WO2018077571A2 - Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein Fahrzeug, Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens sowie Fahrzeugkolonnensystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (300) zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug (1), insbesondere an ein Elektrofahrzeug zur Nutzung als Antriebsenergie,während einer Fahrt des ersten Fahrzeugs (1), wobei die elektrische Energie durch wenigstens ein weiteres Fahrzeug (2, 20) bereitgestellt wird.

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein Fahrzeug, Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens sowie Fahrzeugkolonnensystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug, insbesondere an ein Elektrofahrzeug zur Nutzung als

Antriebsenergie, ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Fahrzeugkolonnensystem. Weiterhin sind ein Computerprogramm, das

eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen, sowie ein maschinenlesbares

Speichermedium Gegenstand der Erfindung.

Stand der Technik

Aus der DE 41 15 568 AI ist ein Automobil mit neuartigem elektromotorischen Antriebs- und Bremssystem sowie integrierter Energierückgewinnung offenbart, wobei der elektromotorische Automobilantrieb seine benötigte Stromenergie auch während der Fahrt von einer fahrzeugexternen Energiequelle erhält, indem diese dem Fahrzeug bzw. dessen elektromotorischem Antriebssystem über geeignete Stromleitungen oder andere neuartige technische Methoden zugeführt wird.

Offenbarung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen elektrischer

Energie an ein erstes Fahrzeug, insbesondere an ein Elektrofahrzeug zur

Nutzung als Antriebsenergie, während einer Fahrt des ersten Fahrzeugs,

dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie durch wenigstens ein weiteres Fahrzeug bereitgestellt wird. Es wird somit ein Verfahren geschaffen bei welchem elektrische Energie dezentral bereitgestellt werden kann, wodurch lange Aufenthalte an Tankstellen, bzw. elektrischen Ladestationen entfallen können. Dies hat ferner den Vorteil, dass das erste Fahrzeug nicht die gesamte Energiemenge mitführen muss, die es für eine bestimmte Fahrstrecke benötigt. Es ist weiterhin möglich, dass durch das Bereitstellen elektrischer Energie lediglich solche Funktionen des Fahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden, die nicht direkt mit einem Fahrbetrieb zu tun haben. Unter anderem können dies beispielsweise eine Klimaanlage, Fahrerassistenzsysteme, ein Autoradio und/oder eine Scheinwerferanlage des Fahrzeugs sein. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen ergibt sich hierdurch ein Gewichtsvorteil, da nicht notwendigerweise ein elektrischer Stromspeicher mitgeführt werden muss oder der Stromspeicher eine geringere Kapazität und somit ein geringeres Gewicht und eine geringere Baugröße aufweisen kann. Des Weiteren kann hierdurch eine Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden. Theoretisch kann die Reichweite unendlich werden, wenn die für einen Fahrbetrieb notwendige Energie immer instantan durch ein weiteres Fahrzeug bereitgestellt werden kann. Somit ergeben sich ferner vielfältige Möglichkeiten, wie sich mehrere in Fahrt befindliche

Fahrzeuge in vorteilhafter Weise untereinander mit elektrischer Energie versorgen können. So ist es beispielsweise möglich, dass sich die an dem Verfahren beteiligten Fahrzeuge bzw. deren Fahrer und/oder Besitzer bzw.

Fahrzeughalter organisieren. Dies kann z.B. über eine Online-Plattform oder über soziale Netzwerke geschehen, wobei bestimmte Fahrzeugdaten wie geplante

Fahrten, dafür benötigte Energiemengen und/oder mitgeführte Energiemengen mit anderen Fahrzeugen bzw. Fahrern geteilt werden können und sich die Fahrzeuge bzw. Fahrer so für das Verfahren verabreden können. Es ist weiterhin denkbar, dass durch solch einen entstehenden Markt zum Austausch

überschüssiger bzw. fehlender elektrischer Energie auch ein Geschäftsmodell zum Organisieren und insbesondere ein Bezahlsystem zum Abrechnen und Bezahlen von aufgenommener bzw. abgegebener elektrischer Energie bereitgestellt werden. Unter Fahrzeug kann hierbei unter anderem ein Personenkraftwagen (PKW), ein

Lastkraftwagen (LKW), ein Campingmobil, eine mobile Arbeitsmaschine, sowie ein Motorrad, ein Motorroller, ein Mofa, ein Trike, ein Quad etc. verstehen. Ferner können darunter auch elektrisch betriebene Fahrzeuge verstanden werden, insbesondere Elektrofahrzeuge, Elektromotorräder, Elektroroller sowie

Elektrofahrräder, wie beispielsweise Pedelecs oder E-bikes. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen

Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Wenn sich das wenigstens eine weitere Fahrzeug in Fahrt, insbesondere im Wesentlichen in gleicher Richtung wie das erste Fahrzeug, befindet, hat dies den Vorteil, dass das Bereitstellen elektrischer Energie über einen längeren Zeitraum andauern kann. Hierdurch wird die Reichweite bzw. ein Autarkiegrad des ersten Fahrzeugs weiter erhöht. Insbesondere wenn das erste Fahrzeug und das wenigstens eine weitere Fahrzeug hintereinander her fahren und dadurch eines der Fahrzeuge im Windschatten des anderen Fahrzeugs fährt, entsteht durch einen verringerten Luftwiderstand, den das hinter her fahrende Fahrzeug erfährt, für dieses Fahrzeug ein Effizienzvorteil, welches dieses Fahrzeug mit dem voraus fahrenden Fahrzeug teilen kann.

