DE19502223A1 - Batterieladestationssystem für Elektrofahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Batterieladestationssystem für Elektrofahrzeuge mit wenigstens einer benutzercodespezifisch aktivierbaren Batterieladestation zum Aufladen der Batterien von Elektrofahrzeugen.

Elektrofahrzeuge, worunter hier auch Fahrzeuge mit Hybridantrieb zu verstehen sind, müssen von Zeit zu Zeit eine Batterieladesta­ tion anfahren, um ihre Traktionsbatterie wieder aufzuladen. Bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb gilt dies jedenfalls beim Befahren größerer Gebiete im abgasfreien Betrieb. Es ist daher bereits bekannt, Anlagen mit einer oder mehreren Batterieladestationen analog zu Benzintankstellen mit einer oder mehreren Zapfsäulen an verschiedenen Punkten eines Wegenetzes einzurichten. Eine derartige Batterieladestationsanlage ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DT 22 59 505 angegeben.

Bei dieser Anlage wird die Batterie des ankommenden Fahrzeugs gegen eine vollgela­ dene Batterie ausgetauscht und anschließend die herausgenommene Batterie aufgeladen, wonach sie in ein später ankommendes Fahr­ zeug wieder eingebaut werden kann.

In dem Gebrauchsmuster DE 92 05 536 U1 ist ein Batterieladesta­ tionssystem offenbart, das mehrere benutzercodespezifisch akti­ vierbare Batterieladestationen sowie ein zentrales Terminal zur Steuerung der einzelnen Batterieladestationen beinhaltet. Das zentrale Terminal steht in Signalaustauschverbindung mit den be­ triebsnotwendigen Komponenten der Batterieladestationen und be­ sitzt eine Recheneinrichtung, die ihrerseits in Signalleitungs­ verbindung mit Energiemengenzähleinrichtungen der Batterielade­ stationen steht. Damit soll die Benutzerfreundlichkeit des Systems erhöht werden, indem die Berechnung der jeweils tatsäch­ lich beim Aufladen der Batterie entnommenen Energiemenge und die Abrechnung des zugehörigen Entgeltes vom System selbst durchge­ führt werden kann, wobei der Benutzer jede beliebige gewünschte Energiemenge abnehmen kann. Weiter wird dort vorgeschlagen, an dem zentralen Terminal eine Kontrolleinrichtung für die Berech­ tigung der Energieentnahme aus einer Batterieladestation vorzu­ sehen, die eine Leseeinrichtung für Benutzercodekarten umfaßt. Über eine optische Anzeigeeinrichtung kann der Verlauf des je­ weiligen Berechtigungsprüfvorgangs verfolgt werden. Die Gebüh­ renabrechnung kann dann spezifisch für den jeweiligen Benutzer­ code erfolgen.

Bei stärkerer Verbreitung von mittels einer Traktionsbatterie angetriebenen Elektrofahrzeugen besteht zunehmend das Problem, daß der Fahrer eines Elektrofahrzeuges beim Anfahren einer Bat­ terieladestationsanlage eventuell keine freie Batterieladestati­ on mehr vorfindet. Dabei ist zu beachten, daß die Ladezeiten be­ trächtlich größer sind als das vergleichbare Nachtanken eines kraftstoffbetriebenen Fahrzeugs an einer üblichen Tankstelle. Diese Gefahr belegter Batterieladestationen besteht insbesondere in Ballungsgebieten zu bestimmten Verkehrszeiten.

In der Patentschrift US 5.049.802 wird ein Batterieladestations­ system beschrieben, das sich insbesondere für computergelenkte Fahrzeuge eignet, z. B. solche eines führerlosen Transportsy­ stems. Dabei ist ein ortsfester Computer vorgesehen, der über eine Radiowellenübertragungsstrecke mit Führungscomputern in den einzelnen Fahrzeugen kommuniziert. Der ortsfeste Computer vermag gleichzeitig mehrere Fahrzeuge zu steuern und gibt Routeninfor­ mationen sowie Informationen über Aufstellungsorte von Ladesta­ tionen an die Fahrzeuge ab. Gleichzeitig steuert der ortsfeste Computer den jeweiligen Ladeteil einer Ladestation entsprechend den empfangenen Informationen über den Ladezustand der Batterie des anstehenden Fahrzeugs. Wenn vom Führungscomputer eines Fahr­ zeugs ein Signal über eine schwache Batterie zusammen mit den Ortskoordinaten des Fahrzeugs gesendet wird, bestimmt der orts­ feste Computer den nächstgelegenen Ort einer Ladestation und gibt die zugehörige Fahrtroute an den Fahrzeugführungscomputer zurück.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Batterieladestationssystems der eingangs genannten Art zu­ grunde, bei dem es sich vermeiden läßt, daß der Fahrer eines Elektrofahrzeuges nicht rechtzeitig eine freie Batterieladesta­ tion auffindet.

