikationsnummer (ID) umfassen.
  • Bei der Parkeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tiefgarage, einen Parkplatz oder eine andere Parkplätze oder Parkmöglichkeiten bereitstellende Einrichtung, oder um eine beliebige Kombination aus diesen handeln.
  • Das Elektrofahrzeug kann eine Kommunikationseinheit umfassen. Die Kommunikationseinheit kann eine Kommunikationsverbindung mit anderen Kommunikationsteilnehmern , z.B. anderen Fahrzeugen, einem Backend-Server etc., herstellen. Die Kommunikationseinheit kann ein Teilnehmeridentitätsmodul, oder ein Subscriber Identity Module, oder eine SIM-Karte umfassen, das bzw. die zum Aufbau einer Kommunikationsverbindung über ein Mobilfunksystem dient. Durch das Teilnehmeridentitätsmodul wird die Kommunikationseinheit im Mobilfunknetz eindeutig identifiziert. Die Kommunikationsverbindung kann eine Datenverbindung (z.B. Paketvermittlung) und/oder eine leitungsgebundene Kommunikationsverbindung (z.B. Leitungsvermittlung) sein. Außerdem kann über andere herkömmliche und zukünftige Technologien, z.B. Local Area Networks (LANs), z.B. Wireless Fidelity (WiFi), Wireless LANs etc. eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit anderen Kommunikationsteilnehmern hergestellt werden. Jegliche Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und anderen Kommunikationsteilnehmern kann über die Kommunikationseinheit erfolgen.
  • Die automatisierte Aufladeeinheit und die automatisierten Energieeinheiten können selbstfahrende oder autonom fahrende Robotereinheiten sein, die dazu ausgelegt sind, sich in der Parkeinrichtung automatisch zu bewegen. Die Aufladeeinheiten und die Energieeinheiten können jeweils eine Kommunikationseinheit umfassen, die der oben genannten Kommunikationseinheit des Elektrofahrzeugs entspricht. Jede automatisierte Aufladeeinheit und jede automatisierte Energieeinheit kann einen Leistungsspeicher umfassen. Der Leistungsspeicher ist dazu ausgelegt, eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Menge an elektrischer Energie zu speichern und anschließend abzugeben. Die Aufladeeinheit und die Energieeinheiten sind somit mobile Ladestationen oder mobile Laderoboter.
  • In einem ersten Schritt kann der Backend-Server eine Aufladeanforderung für das Elektrofahrzeug empfangen. Die Aufladeanforderung kann Positionsdaten des Fahrzeugs sowie Aufladedaten umfassen.
  • Die Positionsdaten können Daten zu einem geografischen Standort umfassen, die mittels eines Navigationssatellitensystems erfasst werden können. Das Navigationssatellitensystem kann ein beliebiges herkömmliches oder zukünftiges globales Navigationssatellitensystem oder ein globales Navigationssatellitensystem („Global Navigation Satellite System“, GNSS) zur Positionsbestimmung und Navigation durch das Empfangen der Signale von Navigationssatelliten und/oder Pseudo-Satelliten sein. Beispielsweise kann es sich um das „Global Positioning System“ (GPS), das „GLObalNAvigation Satellite System“ (GLONASS), das „Galileo Positioning System“ und/oder das „Beidou Navigation Satellite System“ handeln. Im Beispiel von GPS kann beispielsweise das Elektrofahrzeug oder ein mobiles Endgerät ein GPS-Modul umfassen, das so ausgelegt und/oder eingerichtet ist, dass es die aktuellen GPS-Positionsdaten des Elektrofahrzeugs oder eines mobilen Endgeräts bestimmt.
  • Zusätzlich oder alternativ können die Positionsdaten eine Position eines digitalen Abbilds der Parkeinrichtung umfassen, wobei die Positionsdaten durch das Elektroauto identifiziert und/oder erfasst werden können. In einer Speichereinheit des Backend-Servers und/oder des Elektrofahrzeugs kann eine digitale Parkeinrichtung gespeichert sein. Dies ist besonders vorteilhaft in Parkhäusern und Parkgaragen, in denen eine drahtlose Kommunikation nicht möglich ist oder nicht alle Bereiche abgedeckt werden können. In einem weiteren Beispiel kann die Parkanforderung eine eindeutige Identifikationsnummer des von dem Elektrofahrzeug belegten Parkplatzes umfassen. Die eindeutige Identifikation kann beispielsweise an jedem Parkplatz lesbar sein, oder in Form eines QR-Codes auslesbar angebracht sein.
  • Die Aufladedaten können technische Aufladedaten des Elektrofahrzeugs umfassen, z.B. eine Art der Auflademöglichkeit der elektrischen Energiespeichereinrichtung (beispielsweise die erforderliche Art des Ladekabels nach IEC 62196 oder nach DIN-Norm DIN EN 62196, induktives Aufladen etc.). Darüber hinaus können die technischen Aufladedaten eine Ladekapazität der Energiespeichereinrichtung und/oder einen aktuellen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung umfassen.
  • Die Aufladeanforderung kann beispielsweise in Form einer Anfrage oder einer Abfrage im Sinne des Client-Server-Paradigmas an einen Backend-Server übermittelt werden.
  • In einem nächsten Schritt kann der Backend-Server die automatisierte Aufladeeinheit auffordern, sich gemäß den empfangenen Positionsdaten zu dem Fahrzeug zu bewegen. Beispielsweise kann der Backend-Server über die Kommunikationseinheit eine Nachricht oder eine Aufforderung, sich autonom zu dem Fahrzeug zu bewegen, senden oder übermitteln. Die Meldung kann die von dem Fahrzeug empfangenen Positionsdaten und/oder technischen Daten umfassen.
