WO2023222506A1 - Method for managing charging stations for electric vehicles - Google Patents

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WO2023222506A1
WO2023222506A1 PCT/EP2023/062602 EP2023062602W WO2023222506A1 WO 2023222506 A1 WO2023222506 A1 WO 2023222506A1 EP 2023062602 W EP2023062602 W EP 2023062602W WO 2023222506 A1 WO2023222506 A1 WO 2023222506A1
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charging
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charging station
vehicle
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PCT/EP2023/062602
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Michael Hanselmann
Stefan Kueperkoch
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Robert Bosch Gmbh
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Abstract

A method for managing charging stations (14) for electric vehicles (10), wherein information relating to the type of the electric vehicle (10), a charging status of the electric vehicle (10), a position of the electric vehicle (10) and charging station (14) data is acquired and, based on the acquired information, a suitable charging station (14) is selected and is assigned to the electric vehicle (10).

Description

Beschreibung Description
Titel title
Verfahren zum Verwalten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge Method for managing electric vehicle charging stations
Stand der Technik State of the art
Die Anzahl an elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, die hierin auch als Fahrzeuge mit Elektroantrieb oder Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, nimmt stetig zu. So wurden in Deutschland im Jahr 2019 mehr als 63.000 Personenkraftwagen (Pkw) mit reinem Elektroantrieb zugelassen. The number of electric motor-driven vehicles, also referred to herein as electric drive vehicles or electric vehicles, is constantly increasing. More than 63,000 passenger cars with purely electric drives were registered in Germany in 2019.
Zum Laden der Energiespeicher bzw. Batterien von Elektrofahrzeugen sind Ladestationen vorgesehen. Diese sind in ihrer Bauweise häufig einer Zapfsäule für Kraftstoffe nachempfunden. Charging stations are provided for charging the energy storage devices or batteries of electric vehicles. The design of these is often modeled on a fuel pump.
Mit zunehmender Anzahl an Elektrofahrzeugen steigt auch der Bedarf an Ladestationen, die möglichst flächendeckend bereitgestellt werden sollten. Dies ist insbesondere für Fernreisen, wie bspw. Geschäftsreisen, Reisen zur Urlaubszeit usw., von Bedeutung. Um die Reisezeit für den Fahrer möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, bei Bedarf schnell eine passende und örtlich günstig gelegene Ladestation finden zu können. Diese sollte auch frei sein, um Wartezeiten zu vermeiden. Insbesondere zu Stoßzeiten ist dies jedoch ohne weitere Maßnahmen und Hilfsmittel schwierig zu realisieren. As the number of electric vehicles increases, so does the need for charging stations, which should be provided as widely as possible. This is particularly important for long-distance travel, such as business trips, vacation trips, etc. In order to keep travel time for the driver as short as possible, it is advantageous to be able to quickly find a suitable and conveniently located charging station if necessary. This should also be free to avoid waiting times. However, this is difficult to achieve without further measures and aids, especially at peak times.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Anordnung nach Anspruch 9 vorgeschlagen. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung. Das beschriebene Verfahren dient zum Verwalten von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Bei dem Verfahren werden für ein Elektrofahrzeug Informationen erfasst, die den Fahrzeugtyp des Elektrofahrzeugs, einen Ladestatus des Elektrofahrzeugs und eine Position des Elektrofahrzeugs und Daten von Ladestationen betreffen. Auf Grundlage der erfassten Informationen wird eine geeignete Ladestation ausgewählt und dem Elektrofahrzeug zugewiesen. Geeignet ist eine Ladestation dann, wenn diese für das Elektrofahrzeug rechtzeitig erreichbar ist und ggf. auch zur betreffenden Zeit frei ist. Against this background, a method according to claim 1 and an arrangement according to claim 9 are proposed. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description. The procedure described is used to manage charging stations for electric vehicles. In the method, information is recorded for an electric vehicle that relates to the vehicle type of the electric vehicle, a charging status of the electric vehicle and a position of the electric vehicle and data from charging stations. Based on the information collected, a suitable charging station is selected and assigned to the electric vehicle. A charging station is suitable if it can be reached in good time for the electric vehicle and if it is also free at the time in question.