Dieses Problem wird durch ein Batterieladestationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Speziell beinhaltet dieses Sy­ stem die Möglichkeit, daß sich die Benutzer von Elektrofahrzeu­ gen über eine Fernabfrage von der Ladestationsinformationsein­ heit vom Belegungszustand jeder Ladestation des Systems in Kenntnis setzen können. Sie können damit ein vergebliches Anfah­ ren belegter Batterieladestationen vermeiden und statt dessen noch unbelegte Stationen aufsuchen. Die Fernabfrage kann bei­ spielsweise über Telefon, Autotelefon oder eine Funkübertra­ gungsstrecke erfolgen. Die Abfrage kann gegebenenfalls nach be­ stimmten Suchkriterien erfolgen, z. B. bezogen auf eine bestimmte Fahrtstrecke oder auf einen gewünschten Ladezeitraum, wozu die Belegungszustandsdaten über die einzelnen Batterieladestationen von der Ladestationsinformationseinheit entsprechend aufbereitet werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nach An­ spruch 2 bietet den Elektrofahrzeugnutzern die Möglichkeit, eine Batterieladestation vorab für sich zu reservieren. Die dann als Ladestationsreservierungseinheit weitergebildete Ladestationsin­ formationseinheit nimmt die Reservierungsanforderungen auf und steuert die Ladestationen entsprechend an. Damit ist gewährlei­ stet, daß die von einem Elektrofahrzeugnutzer reservierte Lade­ station auch tatsächlich frei ist, wenn er sie zum gewünschten Reservierungszeitpunkt anfährt.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 übernimmt die La­ destationsreservierungseinheit die Ermittlung und Abbuchung der Batterieladegebühren für den jeweils reservierten Ladevorgang.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 hat den Vor­ teil, daß die Systemnutzer vor Ort durch die jeweilige optische Anzeigeeinrichtung über den momentanen und gegebenenfalls auch den zukünftigen Belegungszustand der dort befindlichen Ladesta­ tionen informiert werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 verhindert un­ nötige Nichtbenutzungen von Batterieladestationen aufgrund von nicht in Anspruch genommenen Reservierungen dadurch, daß die La­ destationsreservierungseinheit eine jeweilige Reservierung stor­ niert, wenn diese nicht innerhalb einer vorgegebenen Wartezeit nach Reservierungsbeginn durch Eingabe des reservierenden Benut­ zercodes an der reservierten Ladestation in Anspruch genommen wird.

In Weiterbildung nach Anspruch 6 ist für jedes Elektrofahrzeug ein Datenkommunikationsgerät zur Kommunikation mit der Ladesta­ tionsinformationseinheit vorgesehen, das nach Aktivierung selbsttätig den zum Fahrzeug gehörigen, zur Benutzung des Sy­ stems berechtigenden Code abgibt, so daß der Fahrer diesen eige­ nen Benutzercode nicht eigens einzugeben braucht. Letzteres ist im Fall der Reservierungsfähigkeit des Batterieladestationssy­ stems nur dann erforderlich, wenn der Fahrer über das Datenkom­ munikationsgerät seines Fahrzeugs eine Reservierung für ein an­ deres Fahrzeug, dessen Benutzercode ihm ebenfalls bekannt ist, vornehmen möchte.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Batterieladestationssystems für Elektrofahrzeuge.

Das in der Figur dargestellte Batterieladestationssystem beinhal­ tet mehrere, an vorbestimmten Punkten eines Verkehrswegenetzes errichtete Batterieladestationsanlagen, von denen zwei (1a, 1b) stellvertretend gezeigt sind. Jede Batterieladestationsanlage (1a, 1b) enthält ihrerseits mehrere einzelne Batterieladestatio­ nen (2), von denen ebenfalls jeweils zwei stellvertretend darge­ stellt sind. Jede Batterieladestation beinhaltet neben einem ei­ gentlichen Ladeteil (5) üblicher Bauart eine optische Anzeige­ einrichtung (4) sowie eine Sende- und Empfangseinheit (3). Für sämtliche Batterieladestationen (2) ist eine gemeinsame, zentra­ le Ladestationsreservierungseinheit (6) vorgesehen, die zum ei­ nen eine Sende- und Empfangseinheit (8), mit der sie über eine Funkübertragungsstrecke (7) mit den entsprechenden Sende- und Empfangseinheiten (3) der Ladestationen (2) kommuniziert, sowie zum anderen eine weitere Sende- und Empfangseinheit (9) beinhal­ tet, mit der sie über eine Autotelefonübertragungsstrecke (10) mit den Systemnutzern in Datenverbindung steht. Zur Kommunikati­ on mit der Ladestationsreservierungseinheit (6) durch die Sy­ stemnutzer befindet sich in den von den Systemnutzern betriebe­ nen Elektrofahrzeugen, von denen zwei (11a, 11b) in der Figur stellvertretend für alle anderen wiedergegeben sind, jeweils ein fahrzeugseitiges, sende- und empfangsfähiges Datenkommunikati­ onsgerät in Form einer Autotelefoneinrichtung (12). Außer der Autotelefonübertragungsstrecke (10) ist auch die Funkübertra­ gungsstrecke (7) zwischen der Ladestationsreservierungseinheit (6) und den einzelnen Ladestationen (2) für bidirektionalen Da­ tenaustausch eingerichtet. Der Aufbau der erwähnten Baueinheiten ist jeweils herkömmlicher Natur und braucht daher hier nicht nä­ her beschrieben zu werden. Nachfolgend wird die Funktionsweise des dergestalt aufgebauten Batterieladestationssystems detail­ lierter erläutert.