  • Die Kopplung oder das Verbinden des Leistungsspeichers mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung können insbesondere in Abhängigkeit von der Art der Auflademöglichkeiten der elektrischen Energiespeichereinrichtung voneinander abweichen. Die Kopplungseinheit der Aufladeeinheit kann dazu ausgelegt und/oder eingerichtet sein, den Leistungsspeicher elektromagnetisch mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu verbinden. Dies kann erreicht werden, wenn die technischen Parameter der Aufladedaten umfassen, dass die elektrische Energiespeichereinrichtung induktiv aufladbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Aktuatoreinheit der Aufladeeinheit dazu ausgelegt und/oder dazu eingerichtet sein, den Leistungsspeicher mittels eines geeigneten Ladekabels mit der Leistungsquelle zu verbinden. Die Aktuatoreinheit kann in diesem Fall einen Gelenkarm umfassen und somit ein Gelenkarmroboter sein. In diesem Fall kann der Gelenkarmroboter eine Sensoreinheit umfassen, die es dem Gelenkarmroboter ermöglicht, den Leistungsspeicher über eine Steckereinheit des Ladekabels mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu verbinden. Die Sensoreinheit kann z.B. einen oder mehrere Kraftsensoren und/oder einen oder mehrere Drehmomentsensoren umfassen. Die Sensoren können so an der Aktuatoreinheit angebracht sein, dass diese eine Verbindung des Leistungsspeichers mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung auf eine im Stand der Technik bekannte Weise ermöglicht. Die Wahl der Steckerart kann basierend auf den Aufladedaten erfolgen, die in diesem Fall die erforderliche Art des Ladekabels umfassen. Die automatisierte Aufladeeinheit kann dazu ausgelegt sein, die Verbindung des Leistungsspeichers mit allen herkömmlichen elektrischen Energiespeichereinrichtungen in Abhängigkeit von deren Auflademöglichkeiten oder Aufladekapazitäten herzustellen. In einem anderen Beispiel kann das Aufladesystem mehrere unterschiedliche automatisierte Aufladeeinheiten umfassen, wobei mindestens eine Aufladeeinheit die Verbindungsart aufweist, die zum Aufladen jeder herkömmlichen oder zukünftigen elektrischen Energiespeichereinrichtung benötigt wird.
  • Die automatisierte Aufladeeinheit kann den Leistungsspeicher mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung verbinden und Letztere aufladen.
  • In einem nächsten Schritt kann der Backend-Server eine Anzahl automatisierter Energieeinheiten bestimmen, die gemäß den Aufladedaten zum Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung benötigt werden. Wie oben beschrieben, kann jeder Leistungsspeicher eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Menge an Energie speichern. Diese vorbestimmte Menge kann in der Speichereinheit des Backend-Servers gespeichert werden. Wie oben beschrieben, können die Aufladedaten der Aufladeanforderung die Ladekapazität des Leistungsspeichers und den aktuellen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung umfassen. Aus diesen Daten kann der Backend-Server die Anzahl der automatisierten Energieeinheiten bestimmen, die benötigt werden, um die Energiespeichereinrichtung vollständig aufzuladen oder gemäß den empfangenen Aufladedaten aufzuladen. Beispielsweise können die technischen Aufladedaten eine von dem Benutzer des Elektrofahrzeugs gewünschte Auflademenge und/oder einen geplanten Abfahrtszeitpunkt und/oder einen nächsten Zielort umfassen. Diese Parameter können bei der Bestimmung der Anzahl der automatisierten Energieeinheiten entsprechend berücksichtigt werden. Berücksichtigt wird auch die in der automatisierten Aufladeeinheit oder ihrem Leistungsspeicher gespeicherte Strommenge.
  • In einem nächsten Schritt fordert der Backend-Server die bestimmte Anzahl automatisierter Energieeinheiten auf, sich zu der automatisierten Aufladeeinheit zu bewegen. Beispielsweise kann der Backend-Server über die Kommunikationseinheit eine Nachricht oder eine Aufforderung, sich autonom zu dem Fahrzeug zu bewegen, senden oder übermitteln. Die Nachricht kann die von dem Fahrzeug empfangenen Positionsdaten umfassen. Die Aufforderung kann auch das Koppeln mit der automatisierten Aufladeeinheit derart umfassen, dass der Leistungsspeicher jeder Energieeinheit die elektrische Energiespeichereinrichtung aufladen kann.
  • Vorteilhaft wird somit ein modulares und mobiles Aufladesystem bereitgestellt, bei dem mobile Aufladeroboter, die für die Aufladeart des Elektrofahrzeugs geeignet sind, in einer Parkeinrichtung eingesetzt werden. Aufgrund der Modularität bezüglich jedes Elektrofahrzeugs wird für ein zu ladendes Elektrofahrzeug nur eine vorbestimmte, für den jeweiligen Aufladevorgang benötigte Menge an gespeicherter elektrischer Energie bereitgestellt.
  • Vorzugsweise wird die Aufladeanforderung von dem Elektrofahrzeug automatisch an den Backend-Server übermittelt, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Ladungsmenge unterschreitet.
  • Beispielsweise kann in einer geeigneten Speichereinheit gespeichert sein, dass der vordefinierte Ladezustand bei 50% der Ladekapazität (oder einem anderen geeigneten Ladezustand) der elektrischen Energiespeichereinrichtung liegt. Eine Recheneinheit des Elektrofahrzeugs kann z.B. anhand der aktuellen geografischen Position oder auf andere geeignete Weise feststellen, dass sich dieses Elektrofahrzeug in der Parkeinrichtung befindet oder in die Parkeinrichtung einfährt. Daraufhin kann die Recheneinheit überprüfen, ob der aktuelle Ladezustand der Energiespeichereinrichtung den vorbestimmten Ladezustand unterschreitet. Ist dies der Fall, kann das Elektrofahrzeug automatisch die Aufladeanforderung an den Backend-Server übermitteln. Über eine Ein- und Ausgabeeinheit im Fahrzeug und/oder über ein mobiles Endgerät kann der vordefinierte Ladezustand von dem Benutzer des Fahrzeugs jederzeit verändert werden.
  • Ein versehentliches Vergessen des Aufladevorgangs wird so vorteilhaft vermieden.
  • Vorzugsweise kann die Aufladeanforderung über ein mobiles Endgerät an den Backend-Server übermittelt werden.
  • Ein mobiles Endgerät ist eine Vorrichtung, die in einem Mobilfunknetz drahtlos kommunizieren kann über: lokale Netzwerke (Local Area Networks, LANs), z.B. Wireless Fidelity (WiFi), oder über Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks, WANs), z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink /Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX). Eine Kommunikation über andere herkömmliche oder zukünftige Kommunikationstechnologien ist möglich. Der Begriff „mobiles Endgerät“ umfasst insbesondere Smartphones, aber auch andere Mobiltelefone oder Handys, Personal Digital Assistants (PDAs), Tablet PCs, sowie alle herkömmlichen und zukünftigen elektronischen Geräte, die mit einer Technologie zum Ausführen von Internetbrowsern und/oder zum Laden und Ausführen von Apps ausgestattet sind.