Das Verfahren kann bspw. durch den Fahrer des Elektrofahrzeugs ausgelöst werden, der bspw. erkennt, dass ein Laden des Energiespeichers in näherer Zukunft erforderlich ist. Alternativ kann das Verfahren aber auch durch das Fahrzeug selbst ausgelöst werden, wenn dieses ein Erfordernis zum Laden des Energiespeichers erkennt oder auch eine erbrachte Fahrleistung nach dem letzten Laden auf ein solches Erfordernis hinweist. The method can be triggered, for example, by the driver of the electric vehicle, who, for example, recognizes that charging the energy storage device will be necessary in the near future. Alternatively, the method can also be triggered by the vehicle itself if it detects a need to charge the energy storage device or if mileage after the last charge indicates such a need.
Die Informationen zum Fahrzeugtyp können insbesondere auch Daten zu dem verwendeten Energiespeicher im Fahrzeug betreffen. Der Ladestatus kann bspw. durch Messen direkt bestimmt werden oder durch ein Abschätzen bzw. Berechnen unter Berücksichtigung der erbrachten Fahrleistung nach dem letzten Laden ermittelt werden. The information about the vehicle type can in particular also relate to data about the energy storage used in the vehicle. The charging status can, for example, be determined directly by measuring or by estimating or calculating taking into account the mileage achieved after the last charge.
Das vorgestellte Verfahren wird für ein Elektrofahrzeug durchgeführt, wobei dieses als Fahrzeug, das als Antrieb nur über einen Elektromotor verfügt, oder als Hybridfahrzeug, das neben dem Elektroantrieb noch über einen weiteren Antrieb verfügt, ausgebildet sein kann. The method presented is carried out for an electric vehicle, which can be designed as a vehicle that only has an electric motor as a drive, or as a hybrid vehicle that has another drive in addition to the electric drive.
Das vorgestellte Verfahren verwendet in Ausgestaltung einen cloudbasierten Dienst, der unter Berücksichtigung des Fahrzeugtyps, des aktuellen Ladestatus, der gewählten Route, ggf. mit aktuellen Verkehrs- und Wetterdaten, und der aktuellen Daten der Ladestationen mit aktuellen oder prädizierten Auslastungen eine geeignete Ladestation identifiziert und diese zuweist. Unter einer Cloud wird die internetbasierte Bereitstellung von Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungssoftware als Dienstleistung verstanden. Zugriff auf die Cloud erfolgt über Programme auf den zugreifenden Recheneinheiten, den Clients, und über Webbrowser. The presented method uses a cloud-based service in one embodiment, which, taking into account the vehicle type, the current charging status, the selected route, possibly with current traffic and weather data, and the current data of the charging stations with current or predicted utilization, identifies a suitable charging station and this assigns. A cloud is the Internet-based provision of storage space, computing power and/or application software as a service. The cloud is accessed via programs on the accessing computing units, the clients, and via web browsers.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass der Fahrer oder auch das Fahrzeug selbst eine Reservierung vornimmt, so dass sichergestellt ist, dass die Ladestation auch frei ist bzw. bleibt. Diese Reservierung kann folgende Informationen umfassen: Ladesäule, Fahrzeug, ggf. auch Fahrzeugtyp, Uhrzeit und ggf. die gewünschte Lademenge. In a further embodiment, it is possible for the driver or the vehicle itself to make a reservation so that it is ensured that the charging station is or remains free. This reservation can include the following information: charging station, vehicle, possibly also vehicle type, time and, if applicable, the desired charging quantity.
Das vorgestellte Verfahren kann zudem die gewählte Route, aktuelle Verkehrsinformationen und den Ladezustand des Fahrzeugs nutzen, um vorherzusagen bzw. zu prädizieren, wann der Besuch einer Ladestation erforderlich und sinnvoll ist und wo es geeignete Ladestationen entlang der Strecke gibt. In Ausgestaltung wird über die Cloud abgefragt, welche dieser Ladestationen aktuell frei sind bzw. zur geschätzten Ankunftszeit vermutlich frei sein werden. Hierzu kann auf historische Daten zugegriffen werden, ggf. ein sogenanntes Machine Learning-Modell trainiert werden oder es können weitere Informationen, die ggf. online zur Verfügung stehen, über den Auslastungsgrad bestimmter Orte bzw. Ladestationen abgefragt werden. The method presented can also use the selected route, current traffic information and the vehicle's charging status to predict when visiting a charging station is necessary and useful and where there are suitable charging stations along the route. In one embodiment, the cloud is used to query which of these charging stations are currently free or will probably be free at the estimated time of arrival. For this purpose, historical data can be accessed, a so-called machine learning model can be trained, or further information, which may be available online, can be queried about the degree of utilization of certain locations or charging stations.