Indem das Bereitstellen elektrischer Energie über eine mechanische Verbindung, vorzugsweise durch eine elektrische Leitung, zwischen dem ersten Fahrzeug und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug erfolgt, kann eine robuste und verlustarme Übertragung der elektrischen Energie gewährleistet werden. Die elektrische Leitung kann hierbei als isoliertes Stromkabel ausgeführt sein. Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Leitung fest mit einem der Fahrzeuge verbunden ist. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die elektrische Leitung entlang einer oder innerhalb einer mit dem Fahrzeug verbundenen Stange geführt wird, welche z.B. Vorne und/oder Hinten über das Fahrzeug hinausragt.

Ferner kann wenigstens ein Ende der elektrischen Leitung einen Stecker, einen Stutzen oder eine Steckdose aufweisen, mit welchem bzw. mit welcher eine Steckverbindung zwischen dem ersten Fahrzeug und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug, beispielsweise durch Andocken, hergestellt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das hintere Fahrzeug einen

Abstand zu dem voraus fahrenden Fahrzeug verringert und sich so positioniert, dass es mit dem Stecker, welcher am Ende der elektrischen Leitung, welche vom vorausfahrenden Fahrzeug entlang einer Stange in Richtung des hinter her fahrenden Fahrzeugs geführt wird, angebracht ist, mit einer zu dem Stecker komplementären Steckverbindungseinheit eine Steckverbindung eingeht. Nun kann elektrische Energie von einem Fahrzeug auf das andere Fahrzeug übertragen werden.

In einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Bereitstellen elektrischer Energie kontaktlos, vorzugsweise durch induktive

Kopplung und/oder durch kapazitive Kopplung, zwischen dem ersten Fahrzeug und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug erfolgt. Denn dadurch kann eine flexible und effiziente Übertragung der elektrischen Energie gewährleistet werden. Ferner ist die kontaktlose Bereitstellung bzw. Übertragung elektrischer Energie sehr sicher hinsichtlich der Gefahren eines Stromschlags.

Es ist ferner von Vorteil, wenn das wenigstens eine weitere Fahrzeug eine, insbesondere eine Ladevorrichtung aufweisende, Ladeplatte hinter sich herzieht und dass das erste Fahrzeug sich mit einer zu der Ladeplatte komplementären Ladevorrichtung über der Ladeplatte derart positioniert, dass zwischen der

Ladeplatte und der zu der Ladeplatte komplementären Ladevorrichtung elektrische Energie kontaktlos übertragen werden kann. Denn hierdurch kann gewährleistet werden, dass die elektrische Energie effizient und gefahrlos zwischen den beiden Fahrzeugen übertragen werden kann. Insbesondere ist diese Art einer Kopplung tolerant gegenüber Abständen zwischen den beiden

Fahrzeugen. Ferner wird hierdurch ein Ankoppeln und ein Entkoppeln zwischen den beiden Fahrzeugen erleichtert. Es ist möglich, dass die Ladeplatte und/oder die zu der Ladeplatte komplementäre Ladevorrichtung eine elektrische Spule aufweist, durch welche die elektrische Energie induktiv übertragen werden kann. Die Ladevorrichtung kann hierbei zweckmäßig unterhalb des ersten Fahrzeugs angebracht sein, sodass das erste Fahrzeug mit der Ladevorrichtung wenigstens teilweise über die Ladeplatte des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs fahren kann. In einer weiteren, alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung kann das

Bereitstellen der elektrischen Energie durch eine Übergabe eines elektrischen Stromspeichers, insbesondere einer Batterie und/oder eines Akkumulators, durch das wenigstens eine weitere Fahrzeug an das erste Fahrzeug erfolgen. Dies kann beispielsweise über eine mechanische Vorrichtung, welche das erste Fahrzeug mit dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug verbindet, und welche die die Übergabe automatisiert durchführt, realisiert sein. Hierdurch lassen sich vergleichsweise große Energiemengen auf einmal in vergleichsweise sehr kurzer Zeit übertragen. Es ist ferner zweckmäßig, wenn das erste Fahrzeug elektrische Energie an ein drittes Fahrzeug bereitstellt. Hierdurch lassen sich mehrere Fahrzeuge zu einer Kolonne zusammenschalten. Dies ermöglicht das Übertragen bzw. Bereitstellen elektrischer Energie gleichzeitig an mehrere Fahrzeuge. Insbesondere kann hierdurch auch elektrische Energie von einem bereitstellenden Fahrzeug über mehrere Fahrzeuge hinweg zu einem aufnehmenden Fahrzeug übertragen werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein„Stromlaster", welcher eine große elektrische Energiemenge, z.B. in einer Batterie, gespeichert hat, eine Fahrzeugkolonne begleitet oder anführt und die zu der Kolonne

zusammengeschalteten Fahrzeuge mit elektrischer Energie versorgt. Dieser Stromlaster kann im Folgenden auch„Tanklaster" genannt werden.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das erste Fahrzeug und/oder das wenigstens eine weitere Fahrzeug die bereitgestellte elektrische Energie in einem

Energiespeicher, vorzugsweise in einem elektrischen Energiespeicher und/oder einem chemischen Energiespeicher, wenigstens teilweise zwischenspeichert.

