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DE102011005915A1 - System zur kurzfristigen Ladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen - Google Patents

System zur kurzfristigen Ladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Kombination existierender bzw. in der Einführung befindlicher Technologien zur Energieübertragung und Speicherung für sogenannte e-Cars mit einer neuen Energieaustausch-Infrastruktur an Straßenkreuzungen mit der eine Verbesserung der Fahrzeugreichweite durch häufigere hochenergetische Nachladung erreicht wird. Bei entsprechender Dichte derartiger Einrichtungen an Kreuzungen können zumindest kleinere sekundäre langsam ladende Energiespeicher in den Fahrzeugen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Steuerungsinfrastruktur solcher Kreuzungen auch leicht zusätzlich zur Verkehrsdichteerkennung und Verkehrs-Beeinflussung herangezogen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur induktiven Ladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen.
  • Die Reichweite elektrischer Fahrzeuge (e-Cars) ist bislang maßgeblich durch die eingeschränkte Kapazität, das hohe Gewicht und langsame Wiederaufladung von elektrischen Energiespeichern beschränkt. Um die Reichweite und die maximale Nutzungsdauer des e-Cars im Rahmen der typischen Anforderungen des Individualverkehrs zu halten, ist eine große Speicherkapazität mitzuführen, die das Gewicht erhöht, die Zuladung begrenzt und zudem eine hohe Ladezeit zur Folge hat.
  • Es sind bisher bspw. Konzepte zum schnellen Austausch vollständiger Akkumulatorsätze bekannt.
  • Darüber hinaus existieren feste Ladestationen für e-Cars, entweder in privaten Einrichtungen oder an öffentlichen Plätzen mit unterschiedlichen Abrechungsverfahren. Ein Anschluss an diese Stationen erfolgt in der Regel über ein Elektro-Kabel – es ist aber, im Falle einer Wechselstromversorgung, auch eine induktive Kopplung mit anschließender Gleichrichtung im Fahrzeug denkbar.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein System zur kurzfristigen Ladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen anzugeben, bei dem die Reichweite dieser Fahrzeuge mit möglichst geringem Gesamtaufwand erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Kombination existierender bzw. in der Einführung befindlicher Technologien zur Energieübertragung und Speicherung für sogenannte e-Cars mit einer neuen Infrastruktur zum Energieaustausch an Straßenkreuzungen mit der eine Verbesserung der Fahrzeugreichweite durch häufigere hochenergetische Nachladung erreicht wird. Bei entsprechender Dichte derartiger Einrichtungen an Kreuzungen können zudem kleinere sekundäre langsam ladende Energiespeicher in den Fahrzeugen eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Steuerungsinfrastruktur solcher Kreuzungen auch leicht zusätzlich zur Verkehrsdichteerkennung und Verkehrsbeeinflussung herangezogen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine Übersichtsdarstellung zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen kurzfristigen Ladung von elektrischen Fahrzeugen im Bereich einer Straßenkreuzung und
  • 2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise eines entsprechenden Systems.
  • 1 zeigt eine Straßenkreuzung K als Energieaustauschplatz, die in den Abbrems-, Halte- und Beschleunigungsbereichen eingelassene Induktionsvorrichtungen 1 mit jeweils einer Vielzahl von Induktionszonen 3 aufweist und in deren Bereich sich beispielhaft ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bzw. ein e-Car C mit einem schnellladefähigen elektrischen Energiespeicher 2 befindet.
  • Eine solche Straßenkreuzung K als Energieaustauschplatz bietet e-Cars C elektrische Energie an, um ihre schnellladefähigen Speicher aufzufüllen und/oder diese beim Beschleunigen im kreuzungsnahen Bereich zu unterstützen.
  • Durch die schnellladefähigen Speicher in den e-cars wird vorteilhafter Weise vermieden, dass letztere auf Energie aus langsam ladenden elektrischen Speichern, z. B. elektrochemischen Akkumulatoren, zurückgreifen müssen. Diese nur in länger dauernden Haltephasen erneuerbare Energie aus den Akkumulatoren steht dadurch noch mehr allein für Fahrabschnitte ohne Zwischenlademöglichkeiten zur Verfügung, wodurch die Gesamtreichweite des e-cars vergrößert wird.
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise eines entsprechenden Systems.
  • Hierbei weist das elektrisch betriebene Fahrzeug C eine Ladesteuereinheit 4 auf, die von einer jeweiligen Induktionszone 3 der in den Abbrems-, Halte- und Beschleunigungsbereichen eingelassene Induktionsvorrichtungen 1 im Bereich unterhalb des Fahrzeugs C eine Lokalisationskennung 6 empfängt.
  • Die Ladesteuereinheit 4 des Fahrzeugs C leitet die Lokalisationskennung 6 zusammen mit eigenen Identifikationsmerkmalen des Fahrzeugs kryptographisch gesichert an einen Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst 9 weiter, der, nach erfolgreicher Authentifizierung des Fahrzeuges, eine Kreuzungssteuerung 5 über ein Instruktionssignal 10 derart instruiert, dass der jeweilige Induktionsabschnitt 3 über eine Ansteuerleitung 11 freigegeben wird und dass über ein Anforderungssignal 12 durch den Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst 9 die übertragene Energie erfasst bzw. berechnet wird.
  • Die Abschnitte 3 sind hierbei kleiner als Fahrzeuglängen zu wählen, um diesen eine exakte Lokalisation und der Kreuzungssteuerung 5 eine präzise Kontrolle und Messung des Energieaustausches zu ermöglichen.
  • Das Weiterleiten der Lokalisationskennung 6 und der Identifikationsmerkmale des Fahrzeugs erfolgt dabei in einer ersten Ausführungsvariante per lokaler Funkübertragung als Teil der Kreuzungsinfrastruktur, z. B. Wireless LAN, in einer zweiten Ausführungsvariante über eine Mobilfunkverbindung 7, z. B. über UMTS, oder in einer dritten Ausführungsvariante durch Anlegen eines entsprechend modulierten magnetischen Gegenfeldes 8 an die betreffende Induktionszone 3 und somit eine direkte Rückmeldung über die Ansteuerleitung 11 zur Kreuzungssteuerung 5.
  • Die übertragene Lokalisationskennung 6 ist kryptographisch gesichert und variiert optional ständig über der Zeit, um einen Missbrauch zu verhindern.