Ein Machine Learning-Modell ist eine Datei, die darauf trainiert wurde, bestimmte Arten von Mustern zu erkennen. Das Modell wird anhand von Daten trainiert, wobei ein Algorithmus bereitgestellt wird, mit dem diese Daten analysiert und zum Lernen verwendet werden können. Machine Learning ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz, bei dem quasi künstliches Wissen aus Erfahrung generiert wird. A machine learning model is a file that has been trained to recognize certain types of patterns. The model is trained on data, providing an algorithm to analyze that data and use it for learning. Machine learning is a sub-area of artificial intelligence in which quasi-artificial knowledge is generated from experience.
Auf Basis der prädizierten Ankunftszeit und der prognostizierten Lademenge und Dauer kann das Anfahren oder in einer weiteren Ausführungsform sogar das Reservieren der Ladestation für einen gewissen Zeitraum vorgeschlagen und vom Fahrer bestätigt oder alternativ systemseitig, d. h. durch die beschriebene Anordnung, „verhandelt“ werden. Hierbei kann ein Optimierungsverfahren zum Einsatz kommen, das einerseits eine möglichst optimale Lösung für einzelne Fahrzeuge sucht und andererseits eine global möglichst optimale Lösung identifiziert Reservierungen können dynamisch angepasst werden, etwa wenn sich die Verkehrssituation und damit die prognostizierte Ankunftszeit verschiebt. Im Fall von Konflikten, bspw. bei einer Ankunft zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Ladestation bereits belegt ist, kann dies dazu führen, dass dynamisch eine andere Ladestation zugewiesen wird oder die Wartezeit steigt. Based on the predicted arrival time and the predicted charging quantity and duration, driving off or, in a further embodiment, even reserving the charging station for a certain period of time can be suggested and confirmed by the driver or, alternatively, “negotiated” by the system, ie through the arrangement described. An optimization process can be used here, which, on the one hand, searches for the best possible solution for individual vehicles and, on the other hand, identifies the best possible global solution. Reservations can be adjusted dynamically, for example if the traffic situation and thus the forecast arrival time shifts. In the event of conflicts, for example if you arrive at a later time when the charging station is already occupied, this can result in another charging station being dynamically assigned or the waiting time increasing.
Des Weiteren können zur Optimierung auch die verfügbare Ladegeschwindigkeit der Stationen, typischerweise abhängig vom maximal möglichen Ladestrom der Säulen, und der Strompreis herangezogen werden. Damit kann der Nutzer bspw. zwischen einem Economy-Tarif, d. h. günstiges, langsames Laden, oder einem Premium-Tarif mit schnellstmöglichem Laden wählen. Das System kann auf dieser Grundlage die entsprechenden Ladestationen und/oder Säulen reservieren. Furthermore, the available charging speed of the stations, typically dependent on the maximum possible charging current of the columns, and the electricity price can also be used for optimization. This allows the user to choose, for example, between an economy tariff, i.e. H. Choose cheap, slow charging or a premium tariff with the fastest possible charging. On this basis, the system can reserve the corresponding charging stations and/or columns.
Um sicherzustellen, dass zur reservierten Zeit kein anderes Fahrzeug die Ladestation nutzt, kann bspw. eine Nutzer-/Fahrzeugidentifikation oder ein Passwort bzw. Schlüssel zur Initiierung des Ladevorgangs zum Einsatz kommen. Um reservierte aber nicht verwendete Ladezeiten zu vermeiden, werden reservierte Zeitbereiche bzw. Slots automatisch wieder freigegeben, sobald ein pünktliches Erreichen der Ladestelle auf Basis der Verkehrs- und Routendaten nicht mehr möglich erscheint oder der Fahrer den Slot wieder freigibt. To ensure that no other vehicle is using the charging station at the reserved time, a user/vehicle identification or a password or key can be used to initiate the charging process. In order to avoid reserved but unused charging times, reserved time ranges or slots are automatically released again as soon as it no longer appears possible to reach the charging point on time based on the traffic and route data or the driver releases the slot again.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, einem Fahrer des Elektrofahrzeugs oder dem Elektrofahrzeug eine Priorität zuzuweisen, die bei der Zuweisung der ausgewählten Ladestation berücksichtigt wird. Diese Priorität kann bspw. durch das Verhalten des Fahrers beeinflusst sein. Provision can also be made to assign a priority to a driver of the electric vehicle or to the electric vehicle, which is taken into account when assigning the selected charging station. This priority can be influenced, for example, by the behavior of the driver.