Denn hierdurch wird die Reichweite bzw. der Autarkiegrad des ersten Fahrzeugs und/oder des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs weiter erhöht. Unter einem elektrischen Energiespeicher kann beispielsweise ein Kondensator und/oder Superkondensator verstanden werden. Unter einem chemischen

Energiespeicher kann unter anderem ein Akkumulator, eine Batterie, eine Redox-

Flow-Batterie und/oder eine reversible Brennstoffzelle verstanden werden.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann das Verfahren während eines wenigstens teilweisen autonomen Fahrvorgangs zwischen dem ersten Fahrzeug und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug durchgeführt werden.

Hierbei können das erste Fahrzeug und das wenigstens eine weitere Fahrzeug über eine Car-2-Car-Kommunikation miteinander kommunizieren und den wenigstens teilweisen autonomen Fahrvorgang koordinieren. Unter einer Car-2- Car-Kommunikation kann eine, insbesondere eigenständige, Kommunikation zwischen zwei oder auch mehreren Fahrzeugen verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens teilweise autonome Fahrvorgang durch eine Car-2-X-Kommunikation koordiniert werden. Hierbei kann unter einer Car-2-X-Kommunikation eine, insbesondere eigenständige, Kommunikation zwischen wenigstens einem Fahrzeug und einer Umgebung des wenigstens einen Fahrzeugs verstanden werden. Unter einer Umgebung des Fahrzeugs kann ein weiteres Fahrzeug und/oder eine externe Kontrolleinheit, wie

beispielsweise ein stationärer Server und/oder ein Cloud-basierter Server verstanden werden. Die Car-2-Car-Kommunikation und die Car-2-Χ- Kommunikations können vorzugsweise durch kabellose Übertragungstechniken, bzw. -Standards bereitgestellt werden.

Es ist ferner von Vorteil, wenn bei dem Verfahren Daten von Fahrzeug-eigenen und/oder Fahrzeug-fremden Sensoren, bevorzugt von Globalen

Navigationssatellitensystem (GNSS)-, Kamera-, Lidar-, Radar und/oder

Ultraschallsensoren, verwendet werden. Denn hierdurch lassen sich das an dem Verfahren beteiligte erste Fahrzeug und das wenigstens eine weitere Fahrzeug, insbesondere während des wenigstens teilweise autonomen Fahrvorgangs, in einfacher Art und Weise koordinieren. Weiterhin kann hierdurch eine möglichst hohe Genauigkeit bei einer Relativposition zwischen dem ersten Fahrzeug und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug während des Verfahrens gewährleistet werden.

Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für eine Steuereinheit zur Durchführung eines Verfahrens zur Fahreridentifikation sowie für ein Fahreridentifikationssystem.

Es ist von Vorteil, wenn das Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug eine

Kommunikationsschnittstelle zum Senden von Fahrzeug-eigenen Daten und/oder Fahrparametern und zum Empfangen von Fahrzeug-fremden Daten und oder Fahrparametern, eine Speichereinheit zum Speichern der Fahrzeug-eigenen Daten und der Fahrzeug-fremden Daten, eine Recheneinheit zum Berechnen von Fahrparametern für das erste Fahrzeug und Fahrparametern für das wenigstens eine weitere Fahrzeug und eine Ausgabeschnittstelle zu einer Ladeplatte und/oder zu einer Ladevorrichtung und/oder zu einer elektrischen Steckverbindung zum Bereitstellen eines Ladesignals aufweist. Denn hierdurch kann elektrische Energie an das erste Fahrzeug in einfacher Weise bereitgestellt werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das

Steuergerät in ein Motorsteuergerät des ersten Fahrzeugs und/oder des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs integriert ist. Es ist weiterhin alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Steuereinheit in weiteren Steuergeräten der Fahrzeuge integriert ist. Hierdurch kann auf bereits vorhandene

Fahrzeuginfrastruktur und Bauelemente zurückgegriffen werden, was eine Einsparung an Elektronikkomponenten, Bauraum sowie Kosten bringt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Steuergerät außerhalb des ersten Fahrzeugs und/oder außerhalb des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs angeordnet ist. Insbesondere bei einem wenigstens teilweisen autonomen Fahrvorgang kann hierdurch das Verfahren an eine übergeordnete

Koordinationseinrichtung, wie beispielsweise einem stationären oder Cloud- basierten Server, ausgelagert werden, was Rechenkapazität, Bauraum, Gewicht und somit auch Kosten einspart.

Schließlich schafft der hier beschriebene Ansatz ein Fahrzeugkolonnensystem mit einem ersten Fahrzeug, mit wenigstens einem weiteren Fahrzeug und mit einem Steuergerät. Durch dieses Fahrzeugkolonnensystem kann in einfacher und sicherer Weise elektrische Energie an das erste Fahrzeug durch das wenigstens eine weitere Fahrzeug bereitgestellt werden.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren, insbesondere nicht flüchtigen Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem

Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens;

Figur 4 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel des Verfahrens;

Figur 5 eine Heckansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 4;

Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkolonnensystems; sowie

Figur 7 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines

Fahrzeugkolonnensystems.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 100 zum

Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug 1. Das Steuergerät 100 weist eine Schnittstelle 130 auf, über die Fahrzeug-eigene Daten und/oder Fahrzeug-fremde Daten empfangen werden können. Die Schnittstelle 130 ist dazu ferner dazu ausgelegt, die Fahrzeug-eigenen Daten und/oder Fahrzeugfremden Daten zu versenden. Die Schnittstelle 130 kann sowohl als

kabelgebundene Schnittstelle 130a als auch als kabellose Schnittstelle 130b ausgestaltet sein. Die Fahrzeug-eigenen Daten können von einer mit der Schnittstelle 130, 130a, 130b verbundenen Fahrzeug-eigenen Umfeldsensorik 150 erfasst werden. Weiterhin können die Fahrzeug-fremden Daten von einer mit der Schnittstelle 130, 130a, 130b verbundenen Fahrzeug-fremden

Umfeldsensorik 150 erfasst werden. Die Umfeldsensorik 150 kann hierbei einen GNSS-Sensor 151, eine Kamera 152, einen Lidarsensor 153, einen Radarsensor 154 und/oder einen Ultraschallsensor 155 aufweisen. Die kabellose Schnittstelle 130b kann vorzugsweise als Car-2-Car-Schnittstelle ausgelegt sein, um insbesondere eine Kommunikation zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und wenigstens einem weiteren Fahrzeug 2, zu gewährleisten. Die kabellose Schnittstelle 130b kann ferner vorzugsweise als Car-2-X-Schnittstelle ausgelegt sein, um insbesondere eine Kommunikation zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und einer Fahrzeugumgebung, insbesondere mit einem stationären oder Cloud-basierten Server und/oder mit elektronischer Verkehrsinfrastruktur, wie beispielsweise Ampelanlagen oder Verkehrsleitsystemen, zu gewährleisten. Hierzu kann die kabellose Schnittstelle 130b insbesondere Fahrzeug-eigene und/oder Fahrzeug-fremde Fahrparameter empfangen und/oder versenden. Unter Fahrparametern können hierbei rohe Daten und/oder durch eine nicht Fahrzeug-eigene Recheneinheit vorverarbeitete Daten beispielsweise über eine Position, eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, Abstände zu anderen Verkehrsteilnehmern, eine geplante Fahrstrecke, eine voraussichtlich benötigten

Energiemenge und/oder einer tatsächlich mitgeführten Energiemenge des ersten Fahrzeugs 1 und/oder des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs 2 verstanden werden. Die über die Schnittstelle 130 empfangenen Fahrzeug-eigenen und/oder

Fahrzeug-fremden Daten und/oder Fahrparameter einer Recheneinheit 110 zugeführt. Mit der Recheneinheit 110 kann eine Speichereinheit 120 verbunden sein. Die Recheneinheit 110 kann hierbei die Fahrzeug-eigenen Daten und die Fahrzeug-fremden Daten und/oder die Fahrzeug-eigenen Fahrparameter mit den Fahrzeug-fremden Fahrparametern vergleichen. In der Speichereinheit 120 können die Fahrzeug-eigenen Daten und die Fahrzeug-fremden Daten und/oder die Fahrzeug-eigenen Fahrparameter mit den Fahrzeug-fremden

Fahrparametern zwischengespeichert werden. Sobald von dem ersten Fahrzeug 1 über die Schnittstelle 130 eine Anfrage zum Bereitstellen elektrischer Energie an das wenigstens eine weitere Fahrzeug 2 von dem wenigstens einen weiteren

Fahrzeug 2 positiv beantwortet wird, berechnet die Recheneinheit 110 für das erste Fahrzeug 1 und für das wenigstens eine weitere Fahrzeug 2

Fahrparameter, z.B. Vorgaben für Geschwindigkeiten und relativen Abständen zueinander. Diese Vorgaben werden über die Schnittstelle 130 an das erste Fahrzeug 1 und/oder an das wenigstens eine weitere Fahrzeug 2 übermittelt. Die Recheneinheit 110 vergleicht hierbei kontinuierlich die Fahrzeug-eigenen

Fahrparameter mit den Fahrzeug-fremden Fahrparametern. Stimmen die

Fahrzeug-eigenen Fahrparameter mit den Fahrzeug-fremden Fahrparametern im Wesentlichen überein, so gibt die Recheneinheit über eine Ausgabeschnittstelle 140 ein Ladesignal aus. Das Ladesignal kann hierbei direkt an eine Ladeplatte und/oder an eine Ladevorrichtung und/oder zu einer elektrischen

Steckverbindung gehen, sodass eine Übertragung elektrischer Energie gestartet werden kann. Alternativ ist es möglich, dass das Ladesignal einen Kopplungsvorgang zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 erst auslöst, sich die beiden Fahrzeuge koppeln und danach die Übertragung elektrischer Energie gestartet wird. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Steuergerät 100 in ein fahrzeugeigenes Steuergerät 200 der ersten Fahrzeugs 1 und/oder des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs 2 integriert sein. In diesem Fall wird das Ladesignal, welches von der Recheneinheit 110 der Steuergerät 100 an der Ausgabeschnittstelle 140 bereitgestellt wird, an eine zweite Recheneinheit 210 des fahrzeugeigenen Steuergeräts 200 weitergeleitet.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die von der Steuergerät 100 übernommenen Steuerfunktionen zumindest teilweise durch das Steuergerät 200 übernommen werden.