  • Das mobile Endgerät ist mittels eines zuvor festgelegten geeigneten Authentifizierungsverfahrens über einen Server, beispielsweise den Backend-Server, mit dem Elektrofahrzeug oder dem Benutzer des Elektrofahrzeugs verbindbar. Als Authentifizierungsverfahren kommen alle herkömmlichen und zukünftigen Authentifizierungsverfahren in Betracht, wie beispielsweise Wissen (z.B. Benutzername und Passwort, PIN, Sicherheitsfrage etc.), Besitz (z.B. SIM-Karte, Zertifikat, Smartcard), Biometrie (z.B. Fingerabdruck, Gesichtserkennung) und jede beliebige Kombination der einzelnen Authentifizierungsverfahren. Vorteilhafterweise kann somit die Aufladeanforderung von dem Benutzer des Elektrofahrzeugs unabhängig von seiner geographischen Position an den Backend-Server übermittelt werden. Hierdurch werden die Durchführbarkeit und die Flexibilität des Aufladesystems erhöht.
  • Vorzugsweise ist jede automatisierte Energieeinheit dazu eingerichtet, während des Aufladens der elektrischen Energiespeichereinrichtung abgekoppelt zu werden und sich - wenn der Leistungsspeicher entladen ist - zu einer Leistungsquelle zu bewegen, um den Leistungsspeicher nachzuladen.
  • Die Leistungsquelle kann eine handelsübliche Haushaltssteckdose, eine Schutzkontaktsteckdose, eine Wandladestation, eine Wandsteckdose, eine einzelne Ladesäule oder eine Ladesäule einer Ladestation sein.
  • Wie weiter oben bereits erläutert, können die automatisierten Energieeinheiten mit der automatisierten Aufladeeinheit oder einer anderen automatisierten Energieeinheit gekoppelt werden, sodass alle Leistungsspeicher die elektrische Energiespeichereinrichtung aufladen können. Nach dem Koppeln kann der Leistungsspeicher der zuletzt gekoppelten automatisierten Energieeinheit zuerst entladen werden. Wenn der Leistungsspeicher entladen ist, kann die automatisierte Energieeinheit sich automatisch zu einer Energiequelle oder einer Stromquelle bewegen, und der nächste Leistungsspeicher zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung wird verwendet, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3A bis 3E näher erläutert wird. In vorteilhafter Weise können somit die Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheiten 140 schneller aufgeladen werden und für den nächsten Aufladevorgang schneller verfügbar sein.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt werden die Ziele durch ein Verfahren zum modularen automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs in einer Parkeinrichtung erreicht, das Folgendes umfasst:
    • Empfangen einer Ladeanforderung zum Aufladen des Elektrofahrzeugs, wobei die Ladeanforderung Positionsdaten und Ladedaten umfasst;
    • Auffordern einer automatisierten Aufladeeinheit, die einen zum Speichern einer vordefinierbaren Strommenge eingerichteten Leistungsspeicher umfasst, sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug zu bewegen;
    • Bestimmen einer Anzahl von automatisierten Energieeinheiten, die benötigt werden, um die elektrische Energiespeichereinrichtung gemäß den Aufladedaten aufzuladen, wobei jede automatisierte Energieeinheit einen Leistungsspeicher umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine vordefinierbare Strommenge zu speichern;
    • Auffordern der bestimmten Anzahl von automatisierten Energieeinheiten, sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten dazu ausgelegt sind, mit der automatisierten Aufladeeinheit oder einer anderen automatisierten Energieeinheit gekoppelt zu werden, sodass der Leistungsspeicher die elektrische Energiespeichereinrichtung aufladen kann; und
    • Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung gemäß den Aufladedaten.
  • Vorzugsweise wird die Aufladeanforderung von dem Elektrofahrzeug automatisch an den Backend-Server übermittelt, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Ladungsmenge unterschreitet.
  • Vorzugsweise wird die Aufladeanforderung über ein mobiles Endgerät an den Backend-Server übermittelt.
  • Vorzugsweise ist jede automatisierte Energieeinheit dazu ausgelegt, während des Aufladens der elektrischen Energiespeichereinrichtung abgekoppelt zu werden und sich - wenn der Leistungsspeicher entladen ist - zu einer Leistungsquelle zu bewegen, um den Leistungsspeicher nachzuladen.
  • Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und den beigefügten Figuren veranschaulicht. Es ist ersichtlich, dass die Ausführungsformen zwar getrennt beschrieben werden, einzelne Merkmale derselben jedoch zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
  • Es zeigen:
    • die 1 eine schematische Darstellung eines modularen Aufladesystems zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs in einer Parkeinrichtung;
    • die 2 schematisch drei beispielhafte Szenarien für modulares automatisiertes Aufladen;
    • die 3A bis 3E schematisch die Abfolge eines Szenarios für modulares automatisiertes Aufladen;
    • die 4 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum modularen, automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung eines Elektrofahrzeugs in einer Parkeinrichtung veranschaulicht.
  • Die 1 zeigt schematisch das modulare Aufladesystem 100 zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 eines Elektrofahrzeugs 110 in einer Parkeinrichtung. Das Aufladesystem 100 ist dazu ausgelegt und/oder eingerichtet, ein Verfahren 300 zum modularen, automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 110 zu implementieren. Die beispielhafte Umsetzung von Aufladevorgängen durch das Aufladesystem 100 wird anhand der 2 und 3A bis 3E näher erläutert. Das Verfahren 300 wird exemplarisch anhand der 4 näher erläutert.
  • Der Begriff „Elektrofahrzeug“ 110 umfasst insbesondere Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Busse, Wohnwagen, Motorräder etc. mit rein elektrischem Antrieb, oder als Plug-in-Hybrid. Das Elektrofahrzeug 110 kann eine Kommunikationseinheit 112 umfassen, die eine Kommunikationsverbindung mit anderen Kommunikationsteilnehmern, z.B. dem Backend-Server 120, herstellen kann. Über die Kommunikationseinheit 112 ist jede Kommunikation mit dem Fahrzeug 110 durchführbar.
  • Bei der (nicht dargestellten) Parkeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tiefgarage, einen Parkplatz oder eine andere, Parkplätze oder Parkmöglichkeiten bereitstellende Einrichtung, oder um eine beliebige Kombination aus diesen handeln.