Die Ladestationsreservierungseinheit (6) erfaßt über die Funk­ strecke (7) laufend die Belegungssituation der einzelnen Batte­ rieladestationen (2) und bereitet die diesbezüglichen Daten zu­ sammen mit Daten über die Aufstellungsorte der Ladestationen (2) abrufbereit auf. Diese abrufbereiten Daten beinhalten auch die Informationen über bereits vorgenommene Reservierungen für ge­ plante Benutzungen der Batterieladestationen. Sobald der Fahrer eines Elektrofahrzeuges (11a, 11b) die Notwendigkeit sieht, ei­ nen Batterieladevorgang vorzunehmen, fragt er zunächst über das Autotelefon (12) die Ladestationsreservierungseinheit über den Belegungszustand der Ladestationen (2) ab. Diese Anfrage kann er durch Eingabe von Suchkriterien gezielt nach möglicherweise unbelegten Ladestationen entlang einer bestimmten Fahrtstrecke oder während eines bestimmten Zeitraums konkretisieren. Damit die Kommunikation mit der Ladestationsreservierungseinheit (6) möglich ist, gibt das speziell dafür ausgelegte Autotelefon (12) zu Beginn derartiger Kommunikationsversuche mit der Ladestati­ onsreservierungseinheit (6) ein für das jeweilige Autotelefon und damit das jeweilige Elektrofahrzeug charakteristisches Be­ nutzercodesignal ab, so daß der Benutzer selbst keinen Benutzer­ code separat einzugeben braucht. Wenn die Ladestationsreservie­ rungseinheit (6) eine dem Fahrer ausreichend erscheinende Anzahl unbelegter Ladestationen (2) innerhalb einer ihm günstig er­ scheinenden Batterieladestationsanlage (1a, 1b) meldet, kann er gegebenenfalls von einer Reservierung absehen und diese Batte­ rieladestationsanlage ohne Reservierung anfahren, um die Trakti­ onsbatterie des Fahrzeugs (11a, 11b) wieder vollzuladen.

Möchte der Fahrer hingegen auf alle Fälle sicherstellen, daß er eine freie Ladestation antrifft, so sendet er eine entsprechende Reservierungsanforderung an die Ladestationsreservierungseinheit (6), mit der er sich eine Batterieladestation (2) innerhalb ei­ ner bestimmten Ladestationsanlage (1a, 1b) zu einem bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer reserviert. Die Lade­ stationsreservierungseinheit (6) registriert und bestätigt diese Reservierungsanforderung, aktualisiert ihre entsprechenden Lade­ stationsbelegungsdaten und steuert die zu reservierende Batte­ rieladestation entsprechend dem Reservierungswunsch an. Dies hat zur Folge, daß die reservierte Ladestation zum Reservierungs­ zeitpunkt nur durch dortige Eingabe des reservierenden Benutzer­ code s über eine herkömmliche Codeeingabeeinrichtung aktiviert werden kann. Gleichzeitig mit der Reservierung nimmt die Lade­ stationsreservierungseinheit eine Berechnung der für den reser­ vierten Ladevorgang fälligen Gebühr vor und bucht diese von ei­ nem entsprechenden Benutzerkonto ab.

Hat eine Batterieladestation von der Ladestationsreservierungs­ einheit einen Reservierungsbefehl empfangen, so zeigt sie diese Reservierung auf ihrer weit sichtbaren optischen Anzeigeeinrich­ tung (4) in Form des Autokennzeichens des reservierenden Fahr­ zeugs (11a, 11b) und des Reservierungszeitraums an. Auf diese Weise können sich ankommende Benutzer sofort vor Ort über den Belegungszustand einer jeden dortigen Batterieladestation infor­ mieren, wobei an den optischen Anzeigen (4) der Ladestationen (2) sowohl die aktuelle wie auch zukünftige Reservierungen ange­ zeigt werden.