In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug 1 schematisch dargestellt. Bei dem ersten Fahrzeug 1 kann es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug, insbesondere mit einer wieder aufladbaren Batterie, oder um ein Elektrofahrzeug, insbesondere mit einer wieder aufladbaren Batterie, handeln. In einem ersten

Verfahrensschritt 301 stellt das erste Fahrzeug 1 fest, dass eine mitgeführte Energiemenge nur für eine Fahrt von 50 km, jedoch nicht für eine geplante Fahrt von 100 km ausreicht. Nun stellt in einem Prüfschritt 302 das erste Fahrzeug 1 über eine Kommunikationsschnittstelle 130 eine Anfrage an weitere Fahrzeuge in einer Umgebung des ersten Fahrzeugs 1. Hierbei wird abgefragt, ob sich ein Fahrzeug in einem Abstand zu dem ersten Fahrzeug befindet, welcher einer mitgeführten Energiemenge des ersten Fahrzeugs, in diesem Fall 50 km, entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wird der erste Verfahrensschritt 301 wiederholt.

Ist wenigstens ein weiteres Fahrzeug 2 innerhalb von 50 km verfügbar, so erfolgt in einem weiteren Prüfschritt 303 eine Abfrage an dieses weitere Fahrzeug 2, ob das weitere Fahrzeug 2 überschüssige Energie mitführt und diese überschüssige Energie auch abgeben kann und möchte. D.h. die mitgeführte Energie des weiteren Fahrzeugs 2 muss für die geplante Fahrstrecke des Fahrzeugs 2 und für wenigstens einen Teil der geplanten Fahrstrecke des ersten Fahrzeugs 1 sowie für eine eventuell zurückzulegende Fahrstrecke, bis sich beide Fahrzeuge 1, 2 in Kopplungsreichweite befinden, ausreichen. Ist dies nicht der Fall, wiederholt sich der erste Verfahrensschritt 301. Bei dem weiteren Fahrzeug 2 kann es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug, insbesondere mit einer wieder aufladbaren Batterie, oder um ein Elektrofahrzeug, insbesondere mit einer wieder aufladbaren Batterie, handeln. Weiterhin ist es möglich, dass es sich bei dem weiteren Fahrzeug 2 um einen Tanklaster handelt, welcher eine große Menge an elektrischer Energie mitführt, beispielsweise gespeichert in wenigstens einer wieder aufladbaren Batterie, mit dem Zweck, andere Fahrzeuge 1 in der

Nähe des Tanklasters mit elektrischer Energie zu versorgen.

Kann und möchte das weitere Fahrzeug 2 elektrische Energie abgeben, so erfolgt ein dritter Prüfschritt 304, bei welchem abgefragt wird, ob das weitere Fahrzeug 2 für eine kontaktlose Energieübertragung ausgestattet ist.

Insbesondere kann hierbei abgefragt werden, ob das zweite Fahrzeug 2 über eine Ladeplatte mit elektrischen Spulen zur induktiven Kopplung mit weiteren Ladevorrichtungen ausgestattet ist. Ist dies der Fall, so wird in einem zweiten Verfahrensschritt 305 eine Annäherung zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2 initiiert. Hierbei können das erste Fahrzeug 1 und das weitere Fahrzeug 2 über eine Car-2-Car- Kommunikation unter Zuhilfenahme der von der Umfeldsensorik 150 erfassten bzw. gelieferten Daten sich einander annähern und ihre Fahrweise aufeinander anpassen. Dieser Schritt kann sowohl teilweise autonom mit optionalen Lenk bzw. Fahreingriffen eines Fahrers des ersten Fahrzeugs 1 und/oder des weiteren Fahrzeugs 2 als auch vollautonom erfolgen.

Sobald sich der Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2 auf einen bestimmten Wert, wie beispielsweise 10 m, verringert hat, erfolgt in einem dritten Verfahrensschritt 306 eine induktive Kopplung zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2. Hierbei kann das vorausfahrende weitere Fahrzeug 2, welches von dem hinterher fahrenden ersten Fahrzeug 1 eingeholt wurde, eine Ladeplatte ausfahren. Die Ladeplatte ist mechanisch und elektrisch mit dem zweiten Fahrzeug verbunden und kann durch

Rollen bzw. Räder hinter dem zweiten Fahrzeug 2 hergezogen werden. Die Ladeplatte weist eine Induktionsspule auf. Das erste Fahrzeug 1 kann nun über die Ladeplatte fahren und sich dabei so darüber positionieren, dass sich eine unter dem ersten Fahrzeug 1 angebrachte Ladevorrichtung mit einer weiteren Induktionsspule über der Induktionsspule der Ladeplatte befindet.

Nun kann in einem vierten Verfahrensschritt 307 die Übertragung elektrischer Energie von dem zweiten Fahrzeug 2 an das erste Fahrzeug 1 initiiert werden. Fakultativ ist es möglich, dass die übertragene Energiemenge gemessen und mit einem Preis bewertet wird, sodass ein Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 an den

Fahrer des zweiten Fahrzeugs 2 die Kosten für die übertragene Energie bezahlen kann.

Stellt sich bei dem dritten Prüfschritt 304 heraus, dass das weitere Fahrzeug 2 nicht für eine kontaktlose Energieübertragung ausgestattet ist, erfolgt ein vierter

Prüfschritt 308, bei welchem abgefragt wird, ob das zweite Fahrzeug 2 für eine Energieübertragung mittels einer elektrischen Leitung ausgestattet ist.