  • Das Aufladesystem 100 umfasst mindestens einen Backend-Server 120. Der Backend-Server 120 ist ein zentraler Datenpool und kann eine (nicht dargestellte) Recheneinrichtung sowie eine Speichereinrichtung 125, z.B. eine Datenbank, umfassen. Mittels der Speichereinrichtung 125 können Daten zentral oder zentral gesteuert und fahrzeugextern gespeichert, verwaltet und verarbeitet werden. Es kann erforderlich sein, dass der Benutzer 152 jedes Elektrofahrzeugs 110 zunächst eine einmalige Registrierung des Elektrofahrzeugs 110 auf dem Backend-Server 120 vornimmt (beispielsweise ein geeignetes Konto einrichtet). Die einmalige Registrierung kann die Speicherung einer geeigneten Fahrzeugidentifikationsnummer (ID), sowie anderer nachstehend beschriebener Parameter umfassen.
  • Das Aufladesystem 100 umfasst mindestens eine automatisierte Aufladeeinheit 130. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 kann eine selbstfahrende oder autonom fahrende Robotereinheit 130 sein, die dazu eingerichtet ist, sich in der Parkeinrichtung automatisch zu bewegen. Die Aufladeeinheit 130 kann eine Kommunikationseinheit 132 umfassen, die der Kommunikationseinheit 112 des Elektrofahrzeugs 110 entspricht. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 umfasst einen Leistungsspeicher 138, der dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Menge an elektrischer Energie zu speichern und wieder abzugeben. Die Aufladeeinheit 130 ist somit eine mobile Ladestation oder ein mobiler Laderoboter 130. Es kann erforderlich sein, dass jede automatisierte Einheit 130 zuerst einmal auf dem Backend-Server 120 registriert wird. Dabei kann mindestens eine geeignete eindeutige Identifikationsnummer in der Speichereinheit 125 des Backend-Servers 120 gespeichert werden. Zusätzlich kann eine Ladekapazität der Leistungsspeicher 138 und, falls vorhanden, eine Art der Aktuatoreinheit 136 (z.B. Gelenkarm, siehe unten) und/oder das Vorhandensein der Kopplungseinheit 135 gespeichert werden. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 kann eine Kopplungseinheit 135 und/oder eine Aktuatoreinheit 136 umfassen, die dazu eingerichtet sind, den Leistungsspeicher 138 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 des Fahrzeugs 110 zu verbinden und diese aufzuladen, wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird.
  • Das Aufladesystem 100 umfasst mehrere automatisierte Energieeinheiten 140. Jede Energieeinheit 140 umfasst eine Kommunikationseinheit 142, die der Kommunikationseinheit 112 des Fahrzeugs 110 entspricht. Jede Energieeinheit 140 umfasst einen Leistungsspeicher 148, der dazu ausgelegt ist, eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Menge an elektrischer Energie zu speichern und wieder abzugeben. Die Energieeinheit 140 ist eine mobile Ladestation oder ein mobiler Laderoboter 140, die bzw. der dazu eingerichtet ist, mittels einer Kopplungseinheit 145 mit einer automatisierten Aufladeeinheit 130 oder mit einer anderen automatisierten Energieeinheit 140 gekoppelt zu werden, sodass die elektrische Energie in dem Leistungsspeicher 148 zum Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 110 verwendet werden kann. Es kann erforderlich sein, dass jede automatisierte Energieeinheit 140 zuerst einmal auf dem Backend-Server 120 registriert wird. Dabei kann mindestens eine geeignete eindeutige Identifikationsnummer in der Speichereinheit 125 des Backend-Servers 120 gespeichert werden. Zusätzlich kann eine Ladekapazität des Leistungsspeichers 138 in der Speichereinheit 125 gespeichert werden. Die automatisierte Aufladeeinheit 140 kann dazu ausgelegt und/oder eingerichtet sein, den Backend-Server 120 über die Kommunikationseinheit 142 zu benachrichtigen, wenn der Leistungsspeicher 148 aufgeladen ist.
  • In einem ersten Schritt 310 kann der Backend-Server 120 eine Aufladeanforderung für das Elektrofahrzeug 110 empfangen. Die Aufladeanforderung kann von dem Elektrofahrzeug 110 automatisch an den Backend-Server 120 übermittelt werden, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Ladungsmenge unterschreitet. Beispielsweise kann dieser in einer geeigneten Speichereinheit in dem (nicht dargestellten) Fahrzeug so gespeichert sein, dass der vordefinierte Ladezustand bei 50% der Ladekapazität der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 liegt. Eine Recheneinheit, z.B. die Steuereinheit 114 des Elektrofahrzeugs 110, kann beispielsweise anhand der aktuellen geografischen Position (siehe unten), oder auf andere geeignete Weise, feststellen, dass sich das Fahrzeug in der Parkeinrichtung befindet oder in die Parkeinrichtung einfährt. Anschließend kann die Recheneinheit 114 auswerten, ob der aktuelle Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 118 den vorbestimmten Ladezustand unterschreitet. Der aktuelle Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 118 wird in herkömmlichen Elektrofahrzeugen 110 in einer geeigneten Speichereinheit gespeichert und dem Benutzer 145 angezeigt. Wird der vordefinierte Ladezustand unterschritten, kann das Elektrofahrzeug 110 automatisch die Aufladeanforderung generieren und über die Kommunikationseinheit 112 an den Backend-Server 120 übermitteln. Ein versehentliches Vergessen des Aufladevorgangs wird auf diese Weise vorteilhaft vermieden.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Benutzer 152 des Fahrzeugs 110, z.B. sein Besitzer, berechtigter Fahrer etc., die Aufladeanforderung manuell über eine geeignete Ein- und Ausgabeeinheit 116 - z.B. das Infotainmentsystem des Elektrofahrzeugs 110 - an den Backend-Server 120 übermitteln.
  • Darüber hinaus kann der Benutzer 152 des Fahrzeugs die Aufladeanforderung zusätzlich oder alternativ hierzu über ein mobiles Endgerät 150 an den Backend-Server 120 übermitteln. Das mobile Endgerät 150 ist mittels eines zuvor festgelegten geeigneten Authentifizierungsverfahrens durch einen Server, beispielsweise den Backend-Server 120, mit dem Elektrofahrzeug 110 oder dem Benutzer 152 des Elektrofahrzeugs 110 verbindbar. Vorteilhafterweise kann die Aufladeanforderung auf diese Weise von dem Benutzer 152 des Elektrofahrzeugs 110 unabhängig von seiner geographischen Position an den Backend-Server 120 übermittelt werden. Hierdurch werden die Durchführbarkeit und die Flexibilität des Aufladesystems 110 verbessert.