Wenn bei einer reservierten Batterieladestation nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Reservierungsbeginn eine Stromanzapfung durch das reservierende Fahrzeug, bestehend aus dem Einstecken des fahrzeugseitigen Stromanschlusses in einen korrespondierenden Anschluß des Ladeteils (5) und dem Eingeben des Benutzercodes, vollzogen wurde, so gibt die Ladestationsre­ servierungseinheit (6) einen Aufhebungsbefehl an die bislang re­ servierte Batterieladestation (2), deren Reservierung daraufhin aufgehoben wird, so daß sie für andere Benutzer frei ist. Ist das reservierende Fahrzeug (11a, 11b) hingegen rechtzeitig ange­ schlossen worden, so wird der Ladevorgang durchgeführt, wobei die aktuelle Zeitbelegung für den reservierten Ladevorgang eben­ falls auf der optischen Anzeigereinrichtung (4) der Ladestation (2) wiedergegeben wird. Hat ein Fahrzeug (11a, 11b) seine Reser­ vierungszeit überschritten und ist noch an die Ladestation ange­ kuppelt, so blinkt bei letzterer eine entsprechende Warnanzeige. Je nach Bedarf kann zusätzlich eine Anbuchung von Strafgebühren durch die Ladestationsreservierungseinheit (6) vorgesehen sein.

Des weiteren kann je nach Anwendungsfall vorgesehen sein, daß für eine erhöhte Gebühr eine verlängerte oder unbedingte Reser­ vierung in Anspruch genommen werden darf. Zusätzlich kann im Sy­ stem die Möglichkeit installiert werden, daß die Systemnutzer im Dialogverkehr über die Ladestationsreservierungseinheit (6) Aus­ kunft über die Benutzungsgebühren, die von einem Zeit- und einem Ortstarif abhängig sein können, erhalten können. Anstelle der Autotelefonübertragungsstrecke (10) kann selbstverständlich jede andere geläufige drahtlose Datenübertragungsstrecke Verwendung finden, wobei das benutzerseitige Kommunikationsgerät außer im Fahrzeug auch an fest installierter Stelle, z. B. in der Wohnung oder als Telefon in einer Telefonzelle, untergebracht sein kann. In den Fällen, in denen das Kommunikationsgerät öffentlich zu­ gänglich ist, ist jeweils zu Beginn einer Kommunikation ein Be­ nutzercode einzugeben, wonach die Kommunikation nur bei Vorlie­ gen eines zulässigen Benutzungscodes aktiviert werden kann.

Claims (7)

1. Batterieladestationssystem für Elektrofahrzeuge, mit

• - einer oder mehreren, benutzercodespezifisch aktivierbaren Bat­ terieladestationen (2) zum Aufladen von Elektrofahrzeugbatteri­ en,

gekennzeichnet durch

• - eine Ladestationsinformationseinheit (6), welche den Belegungs­ zustand jeder Batterieladestation (2) erfaßt und als Daten ab­ speichert, die von den Systemnutzern (11a, 11b) über eine drahtlose Datenübertragungsstrecke (10) abrufbar sind.

2. Batterieladestationssystem nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestationsinformationseinheit als Ladestationsreservie­ rungseinheit (6) ausgelegt ist, die zum Empfang von Reservie­ rungsanforderungsdaten eingerichtet ist und unter Auswertung der empfangenen Reservierungsanforderungsdaten für den jeweiligen Benutzer (11a, 11b) eine angeforderte Ladestation (2) für einen angeforderten Zeitraum benutzercodespezifisch reserviert.

3. Batterieladestationssystem nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestationsreservierungseinheit (6) zur Ermittlung und Ab­ buchung von Batterieladegebühren für den jeweils reservierten Batterieladevorgang eingerichtet ist.

4. Batterieladestationssystem nach Anspruch 2 oder 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Ladestation (2) eine optische Anzeigeeinrichtung (4) vorgesehen ist, auf der gesteuert von der Ladestationsreservie­ rungseinheit (6) das Fahrzeugkennzeichen und/oder der Reservie­ rungszeitraum nur einer momentanen oder zusätzlich auch nachfol­ gender Reservierungen angezeigt werden.

5. Batterieladestationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestationsreservierungseinheit (6) eine reservierte Lade­ station (2) wieder freigibt, wenn in letztere nicht innerhalb einer vorgegebenen Wartezeit nach Reservierungsbeginn der reser­ vierende Benutzercode an der Ladestation eingegeben wurde.

6. Batterieladestationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter gekennzeichnet durch ein fahrzeugseitig angeordnetes Datenkommunikationsgerät (12), das über die Datenübertragungsstrecke (10) mit der Ladestations­ informationseinheit (6) kommuniziert und nach Aktivierung selbsttätig einen zum Fahrzeug (11a, 11b) gehörigen Benutzercode abgibt.