Ist dies der Fall, so wird in einem fünften Verfahrensschritt 309 eine Annäherung zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2 initiiert. Hierbei können das erste Fahrzeug 1 und das weitere Fahrzeug 2 über eine Car-2-Car- Kommunikation unter Zuhilfenahme der von der Umfeldsensorik 150 erfassten bzw. gelieferten Daten sich einander annähern und ihre Fahrweise aufeinander anpassen. Dieser Schritt kann sowohl teilweise autonom mit optionalen Lenk bzw. Fahreingriffen eines Fahrers des ersten Fahrzeugs 1 und/oder des weiteren Fahrzeugs 2 als auch vollautonom erfolgen.

Sobald sich der Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2 auf einen bestimmten Wert, wie beispielsweise 10 m, verringert hat, erfolgt in einem sechsten Verfahrensschritt 310 eine mechanische Kopplung zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug 2. Hierbei kann das vorausfahrende weitere Fahrzeug 2, welches von dem hinterher fahrenden ersten Fahrzeug 1 eingeholt wurde, eine an einer Stange befestigte elektrische Leitung ausfahren. Die elektrische Leitung ist mechanisch und elektrisch mit dem zweiten Fahrzeug verbunden. Die elektrische Leitung weist eine Vorrichtung auf, die geeignet ist, mit einer komplementären Vorrichtung an dem ersten Fahrzeug 1 eine Steckverbindung einzugehen. Dies kann beispielsweise ein Stecker an einem Ende der elektrischen Leitung sein, der an eine Steckdose bzw. an einen Stutzen an dem ersten Fahrzeug 1 ankoppeln kann. Das erste Fahrzeug 1 kann nun an das weitere Fahrzeug 2 heranfahren und sich dabei so positionieren, dass der Stecker an dem Ende der elektrischen Leitung mit der Steckdose bzw. dem Stutzen an dem ersten Fahrzeug 1 eine Steckverbindung eingehen kann. Nun kann in einem siebten Verfahrensschritt 311 die Übertragung elektrischer

Energie von dem zweiten Fahrzeug 2 an das erste Fahrzeug 1 initiiert werden. Fakultativ ist es möglich, dass die übertragene Energiemenge gemessen und mit einem Preis bewertet wird, sodass ein Fahrer des ersten Fahrzeugs 1 an den Fahrer des zweiten Fahrzeugs 2 die Kosten für die übertragene Energie bezahlen kann.

In Figur 3 ist Ausführungsbeispiel des Verfahrens dargestellt. Hierbei fährt das erste Fahrzeug 1 hinter einem Tanklaster 20 her. Das erste Fahrzeug 1 ist hierbei als Elektrofahrzeug ausgebildet und kann fakultativ eine wieder aufladbare Batterie 40 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Der Tanklaster 20 weist einen elektrischen Stromspeicher mit einer großen Kapazität auf, vorzugsweise als wieder aufladbare Batterie 40 oder Akkumulator ausgebildet. Der Tanklaster 20 zieht eine Ladeplatte 50 hinter sich her, die über ein Seil 60 mit dem Tanklaster 20 verbunden ist. Das Seil 60 dient hierbei einerseits der mechanischen Verbindung mit der Ladeplatte 50. Andererseits weist das Seil 50 noch eine elektrische Leitung 61 auf, über die eine Induktionsspule 51 in der Ladeplatte 50 mit elektrischem Strom gespeist wird. In einer alternativen Ausführungsform kann das Seil 60 auch als starre Verbindung, wie z.B. einer Stange, einer Schiene oder einer Platte ausgeführt sein.

Der Tanklaster 20 und das erste Fahrzeug 1 weisen als Umfeldsensorik 150 jeweils Kamerasysteme 152 auf. Des Weiteren weisen der Tanklaster 20 und das erste Fahrzeug 1 Steuergeräte 100 auf, welche dazu ausgelegt sind, auf Daten der Umfeldsensorik 150 zuzugreifen und einen Annäherungs- und

Kopplungsvorgang zwischen dem Tanklaster 20 und dem ersten Fahrzeug 1 wenigstens teilweise autonom zu koordinieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Umfeldsensorik 150 auch einen GNSS-Sensor 151, einen Lidarsensor 153, einen Radarsensor 154 und/oder einen Ultraschallsensor 155 aufweisen.

Nach dem Abschluss des Annäherungs- und Kopplungsvorgangs hat sich das erste Fahrzeug 1 mit Hilfe der Daten der Umfeldsensorik 150 über der Ladeplatte 50 positioniert. Insbesondere kommt nun eine unter dem ersten Fahrzeug 1 angebrachte Ladevorrichtung 55 mit einer weiteren Induktionsspule 56 über der Induktionsspule 51 der Ladeplatte50 zum Liegen, sodass nun elektrische Energie induktiv von der wieder aufladbaren Batterie 40 des Tanklasters 20 an das erste Fahrzeug 1 übertragen werden kann. Das erste Fahrzeug kann nun die übertragene Energie direkt als Antriebsenergie für einen Fahrzeug-eigenen Elektromotor nutzen und/oder in der Fahrzeug-eigenen wieder aufladbaren Batterie 40 Zwischenspeichern.