  • Die Aufladeanforderung umfasst Positionsdaten und Aufladedaten. Die Positionsdaten können Daten über eine geographische Position umfassen, die mit Hilfe eines Navigationssatellitensystems erfasst werden können. Bei dem Beispiel GPS kann beispielsweise das Elektrofahrzeug 110 und/oder das mobile Terminal 150 ein GPS-Modul umfassen, das dazu eingerichtet und/oder ausgelegt ist, die aktuellen GPS-Positionsdaten des Elektrofahrzeugs 110 oder des mobilen Endgeräts 150 zu bestimmen und erforderlichenfalls an die Steuereinheit 114 des Elektrofahrzeugs zu übermitteln.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu können die Positionsdaten Daten über eine Position eines digitalen Abbilds der Parkeinrichtung umfassen, wobei diese Daten durch das Elektrofahrzeug 110 identifiziert und/oder erfasst (z.B. über eine Kamera eingelesen) werden können. In einer Speichereinheit 125 des Backend-Servers 120 und/oder des Elektrofahrzeugs 110 kann ein digitales Abbild der Parkeinrichtung gespeichert sein. Dies ist besonders vorteilhaft in einem Parkhaus und Parkgaragen, in denen eine drahtlose Kommunikation nicht möglich ist oder nicht alle Bereiche abgedeckt werden können. In einem weiteren Beispiel kann die Parkanforderung eine eindeutige Identifikationsnummer des von dem Elektrofahrzeug 110 belegten Parkplatzes umfassen. Die eindeutige Identifikation kann beispielsweise an jedem Parkplatz der Parkeinrichtung lesbar, oder in Form eines QR-Codes auslesbar angebracht sein.
  • Die Aufladedaten können technische Aufladedaten des Elektrofahrzeugs 110 umfassen, z.B. eine Art der Auflademöglichkeiten der elektrischen Energiespeichereinrichtungen 118 (beispielsweise die erforderliche Art des Ladekabels nach IEC 62196 oder nach DIN-Norm DIN EN 62196, induktives Aufladen etc.). Zusätzlich oder alternativ dazu können die technischen Aufladedaten eine Ladekapazität der Energiespeichereinrichtung 118 und/oder einen aktuellen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 118 umfassen.
  • Die Aufladeanforderung kann beispielsweise in Form einer Anfrage oder einer Abfrage im Sinne der Client-Server-Paradigmen an einen Backend-Server 120 übermittelt werden.
  • Nach dem Empfangen der Aufladeanforderung kann der Backend-Server 120 die Aufladeanforderung mittels der Recheneinheit auswerten und in einem nächsten Schritt 320, eine automatisierte Aufladeeinheit 140 auffordern, zu dem Elektrofahrzeug 110, das den empfangenen Positionsdaten entspricht, zu gehen oder sich zu diesem zu bewegen. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 kann eine Steuereinheit 133 umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Aufladeeinheit 130 auf eine in der Technik bekannte Weise autonom zu der Position zu bewegen, die den Positionsdaten entspricht. Wie weiter oben bereits erläutert, ist die automatisierte Aufladeeinheit 130 dazu ausgelegt, den Leistungsspeicher 138 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 des Elektrofahrzeugs 110 zu verbinden und den Leistungsspeicher nachzuladen. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 umfasst eine Kopplungseinheit 135 und/oder eine Aktuatoreinheit 136, um den Leistungsspeicher 138 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 zu verbinden.
  • Die Kopplung oder die Verbindung des Leistungsspeichers 138 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 können insbesondere in Abhängigkeit von der Art der Auflademöglichkeiten der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 voneinander abweichen. Die Kopplungseinheit 135 der Aufladeeinheit 135 kann dazu eingerichtet und/oder ausgelegt sein, den Leistungsspeicher 138 elektromagnetisch mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 zu verbinden. Dies kann erreicht werden, wenn die technischen Parameter der Aufladedaten umfassen, dass die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 induktiv aufladbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Aktuatoreinheit 136 der Aufladeeinheit 130 dazu eingerichtet und/oder ausgelegt sein, den Leistungsspeicher 118 mittels eines geeigneten (nicht dargestellten) Ladekabels mit der Leistungsquelle oder Stromquelle 220 zu verbinden. Die Aktuatoreinheit 136 kann in diesem Fall einen Gelenkarm umfassen und somit ein Gelenkarmroboter sein. Der Gelenkarmroboter kann eine Sensoreinheit 134 umfassen, die es dem Gelenkarmroboter 136 ermöglicht, den Leistungsspeicher 138 über eine Steckereinheit des Ladekabels mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 zu verbinden. Die Sensoreinheit 134 kann beispielsweise einen oder mehrere Kraftsensoren und/oder einen oder mehrere Drehmomentsensoren umfassen. Die vorgenannten Sensoren können so an der Aktuatoreinheit 136 angebracht sein, dass diese eine Verbindung des Leistungsspeichers 138 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 auf eine in der Technik bekannte Weise ermöglicht. Die Wahl der Steckerart kann basierend auf den Aufladedaten erfolgen, die in diesem Fall die erforderliche Art des Ladekabels umfassen. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 kann dazu eingerichtet sein, die Verbindung des Leistungsspeichers 138 mit allen herkömmlichen elektrischen Energiespeichereinrichtungen 118 in Abhängigkeit von deren Auflademöglichkeiten oder Aufladefähigkeiten herzustellen. In einem anderen Beispiel kann das Aufladesystem 100 mehrere unterschiedliche automatisierte Aufladeeinheiten 130 umfassen, wobei mindestens eine Aufladeeinheit 130 eine Verbindungsart aufweist, die zum Aufladen jeder herkömmlichen oder zukünftigen elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 benötigt wird.
  • Während des Aufladens wird die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 mit der elektrischen Energie in dem Leistungsspeicher 138 aufgeladen.