So können Fahrer bzw. Fahrzeuge, die regelmäßig reservierte Slots selbstverschuldet nicht nutzen, sanktioniert werden, indem sie bei der Vergabe der Plätze mit niedrigerer Priorität berücksichtigt werden. Ebenso ist ein Bezahl/Premiumservice denkbar, der zu einer höheren Priorisierung bei der Vergabe der Plätze führt oder Gebühren für das Reservieren von Ladezeiten vorsieht. Drivers or vehicles who, through their own fault, do not regularly use reserved slots can be penalized by being taken into account when allocating lower priority slots. A paid/premium service is also conceivable, which would lead to higher prioritization allocation of places or provides for fees for reserving charging times.
Daneben können Anbieter bzw. Betreiber von Ladestationen ihre Ladestation dem Dienst, bspw. Clouddienst, bekannt machen und Betriebszeiten, ggf. mit Einschränkungen für das Reservieren von Zeiten, freigeben. In addition, providers or operators of charging stations can make their charging station known to the service, e.g. cloud service, and release operating times, possibly with restrictions on reserving times.
Die beschriebene Anordnung ist zum Durchführen des hierin vorgestellten Verfahrens eingerichtet und ist bspw. in einer Hardware und/oder Software implementiert. The arrangement described is set up to carry out the method presented herein and is implemented, for example, in hardware and/or software.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der beschriebenen Anordnung zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens. Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the described arrangement for carrying out the presented method.
Figur 2 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens. Figure 2 shows a possible sequence of the presented method in a flow chart.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. The invention is shown schematically using embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.
Figur 1 zeigt in stark vereinfachter Weise ein Elektrofahrzeug, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dieses Elektrofahrzeug 10 verfügt über einen Energiespeicher 12, typischerweise eine Batterie, der in zeitlichen Abständen geladen werden muss. Hierfür stehen eine Reihe von Ladestationen 14 zur Verfügung. Figure 1 shows, in a highly simplified manner, an electric vehicle, which is designated overall by the reference number 10. This electric vehicle 10 has one Energy storage 12, typically a battery, which must be charged at intervals. A number of charging stations 14 are available for this purpose.
Weiterhin zeigt die Darstellung eine Anordnung 16 zum Durchführen des vorgestellten Verfahrens. Diese Anordnung 16 verarbeitet erfasste Informationen bzw. Daten, bspw. zu dem Typ des Elektrofahrzeugs 10, den Ladestationen 14, bspw. zu deren Position und Auslastungsgrad, der Position und ggf. der gewählten Route des Elektrofahrzeugs usw. Auf Grundlage dieser Informationen wird dann eine geeignete Ladestation 14 ausgewählt. Ggf. kann auch die Route des Elektrofahrzeugs 10 beeinflusst werden, um rechtzeitig die geeignete Ladestation 14 zu erreichen. The illustration also shows an arrangement 16 for carrying out the method presented. This arrangement 16 processes recorded information or data, for example about the type of electric vehicle 10, the charging stations 14, for example about their position and degree of utilization, the position and possibly the selected route of the electric vehicle, etc. Based on this information, a suitable charging station 14 selected. If necessary, the route of the electric vehicle 10 can also be influenced in order to reach the suitable charging station 14 in time.
Die Informationen und die Auswahl bzw. Berechnung der geeigneten Ladestation 14 kann mit Hilfe einer Cloud 18 durchgeführt werden. In dieser können die erforderlichen Informationen abgelegt sein. Die Informationen können aber auch nur bei Bedarf erhoben bzw. erfasst werden. The information and the selection or calculation of the suitable charging station 14 can be carried out using a cloud 18. The necessary information can be stored here. The information can also only be collected or recorded when necessary.