In Figur 4 ist eine Detaillierung des Ausführungsbeispiels aus Figur 3 gezeigt. Das erste Fahrzeug 1, ausgestattet mit Kamerasystemen 152 als Umfeldsensorik 150 und dem Steuergerät 100 zur Koordination des Annäherungs- und

Kopplungsvorgangs an den Tanklaster 20 (nicht gezeigt) fährt derart über der

Ladeplatte 50, dass sich die weitere Induktionsspule 56, die unter dem ersten Fahrzeug 1 an der weiteren Ladevorrichtung 55 angebracht ist, über der Induktionsspule 51 der Ladeplatte 50 befindet. In einer alternativen

Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass eine Stärke der induktiven Kopplung der Induktionsspule 51 und der weiteren Induktionsspule 56 gemessen wird und davon abhängig die Position des ersten Fahrzeugs 1 über der

Ladeplatte 50 während der Fahrt und während des Vorgangs der

Energieübertragung korrigiert bzw. nachjustiert wird. Die Ladeplatte 50 weist hierbei wenigstens zwei Rollen 52 auf, auf denen die

Ladeplatte 50 rollbar gelagert ist. Es kann sich hierbei um jeweils zwei einzelne Rollen 52 pro Radachse 53 handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass sich eine Rolle 52 über die gesamte Länge einer Radachse 53 erstreckt. In Figur 5 ist eine Heckansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 4 dargestellt.

Hierbei ist sehen, dass sich das Fahrzeug 1 mit seiner Ladevorrichtung 55 bzw. seiner weiteren Induktionsspule 56 derart während der Fahrt ausrichtet, dass sich die Ladeplatte 50 mit der Induktionsspule 51 zentriert darunter befindet. In einer weiteren ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass alternativ oder zusätzlich der Tanklaster 20 Fahrteingriffe vollzieht, um die Ladeplatte 50 samt der Induktionsspule 51 zentriert unterhalb der weiteren Induktionsspule 56 zu halten. Ferner ist es möglich, dass die Ladeplatte 50 dazu ausgebildet ist, eine Lagekorrektur vorzunehmen, falls die Induktionsspule 51 und die weitere

Induktionsspule 56 aus einer idealen Lage zueinander abweichen. Hierzu ist es denkbar, dass die Rollen 52 auf den Radachsen 53 eigene, extern ansteuerbare

Elektromotoren aufweisen, um eine Position der Ladeplatte 50 während der Fahrt und während des Vorgangs der Energieübertragung zu korrigieren.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugkolonnensystems 400. Hierbei führt ein Tanklaster 20 eine Fahrzeugkolonne 401, bestehend aus mehreren Fahrzeugen 1, 3 an. Die Fahrzeuge 1, 3 können als Elektrofahrzeuge und/oder als Hybridfahrzeuge ausgebildet sein. Der Tanklaster 20 und die an der Fahrzeugkolonne 401 beteiligten Fahrzeuge 1, 3 weisen jeweils ein Steuergerät 100 auf, über welches der Tanklaster 20 und die Fahrzeuge 1, 3 ihre

Kolonnenfahrt und eine Übertragung elektrischer Energie koordinieren können.

Ferner können der Tanklaster 20 und die an der Fahrzeugkolonne 401 beteiligten Fahrzeuge 1, 3 eine Umfeldsensorik 150 aufweisen, die die Kolonnenfahrt unterstützt. Das dem Tanklaster 20 direkt nachfolgende erste Fahrzeug 1 ist an den Tanklaster 20 gekoppelt und bezieht von dem Tanklaster 20 elektrische Energie. Die Kopplung kann über eine elektrische Leitung oder kabellos über Induktionsspulen ausgebildet sein. Dem ersten Fahrzeug 1 folgen weitere, dritte Fahrzeuge 3, die ebenfalls untereinander über eine elektrische Leitung oder induktiv gekoppelt sind. Die dritten Fahrzeug 3 beziehen ebenfalls elektrische Energie von dem Tanklaster 20, welche durch die vor dem jeweiligen dritten Fahrzeug 3 befindlichen Fahrzeuge 1, 3 durchgereicht wird. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung koordiniert ein externes, übergeordnetes

Steuergerät 101 eine Annäherung, eine Kopplung und/oder einen

Bereitstellungsvorgang bzw. Übertragungsvorgang elektrischer Energie an bzw. zwischen den an der Fahrzeugkolonne 400 beteiligten Fahrzeugen 1, 3.

In Figur 7 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines

Fahrzeugkolonnensystems 400 dargestellt. Eine Fahrzeugkolonne 401 hat sich aus mehreren Fahrzeugen 1, 2, 3 gebildet, die jeweils untereinander über eine elektrische Leitung oder kabellos über Induktionsspulen aneinander gekoppelt sind, sodass die Fahrzeuge 1, 2, 3 elektrische Energie untereinander austauschen können. Die Fahrzeuge 1, 2, 3 können als Elektrofahrzeuge und/oder als Hybridfahrzeuge ausgebildet sein. Die Fahrzeuge 1, 2, 3 weisen jeweils ein Steuergerät 100 auf, über welches die Fahrzeuge 1, 2, 3 ihre

Kolonnenfahrt und eine Übertragung elektrischer Energie koordinieren können. Ferner können die an der Fahrzeugkolonne 401 beteiligten Fahrzeuge 1, 2, 3 eine Umfeldsensorik 150 aufweisen, die die Kolonnenfahrt unterstützt. Das erste Fahrzeug 1 fährt hierbei hinter dem zweiten Fahrzeug 2 her und wird von dem zweiten Fahrzeug 2 mit elektrischer Energie versorgt. Hinter dem ersten

Fahrzeug 1 folgt ein weiteres, zweites Fahrzeug 2, welches einen Überschuss an elektrischer Energie mit sich führt. Das weitere, zweite Fahrzeug 2 kann sowohl das vor ihm fahrende erste Fahrzeug 1 als auch hinter ihm fahrende weitere Fahrzeuge 3 mit elektrischer Energie beliefern. In einer alternativen