  • Da es sich bei dem System 100 um ein modulares System 100 handelt, bei dem die Verfügbarkeit der Laderoboter eine wesentliche Rolle spielt, kann der Leistungsspeicher 138 nur eine vorbestimmte Menge an elektrischer Energie speichern, die geringer sein kann als die Speicherkapazität der herkömmlichen Energiespeichereinrichtung 118. Beispielsweise umfasst die vorbestimmte Menge 10% der durchschnittlichen Speicherkapazität der herkömmlichen elektrischen Energiespeichereinrichtung 118. Der Backend-Server 120 ist daher dazu ausgelegt in einem nächsten Schritt 330 eine Anzahl automatisierter Energieeinheiten 140 zu bestimmen, die gemäß den Aufladedaten zum Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 benötigt werden. Wie oben erwähnt, kann der Leistungsspeicher 148 jeder automatisierten Energieeinheit 140 eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Menge an Energie speichern. Diese vorbestimmte Menge kann in der Speichereinheit des Backend-Servers 120 gespeichert werden. In einem anderen Beispiel kann ausgehend von der Modularität des Aufladesystems 100 bestimmt werden, dass jede Energieeinheit 10% der durchschnittlichen Speicherkapazität der herkömmlichen elektrischen Energiespeichereinrichtungen 118 betragen kann. Außerdem kann jede andere geeignete Speicherkapazität vorbestimmt werden. Dabei kann die Speicherkapazität für jeden Leistungsspeicher 148, 138 global in der Speichereinheit 125 des Backend-Servers 120 gespeichert werden. Wie oben erwähnt, können die Aufladedaten der Aufladeanforderung die Ladekapazität der Energiespeichereinrichtung 118 und den üblichen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 118 umfassen. Aus diesen Daten kann der Backend-Server 120 die Anzahl der automatisierten Energieeinheiten 140 bestimmen, die benötigt werden, um die Energiespeichereinrichtung 118 gemäß der Aufladeanforderung aufzuladen (volle Ladung, gewünschte Ladungsmenge, Aufladen bis zu einem gewünschten Abfahrtszeitpunkt, oder bis zum Erreichen eines gewünschten nächsten Zielorts, etc.). Insbesondere kann auch die in der automatisierten Aufladeeinheit 130 oder ihrem Leistungsspeicher 138 gespeicherte Strommenge berücksichtigt werden.
  • In einem nächsten Schritt 340 fordert der Backend-Server 120 eine bestimmte Anzahl automatisierter Energieeinheiten 140 auf, sich zu der automatisierten Aufladeeinheit 130 zu bewegen. Beispielsweise kann der Backend-Server 120 über die Kommunikationseinheit 142 eine Nachricht oder eine Aufforderung, sich gemäß den mit der Aufladeanforderung empfangenen Positionsdaten autonom zu der automatisierten Aufladeeinheit 130 zu bewegen, an eine Steuereinheit 143 senden oder übermitteln. Wie oben beschrieben, ist die automatisierte Energieeinheit dazu eingerichtet, mit der automatisierten Aufladeeinheit 130 oder einer anderen automatisierten Energieeinheit 140 gekoppelt oder verbunden zu werden, sodass die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 über den Leistungsspeicher 148 der jeweiligen Energieeinheit 140 aufgeladen werden kann. Insbesondere umfasst die automatisierte Energieeinheit 140 eine Kopplungseinheit 145 und eine Sensoreinheit 144, die geeignete Sensoren zum Koppeln umfasst.
  • Das Koppeln der automatisierten Energieeinheiten 140 und der Aufladeeinheit 130 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3A bis 3E exemplarisch näher erläutert.
  • Nun kann die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 aufgeladen werden. In vorteilhafter Weise wird somit ein modulares und mobiles Aufladesystem 100 bereitgestellt, bei dem mobile Laderoboter 130, 140 (d.h. die automatisierten Aufladeeinheiten 130 und die automatisierten Energieeinheiten 140) in einer Parkeinrichtung modular eingesetzt werden. Insbesondere wird mithilfe der Modularität für jedes Fahrzeug 110 nur eine vorbestimmte Menge an gespeicherter elektrischer Energie an ein aufzuladendes Elektrofahrzeug 110 bereitgestellt, da die zu ladende Energiemenge verwendet wird, um die Anzahl der benötigten und für den Aufladevorgang zu nutzenden Energieeinheiten 140 zu bestimmen.
  • Jede automatisierte Energieeinheit 140 kann dazu ausgelegt sein, sich - wenn der Leistungsspeicher 148 entladen ist - während des Aufladevorgangs der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 zu einer Leistungsquelle oder Stromquelle 220 zu bewegen, um den Leistungsspeicher 148 nachzuladen.
  • Die Leistungsquelle 220 kann eine handelsübliche Haushaltssteckdose, eine Schutzkontaktsteckdose, eine Wandladestation oder Wandsteckdose, eine einzelne Ladesäule oder eine Ladesäule einer Ladestation sein.
  • Wie weiter oben bereits beschrieben, können die automatisierten Energieeinheiten 140 mit der automatisierten Aufladeeinheit 130 oder einer anderen automatisierten Energieeinheit 140 gekoppelt werden, sodass alle Leistungsspeicher 138, 148 die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 aufladen können. Nach dem Koppeln kann der Leistungsspeicher 148 der zuletzt gekoppelten automatisierten Energieeinheit 140 zuerst entladen werden. Wenn der Leistungsspeicher 148 entladen ist, kann sich die letzte gekoppelte automatisierte Energieeinheit 140 automatisch zu einer Leistungsquelle 220 bewegen, um den leeren Leistungsspeicher 148 aufzuladen. Der Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheit 140 oder der automatisierten Aufladeeinheit 130 die im vorherigen Schritt angekoppelt wurde, kann nun, wie im Folgenden anhand der 3A bis 3E näher erläutert wird, zum Aufladen des Leistungsspeichers 118 verwendet werden. Wenn der Aufladevorgang abgeschlossen ist, d.h. wenn die Leistungsspeicher 138 der automatisierten Aufladeeinheit 130 sich zumindest teilweise entladen haben, kann die Aufladeeinheit 130 sich ebenfalls zu der Leistungsquelle 220 bewegen, um den Leistungsspeicher 138 nachzuladen. Wenn der Leistungsspeicher 138, 148 aufgeladen ist, kann die Aufladeeinheit 130 oder die Energieeinheit 140 eine entsprechende Bereitschaftsmeldung an den Backend-Server 120 übermitteln. In vorteilhafter Weise können somit die Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheiten 140 für einen nächsten Aufladevorgang schneller aufgeladen werden und somit für den nächsten Aufladevorgang schneller verfügbar sein.
  • Die 2 zeigt schematisch drei beispielhafte Szenarien für modulares automatisiertes Aufladen in einer Parkeinrichtung. Diese beispielhaften Ausführungsformen können realisiert werden wie oben unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben wurde.