Claims (6)

  1. System zur kurzfristigen Ladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, bei dem ein jeweiliges elektrisch betriebenes Fahrzeug (C) eine Ladesteuereinheit (4) aufweist, die von einer jeweiligen Induktionszone (3) einer in einer Kreuzung (K) eingelassenen Induktionsvorrichtung (1) im Bereich unterhalb des jeweiligen Fahrzeugs eine Lokalisationskennung (6) empfängt, und bei dem die Ladesteuereinheit (4) die Lokalisationskennung (6) zusammen mit eigenen Identifikationsmerkmalen des jeweiligen Fahrzeugs kryptographisch gesichert an einen Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst (9) weiterleitet, der, nach erfolgreicher Authentifizierung des jeweiligen Fahrzeuges, eine Kreuzungssteuerung (5) derart instruiert, dass der jeweilige Induktionsabschnitt (3) freigegeben wird und dass durch den Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst (9) die übertragene Energie erfasst bzw. berechnet wird.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem eine Kreuzungssteuerung (5) über ein Instruktionssignal (10) derart instruiert wird, dass der jeweilige Induktionsabschnitt (3) über eine Ansteuerleitung (11) freigegeben wird und dass über ein Anforderungssignal (12) an den Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst (9) durch diesen die übertragene Energie erfasst bzw. berechnet wird.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Weiterleiten der Lokalisationskennung (6) und der Identifikationsmerkmale des jeweiligen Fahrzeugs durch eine lokale Funkübertragung als Teil der Kreuzungsinfrastruktur erfolgt.
  4. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Weiterleiten der Lokalisationskennung (6) und der Identifikationsmerkmale des jeweiligen Fahrzeugs über eine Mobilfunkverbindung (7) erfolgt.
  5. System nach Anspruch 2, bei dem das Weiterleiten der Lokalisationskennung (6) und der Identifikationsmerkmale des jeweiligen Fahrzeugs durch Anlegen eines entsprechend modulierten magnetischen Gegenfeldes (8) an die betreffende Induktionszone (3) und somit eine direkte Rückmeldung über die Ansteuerleitung (11) zur Kreuzungssteuerung (5) und von dieser zum Authentifizierungs- und Abrechnungsdienst (9) erfolgt.
  6. System nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die übertragene Lokalisationskennung (6) einer jeweiligen Induktionszone (3) ständig über die Zeit variiert.
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