Ausgestaltung der Erfindung koordiniert ein externes, übergeordnetes

Steuergerät 101 eine Annäherung, eine Kopplung und/oder einen

Bereitstellungsvorgang bzw. Übertragungsvorgang elektrischer Energie an bzw. zwischen den an der Fahrzeugkolonne 401 beteiligten Fahrzeugen 1, 2, 3.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Bereitstellen, bzw. Übertragen elektrischer Energie durch eine automatisierte Übergabe eines geladenen Stromspeichers, insbesondere einer Batterie, von dem zweiten Fahrzeug 2 und/oder von dem Tanklaster 20 an das erste Fahrzeug 1 erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass ein

Unternehmen elektrische Energie als Ladestrom gewerbsmäßig anbietet und z.B. über zuvor genannte Tanklaster 20 auf Straßen an Fahrzeuge anbietet. Eine entsprechende Preisgestaltung kann adaptiv erfolgen und über ein

entsprechendes Bezahlsystem können Fahrzeuge, die elektrische Energie aufnehmen, an Fahrzeuge oder den Tanklaster, die/der Energie abgeben bzw. abgibt, einen zuvor anhand der Preisgestaltung berechneten Betrag bezahlen.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren (300) zum Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug (1), insbesondere an ein Elektrofahrzeug zur Nutzung als Antriebsenergie, während einer Fahrt des ersten Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie durch wenigstens ein weiteres Fahrzeug (2, 20) bereitgestellt wird.

2. Verfahren (300) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine weitere Fahrzeug (2, 20) in Fahrt, insbesondere im Wesentlichen in gleicher Richtung wie das erste Fahrzeug (1), befindet.

3. Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen elektrischer Energie über eine mechanische

Verbindung (60) vorzugsweise durch eine elektrische Leitung (61), zwischen dem ersten Fahrzeug (1) und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug (2, 20) erfolgt.

4. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen elektrischer Energie kontaktlos, vorzugsweise durch induktive Kopplung und/oder durch kapazitive Kopplung, zwischen dem ersten Fahrzeug (1) und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug (2, 20) erfolgt.

5. Verfahren (300) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Fahrzeug (2, 20) eine, insbesondere eine Ladevorrichtung aufweisende, Ladeplatte (50) hinter sich herzieht und dass das erste Fahrzeug (1) sich mit einer zu der Ladeplatte (50) komplementären Ladevorrichtung (56) über der Ladeplatte (50) derart positioniert, dass zwischen der Ladeplatte (50) und der zu der

Ladeplatte (50) komplementären Ladevorrichtung (56) elektrische Energie kontaktlos übertragen werden kann. Verfahren (300) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der elektrischen Energie durch die Übergabe eines elektrischen Stromspeichers, insbesondere einer Batterie und/oder eines Akkumulators, durch das wenigstens eine weitere Fahrzeug (2, 20) an das erste Fahrzeug (1) erfolgt.

Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug (1) elektrische Energie an ein drittes Fahrzeug (3) bereitstellt.

Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrzeug (1) und/oder das wenigstens eine weitere Fahrzeug (2, 20) die bereitgestellte elektrische Energie in einem Energiespeicher (40), vorzugsweise in einem elektrischen Energiespeicher und/oder einem chemischen Energiespeicher, wenigstens teilweise zwischenspeichert.

Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (300) während eines wenigstens teilweisen autonomen Fahrvorgangs zwischen dem ersten Fahrzeug (1) und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug (2, 20) durchgeführt wird.

Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren (300) Daten von Fahrzeugeigenen und/oder Fahrzeug-fremden Sensoren (150), bevorzugt von Globalen Navigationssatellitensystem- (151), Kamera- (152), Lidar- (153), Radar-(154) und/oder Ultraschallsensoren (155), verwendet werden.

Steuergerät (100) zur Durchführung eines Verfahrens (300) zum

Bereitstellen elektrischer Energie an ein erstes Fahrzeug (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 10, mit einer

Kommunikationsschnittstelle (130, 130a, 130b) zum Senden von Fahrzeug-eigenen Daten und/oder Fahrparametern und zum

Empfangen von Fahrzeug-fremden Daten und/oder Fahrparametern, mit einer Speichereinheit (120) zum Speichern der Fahrzeug-eigenen Daten und der Fahrzeug-fremden Daten, mit einer Recheneinheit (110) zum Berechnen von Fahrparametern für das erste Fahrzeug (1) und

Fahrparametern für das wenigstens eine weitere Fahrzeug (2, 20) und mit einer Ausgabeschnittstelle (140) zu einer Ladeplatte (50) und/oder zu einer Ladevorrichtung (55) und/oder zu einer elektrischen

Steckverbindung zum Bereitstellen eines Ladesignals.

12. Steuergerät (100) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (100, 101) außerhalb des ersten Fahrzeugs (1) und/oder außerhalb des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs (2, 20) angeordnet ist.

13. Fahrzeugkolonnensystem (400) mit einem ersten Fahrzeug (1), mit wenigstens einem weiteren Fahrzeug (2, 3, 20) und mit einem

Steuergerät (100, 101) nach Anspruch 11 oder 12.

14. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um die Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.

15. Maschinenlesbares, insbesondere nichtflüchtiges, Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.