  • Im Einzelnen zeigt die 2 einen ersten Parkplatz oder eine erste Parkbucht 210A in der Parkeinrichtung, auf dem bzw. in der ein erstes Elektroauto 110_A parkt. Für das Elektroauto 110_A wurde auf dem Backend-Server 120 eine entsprechende Aufladeanforderung empfangen. In diesem Beispiel ergibt sich aus der Aufladeanforderung, dass für die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_A eine Ladungsmenge von drei Ladegrößen (z.B. Ladegröße = 1 kWh) benötigt oder gewünscht wird. In diesem Beispiel kann jeder Leistungsspeicher 138, 148 der automatisierten Aufladeeinheit 130 und der automatisierten Energieeinheit 140 die Strommenge einer Ladegröße speichern. Der Backend-Server 140 hat die automatisierte Aufladeeinheit 130 aufgefordert, sich zu dem Elektrofahrzeug 110 A zu bewegen und die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_A aufzuladen. Der Backend-Server hat außerdem bestimmt, dass zwei automatisierte Energieeinheiten 140 benötigt werden, um die benötigte Menge von drei Ladegrößen bereitzustellen. Diese automatisierten Energieeinheiten haben sich zu dem Parkplatz 210A bewegt, um die Energiespeichereinrichtung 118_A aufzuladen.
  • Auf dem zweiten Parkplatz 210B oder in der zweiten Parkbucht 210B der Parkeinrichtung ist ein zweites Elektroauto 110_B geparkt, für das eine Aufladeanforderung auf dem Backend-Server 120 empfangen wurde. In diesem Beispiel ergibt sich aus der Aufladeanforderung, dass für das Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_A eine Ladungsmenge von fünf Ladegrößen benötigt oder gewünscht wird. Daher werden zusätzlich zu der automatisierten Aufladeeinheit 130 vier Energieeinheiten 140 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_B bzw. mit der vorangegangenen Energieeinheit 140 gekoppelt, um die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_B aufzuladen.
  • Auf dem dritten Parkplatz 210C oder in der dritten Parkbucht 210C der Parkeinrichtung ist ein drittes Elektroauto 110_C geparkt, für das eine Aufladeanforderung auf dem Backend-Server 120 empfangen wurde. In diesem Beispiel ergibt sich aus der Aufladeanforderung, dass für das Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_C eine Ladungsmenge von neun Ladegrößen benötigt oder gewünscht wird. Daher werden zusätzlich zu der automatisierten Aufladeeinheit 130 acht Energieeinheiten 140 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_C bzw. mit der vorangegangenen Energieeinheit 140 gekoppelt, um die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_C aufzuladen.
  • Die 2 zeigt somit, dass die automatisierte Aufladeeinheit 130 den Leistungsspeicher 138 mithilfe der Kopplungseinheit 135 und/oder der Aktuatoreinheit 136 mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_A, 118_B, 118_C koppelt oder verbindet. Mit der automatisierten Aufladeeinheit 130 ist eine erste automatisierte Energieeinheit 140 gekoppelt, eine zweite automatisierte Energieeinheit 140 und die erste Energieeinheit 140, etc.
  • Aufgrund der Modularität kann die gespeicherte elektrische Energie effizient an die Aufladeanforderungen der einzelnen Elektrofahrzeuge 110_A, 110_B und 110_C angepasst werden.
  • Die 3A bis 3E verdeutlichen schematisch den Ablauf eines beispielhaften Szenarios für modulares automatisiertes Aufladen.
  • Im Einzelnen zeigt die 3A zur Verdeutlichung die erste Parkbucht 210A, wie oben unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. In der ersten Parkbucht 210A ist das dritte Elektroauto 110_A geparkt, für das eine Aufladeanforderung auf dem Backend-Server 120 empfangen wurde. Die automatisierte Aufladeeinheit 130 hat sich gemäß den empfangenen Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug 110 bewegt und den Leistungsspeicher 138 der automatisierten Aufladeeinheit mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118A verbunden, um diese aufzuladen. Aus der 3B ist ersichtlich, dass für die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_A eine Ladungsmenge von drei Ladegrößen benötigt oder gewünscht wird. Der Backend-Server 120 hat somit bestimmt, dass zwei automatisierte Energieeinheiten 140A und 140B benötigt werden, um die Bereitstellung der benötigten Menge von drei Ladegrößen zu ermöglichen. Die automatisierte Energieeinheit 140A hat sich mit der automatisierten Aufladeeinheit 130 gekoppelt, sodass ihr Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheit die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_A aufladen kann. Die automatisierte Energieeinheit 140B wurde mit der automatisierten Energieeinheit 140A gekoppelt, sodass der Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheit ebenfalls die elektrische Energiespeichereinrichtung 118_A aufladen kann. Nun wird die in der automatisierten Energieeinheit 140B (oder in ihrem Leistungsspeicher 148) gespeicherte elektrische Energie entladen, um die Energiespeichereinrichtung 118_A aufzuladen.
  • Die 3C zeigt den nächsten Schritt. Wenn der Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheit 140B vollständig entladen ist, wird die automatisierte Energieeinheit 140B von der automatisierten Energieeinheit 140A abgekoppelt. Nun wird die Energiespeichereinrichtung der automatisierten Energieeinheit 140A entladen. Die 3D zeigt, dass die abgekoppelte automatisierte Energieeinheit 140B sich zu einer Leistungsquelle 220 bewegt hat, um den Leistungsspeicher 148 nachzuladen. Vorteilhafterweise ist der Leistungsspeicher 148 dieses Moduls (oder dieser automatisierten Energieeinheit 140B) bereits vor Beendigung des Aufladevorgangs der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118_A aufgeladen. Auf diese Weise kann die automatisierte Energieeinheit 140B schneller und effizienter für einen nächsten Aufladevorgang eingesetzt oder vorbereitet werden. Die 3E zeigt den Zustand nach der Entladung des Leistungsspeichers 148 der automatisierten Energieeinheit 140A. Die Energieeinheit 140A wird von der Aufladeeinheit 130 abgekoppelt und bewegt sich autonom zu der Leistungsquelle 220, um ihren Leistungsspeicher 148 aufzuladen. Die Restenergie der Aufladeeinheit 130 wird dann zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung 118_A verwendet. Wenn der Leistungsspeicher 148 der Aufladeeinheit 130 vollständig entladen ist, kann sich die Aufladeeinheit 130 ebenfalls autonom zu der Leistungsquelle 220 bewegen, um den (nicht dargestellten) Leistungsspeicher 138 der Aufladeeinheit nachzuladen.