Die Anordnung 16 kann zentral oder dezentral aufgebaut sein. Weiterhin kann diese oder Teile von dieser in dem Elektrofahrzeug 16 selbst und/oder in der Cloud vorgesehen sein. The arrangement 16 can be constructed centrally or decentrally. Furthermore, this or parts of it can be provided in the electric vehicle 16 itself and/or in the cloud.
In Figur 2 ist ein möglicher Ablauf des vorgestellten Verfahrens in einem Flussdiagramm dargestellt. In einem ersten Schritt 50 erkennt der Fahrer eines Elektrofahrzeugs, dass ein Laden des Energiespeichers in absehbarer Zeit erforderlich ist. In einem nächsten Schritt 52 löst er ein Suchen einer geeigneten Ladestation aus. Die Auswahl der geeigneten Ladestation unter Berücksichtigung unterschiedlicher Informationen erfolgt in einem Schritt 54. Die ausgewählte Ladestation wird in einem Schritt 56 zugewiesen und, wenn dies der Fahrer so wünscht oder vorgegeben hat, in einem Schritt 58 für das Elektrofahrzeug reserviert. Die ausgewählte Ladestation bzw. die Route zu dieser wird dann in einem Schritt 60 dem Fahrer angezeigt. In Figure 2, a possible sequence of the presented method is shown in a flow chart. In a first step 50, the driver of an electric vehicle recognizes that charging the energy storage device will be necessary in the foreseeable future. In a next step 52 it triggers a search for a suitable charging station. The selection of the suitable charging station, taking into account different information, takes place in a step 54. The selected charging station is assigned in a step 56 and, if the driver wishes or has specified this, is reserved for the electric vehicle in a step 58. The selected charging station or the route to it is then displayed to the driver in a step 60.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Verwalten von Ladestationen (14) für Elektrofahrzeuge (10), bei dem für ein Elektrofahrzeug (10) Informationen erfasst werden, die den Fahrzeugtyp des Elektrofahrzeugs (10), einen Ladestatus des Elektrofahrzeugs (10), eine Position des Elektrofahrzeugs (10) und Daten zu Ladestationen (14) betreffen, und auf Grundlage der erfassten Informationen eine geeignete der Ladestationen (14) ausgewählt und dem Elektrofahrzeug (10) zugewiesen wird. 1. Method for managing charging stations (14) for electric vehicles (10), in which information is recorded for an electric vehicle (10) which includes the vehicle type of the electric vehicle (10), a charging status of the electric vehicle (10), a position of the electric vehicle ( 10) and data on charging stations (14), and based on the information collected, a suitable one of the charging stations (14) is selected and assigned to the electric vehicle (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem zusätzlich Informationen zu einer gewählten Route des Elektrofahrzeugs (10) erfasst werden. 2. The method according to claim 1, in which additional information about a selected route of the electric vehicle (10) is recorded.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die ausgewählte Ladestation (14) für das Elektrofahrzeug (10) reserviert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, in which the selected charging station (14) is reserved for the electric vehicle (10).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zusätzlich Verkehrsund Wetterdaten erfasst werden. 4. Method according to one of claims 1 to 3, in which additional traffic and weather data are recorded.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das mit einer Cloud (18) durchgeführt wird. 5. Method according to one of claims 1 to 4, which is carried out with a cloud (18).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei der Auswahl der geeigneten Ladestation (14) ein Machine Learning-Modell verwendet wird. 6. Method according to one of claims 1 to 5, in which a machine learning model is used when selecting the suitable charging station (14).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zusätzlich Informationen zu einem Auslastungsgrad der Ladestationen (14) erfasst werden. 7. Method according to one of claims 1 to 6, in which additional information about the degree of utilization of the charging stations (14) is recorded.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem einem Fahrer des Elektrofahrzeugs (10) oder dem Elektrofahrzeug (10) eine Priorität zugewiesen wird, die bei der Zuweisung der ausgewählten Ladestation (14) berücksichtigt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, in which a driver of the electric vehicle (10) or the electric vehicle (10) is assigned a priority which is taken into account when assigning the selected charging station (14).
9. Anordnung zum Verwalten von Ladestationen (14) für Elektrofahrzeuge (10), die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist. 9. Arrangement for managing charging stations (14) for electric vehicles (10), which is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 8.
10. Anordnung nach Anspruch 9, der eine Cloud (18) zugeordnet ist. 10. Arrangement according to claim 9, which is assigned a cloud (18).
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