  • Die 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 300 zum modularen, automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 eines Elektrofahrzeugs 110 in einer Parkeinrichtung veranschaulicht, wie weiter oben unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3A bis 3E beschrieben. Die Verfahrensschritte können wie unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3A bis 3E beschrieben ausgeführt werden.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Empfangen 310 einer Aufladeanforderung zum Aufladen des Elektrofahrzeugs 110, wobei die Aufladeanforderung Positionsdaten und Aufladedaten umfasst. Die Aufladeanforderung kann von dem Elektrofahrzeug 110 automatisch an den Backend-Server 120 übermittelt werden, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 eine vorbestimmbare Ladungsmenge unterschreitet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Aufladeanforderung über ein mobiles Endgerät 150 und/oder über eine geeignete fahrzeugseitige Ein- und Ausgabeeinheit 116 an den Backend-Server 120 übermittelt werden.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Auffordern 320 einer automatisierten Aufladeeinheit 130, die einen Leistungsspeicher 138 umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine vordefinierbare Strommenge zu speichern, sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug 110 zu bewegen.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 330 einer Anzahl von automatisierten Energieeinheiten 140, die benötigt werden, um die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 gemäß den Aufladedaten aufzuladen, wobei jede automatisierte Energieeinheit einen Leistungsspeicher 148 umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine vordefinierbare Strommenge zu speichern.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Auffordern 340 der bestimmten Anzahl von automatisierten Energieeinheiten 140, sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug 110 zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten 140 dazu ausgelegt sind, mit der automatisierten Aufladeeinheit 130 oder einer anderen Energieeinheit 140 gekoppelt zu werden, sodass die Energiespeichereinrichtungen 138, 148 die elektrische Energiespeichereinrichtung 118 aufladen können.
  • Darüber hinaus umfasst das Verfahren 300 das Aufladen 350 der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 gemäß den Aufladedaten. Jede automatisierte Energieeinheit 140 kann dazu eingerichtet sein, während des Aufladens 350 der elektrischen Energiespeichereinrichtung 118 - wenn der Leistungsspeicher 148 der automatisierten Energieeinheit entladen ist - abgekoppelt zu werden und sich zu einer Leistungsquelle oder Stromquelle 220 zu bewegen, um den Leistungsspeicher 148 nachzuladen.

Claims (8)

  1. Modulares Aufladesystem (200) zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) eines Elektrofahrzeugs (110) in einer Parkeinrichtung, umfassend: mindestens eine automatisierte Aufladeeinheit (130), die einen Leistungsspeicher (138) aufweist; mehrere automatisierte Energieeinheiten (140), die jeweils einen Leistungsspeicher (148) aufweisen, wobei die Leistungsspeicher (138, 148) dazu eingerichtet sind, eine vorbestimmbare Strommenge zu speichern; mindestens einen Backend-Server (120), der dazu ausgelegt ist: - eine Aufladeanforderung für das Elektrofahrzeug (110) zu empfangen, wobei die Aufladeanforderung Positionsdaten und Aufladedaten umfasst; - die automatische Aufladeeinheit (130) aufzufordern, sich gemäß den empfangenen Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug (110) zu bewegen, wobei die automatisierte Aufladeeinheit (130) dazu ausgelegt ist, den Leistungsspeicher (138) mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) zu verbinden und Letztere aufzuladen; - eine Anzahl von automatisierten Energieeinheiten zu bestimmen, die gemäß den Aufladedaten benötigt werden, um die elektrische Energiespeichereinrichtung (118) aufzuladen; und - die bestimmte Anzahl von automatisierten Energieeinheiten (140) aufzufordern, sich zu der automatisierten Aufladeeinheit (130) zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten (140) dazu ausgelegt sind, sich so an die automatisierte Aufladeeinheit (130) oder eine andere automatisierte Energieeinheit (140) anzukoppeln, dass die Leistungsspeicher (138, 148) die elektrische Energiespeichereinrichtung (118) aufladen können.
  2. Modulares Aufladesystem (200) nach Anspruch 1, wobei die Aufladeanforderung von dem Elektrofahrzeug (110) automatisch an den Backend-Server (120) übermittelt wird, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) eine vorbestimmbare Ladungsmenge unterschreitet.
  3. Modulares Aufladesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aufladeanforderung über ein mobiles Endgerät (150) an den Backend-Server (120) übermittelt werden kann.
  4. Modulares Aufladesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede automatisierte Energieeinheit (140) dazu eingerichtet ist, sich während des Ladens der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) - wenn der Leistungsspeicher (148) der automatisierten Energieeinheit entladen ist - zu einer Leistungsquelle zu bewegen, um den Leistungsspeicher (148) nachzuladen.
  5. Verfahren (300) zum automatischen Aufladen der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) eines Elektrofahrzeugs (110) in einer Parkeinrichtung, umfassend: das Empfangen (310) einer Aufladeanforderung zum Aufladen des Elektrofahrzeugs (110), wobei die Aufladeanforderung Positionsdaten und Aufladedaten umfasst; das Auffordern (320) einer automatisierten Aufladeeinheit (130), die einen zum Speichern einer vordefinierbaren Strommenge eingerichteten Leistungsspeicher (138) umfasst, sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug (110) zu bewegen; das Bestimmen (330) einer Anzahl von automatisierten Energieeinheiten (140), die erforderlich sind, um die elektrische Energiespeichereinrichtung (118) gemäß den Aufladedaten aufzuladen, wobei jede automatisierte Energieeinheit einen Leistungsspeicher (148) umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine vordefinierbare Strommenge zu speichern; das Auffordern (340) der bestimmten Anzahl von automatisierten Energieeinheiten (140), sich gemäß den Positionsdaten zu dem Elektrofahrzeug (110) zu bewegen, wobei die automatisierten Energieeinheiten (140) dazu ausgelegt sind, sich an die automatisierte Aufladeeinheit (130) oder eine andere automatisierte Energieeinheit (140) anzukoppeln, sodass die Leistungsspeicher (138, 148) die elektrische Energiespeichereinrichtung (118) aufladen können; und das Aufladen (350) der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) gemäß den Aufladedaten.
  6. Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei die Aufladeanforderung von dem Elektrofahrzeug (110) automatisch an den Backend-Server (120) übermittelt wird, wenn der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) eine vorbestimmbare Ladungsmenge unterschreitet.
  7. Verfahren (300) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Aufladeanforderung über ein mobiles Endgerät (150) an den Backend-Server (120) übermittelt werden kann.
  8. Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jede automatisierte Energieeinheit (140) dazu eingerichtet ist, während des Ladens (350) der elektrischen Energiespeichereinrichtung (118) abgekoppelt zu werden, und dazu, sich zu einer Leistungsquelle zu bewegen - wenn der Leistungsspeicher (148) entladen ist - um den Leistungsspeicher (148) nachzuladen.
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