WO2013024483A2 | 2013-02-21 |
US20130038272A1 | 2013-02-14 | |||
US20150015419A1 | 2015-01-15 | |||
DE102010042395A1 | 2012-04-19 | |||
US20140266004A1 | 2014-09-18 |
Ansprüche 1 . Verfahren zum kontaktlosen Laden einer Batterie (3) in einem Kraftfahrzeug (2) mit den Schritten: Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes in einer primären Spule (6) einer stationären Ladestation (5), Induzieren eines Wechselstromes in einer sekundären Spule (7) eines Kraftfahrzeuges (2) mit dem in der Ladestation (5) erzeugten magnetischen Wechselfeld, Laden der Batterie (3) des Kraftfahrzeuges (2) mittels der elektrischen Energie des in der sekundären Spule (7) induzierten Wechselstromes, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem kontaktlosen Laden der Batterie (3) das Kraftfahrzeug (2) hinsichtlich der Ladestation (5) drahtlos mittels einer dem Kraftfahrzeug (2) zugeordneten Adresse identifiziert wird und das Laden der Batterie (3) mit der Ladestation (5) nur bei einer Identifikation des Kraftfahrzeuges (2) ausgeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Kraftfahrzeug (2) eine MAC-Adresse und/oder IP-Adresse zugeordnet ist und mit der MAC-Adresse und/oder IP-Adresse das Kraftfahrzeug (2) identifiziert wird indem die MAC-Adresse und/oder IP- Adresse des Kraftfahrzeuges (2) zu der Ladestation (5) drahtlos übertragen wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (5) eine Basis-Datenübertragungseinrichtung (12) zur drahtlosen Datenübertragung aufweist und das Kraftfahrzeug (2) eine Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung (17) zur drahtlosen Datenübertragung aufweist und mit der Basis- Datenübertragungseinrichtung (12) und Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung (17) Daten von der Ladestation (5) zu dem Kraftfahrzeug (2) und/oder Daten von dem Kraftfahrzeug (2) zu der Ladestation (5) drahtlos übermittelt werden. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit mehreren Ladestationen (5) ausgeführt wird und vor dem kontaktlosen Laden der Batterie (3) das Kraftfahrzeug (2) nur einer Ladestation (5) zugeordnet wird und das Laden der Batterie (3) des Kraftfahrzeuges (2) nur von der dem Kraftfahrzeug (2) zugeordneten Ladestation (5) ausgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Ladestation (5) dem Kraftfahrzeug (2) zugeordnet wird, welche den kleinsten Abstand zu dem Kraftfahrzeug (2) aufweist. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von je einer Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung (17) ausgesendeten Signale, insbesondere Funksignale, an den mehreren Ladestationen (5) empfangen werden und die Signalstärken der Signale an den Ladestationen (5) miteinander verglichen werden und diejenige Ladestation (5) dem Kraftfahrzeug (2) zugeordnet wird, welche die größte Signalstärke aufweist. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit mehreren Kraftfahrzeugen (2) ausgeführt wird und je einer Ladestation (5) nur je ein Kraftfahrzeug (2) zugeordnet wird. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laden der Batterie (3) in dem Kraftfahrzeug (2) nur nach einem von dem Kraftfahrzeug (2) auf die Ladestation (5) drahtlos übertragenen Auftrag zum Laden der Batterie (3) ausgeführt wird. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laden der Batterie (3) des Kraftfahrzeugs (2) nur ausgeführt wird, falls das Kraftfahrzeug (2) über eine Berechtigung zum Laden der Batterie (3) des Kraftfahrzeuges (2) verfügt, insbesondere eine elektronische Bezahlung des Ladens von dem Kraftfahrzeug (2) ausgeführt wird. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Identifizieren des Kraftfahrzeuges (2) und dem Zuordnen je eines Kraftfahrzeuges (2) zu je einer Ladestation (5) eine vorgegebene Zeitdauer abgewartet wird und falls während der vorgegebenen Zeitdauer kein Auftrag zum Laden der Batterie (3) von dem Kraftfahrzeug (2) auf die zugeordnete Ladestation (5) drahtlos übertragen wird dieses Kraftfahrzeug (2) von der zugeordneten Ladestation (5) freigegeben wird, so dass vorzugsweise anschließend an der zugeordneten freigegebenen Ladestation (5) die Batterie (3) eines anderen Kraftfahrzeuges (2) aufladbar ist. 1 1 . Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ladestation (5), insbesondere sämtliche Ladestationen (5), mit einer zentralen Recheneinheit (8) verbunden ist bzw. sind und Daten von der wenigstens einen Ladestation (5) zu der Recheneinheit (8) und/oder von der Recheneinheit (8) zu der wenigstens einen Ladestation (5) übertragen werden und die Recheneinheit (8) und vorzugsweise die wenigstens eine Ladestation (5) eine Datenverbindung mit dem Internet (1 1 ) aufweisen und/oder die drahtlose Datenübertragung funkbasiert und/oder mittels Ultraschall und/oder mit Licht ausgeführt wird. 12. Ladesystem (1 ) zum kontaktlosen Laden einer Batterie (3) in einem Kraftfahrzeug (2), umfassend - wenigstens eine Ladestation (5) mit einer primären Spule (6), - eine Recheneinheit (8), - ein Datenverbindungsmittel (9) zur Datenübertragung von der wenigstens einen Ladestation (5) zu der Recheneinheit (8) und/oder von der Recheneinheit (8) zu der wenigstens einen Ladestation (5), wobei die wenigstens eine Ladestation (5) eine Basis- Datenübertragungseinrichtung (12) zur drahtlosen Datenübertragung umfasst zur drahtlosen Übermittlung von Daten von der Ladestation (5) zu dem Kraftfahrzeug (2) und/oder von dem Kraftfahrzeug (2) zu der Ladestation (5). 13. Ladesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ladesystem (1 ) ein Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 1 1 ausführbar ist. 14. Ladesystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesystem (1 ) mehrere Ladestationen (5) umfasst, die in einem räumlichen Abstand zueinander angeordnet sind. 15. Ladesystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Datenübertragungseinrichtung (12) eine Antenne (13) sowie eine Sendeeinheit (14) und/oder eine Empfangseinheit (15) umfasst und/oder das Datenverbindungsmittel (9) von wenigstens einer Datenleitung (10) gebildet ist und/oder das Ladesystem (1 ) ein Kraftfahrzeug (2) mit einer sekundären Spule (7), einer Batterie (3) und einer Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung (17) umfasst, insbesondere die Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung (17) eine Antenne (13) sowie eine Sendeeinheit (14) und/oder eine Empfangseinheit (15) umfasst. |
Verfahren zum kontaktlosen Laden einer Batterie in einem Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontaktlosen Laden einer Batterie in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Ladesystem zum kontaktlosen Laden einer Batterie in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Stand der Technik
Elektrische Energiespeicher werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Insbesondere in mobilen Anwendungen werden z. B. Batterien als Energiespeicher eingesetzt. Beispielsweise werden Batterien in
Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen als Energiespeicher eingesetzt, um Energie für den elektrischen Antriebsmotor des Elektrofahrzeugs oder
Hybridfahrzeugs bereitzustellen. Um eine Batterie als Energiespeicher in einem Fahrzeug einsetzen zu können, muss zusätzlich eine Möglichkeit zum Laden der Batterie bereitgestellt werden.
Dabei sind induktive Ladestationen bekannt, bei welchen Energie von der Ladestation an das Kraftfahrzeug kabellos über eine induktive Kopplung zweier Spulen übertragen wird.
Beim sogenannten induktiven Laden von Elektrofahrzeugen wird die für das Laden der Fahrzeugbatterie notwendige Energie nicht über ein Ladekabel zum Fahrzeug übertragen (konduktives Laden), sondern über einen Transformator mit großem Luftspalt kontaktlos übertragen. Hierbei ist die primäre Spule des Transformators in der stationären Ladestation angeordnet und wird mittels einer geeigneten Elektronik mit dem Stromnetz verbunden. Die Ladestation ist beispielsweise im Boden eingelassen oder als auf den Boden aufgelegte Ladestation ausgebildet. Die sekundäre Spule des Transformators ist typischerweise fest im Unterboden des Fahrzeugs montiert und ihrerseits mittels geeigneter Elektronik mit der Fahrzeugbatterie verbunden. Zur
Energieübertragung erzeugt die primäre Spule ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld, das die sekundäre Spule durchdringt und dort einen
entsprechenden Wechselstrom induziert.
Die Ladestationen können nicht nur in der privaten Garage für ein Kraftfahrzeug angeordnet sein, sondern beispielsweise auch an öffentlich zugänglichen Einrichtungen, beispielsweise Parkhäusern oder Parkplätze an einem
Straßenrand. Für das induktive Laden ist eine Identifikation des Kraftfahrzeugs notwendig, weil das induktive Laden mit Kosten verbunden ist und somit das induktive Laden von der Ladestation nur bei einer entsprechenden Bezahlung ausgeführt werden kann. Außerdem ist es notwendig, dass bei einer Vielzahl von Ladestationen zum Laden eines Kraftfahrzeugs nur eine Ladestation jeweils einem Kraftfahrzeug zugeordnet wird und dann nur von dieser einen
zugeordneten Ladestation aus das Laden der Batterie in dem Kraftfahrzeug ausgeführt werden kann. Diese Vorgänge sollen dabei für den Fahrer des Kraftfahrzeugs möglichst komfortabel mit einem geringen Aufwand für den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden können.
Die DE 10 2013 202 234 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zur Übertragung von Energie auf einem Ü bertrag ungsweg zwischen einem ersten Teilnehmer und einem zweiten Teilnehmer, umfassend die folgenden Schritte: Herstellen einer initialen Bindung über einen von dem Übertragungsweg verschiedenen Datenkommunikationsweg, wobei ein Startsignal zum Starten der initialen Bindung erzeugt wird, durch eine Kommunikationseinheit mindestens ein Parameter zwischen dem ersten Teilnehmer und dem zweiten Teilnehmer über den Datenkommunikationsweg übertragen wird, durch den zweiten Teilnehmer mindestens ein über den Datenkommunikationsweg übertragener Parameter oder daraus abgeleitete Informationen gespeichert werden; Herstellen einer Datenkommunikationsverbindung über den Übertragungsweg, wobei durch den ersten Teilnehmer mindestens ein Parameter über den Übertragungsweg übertragen wird, der ersten Teilnehmer durch den zweiten Teilnehmer aufgrund eines Abgleiche des mindestens einen über den Datenkommunikationsweg übertragenen Parameters oder daraus abgeleiteter Informationen mit mindestens einem über die Datenkommunikationsverbindung übertragenen Parameter oder daraus abgeleiteten Informationen authentifiziert wird; Herstellen der Verbindung zur Übertragung von Energie auf dem Übertragungsweg in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Authentifizierens.
Aus der DE 10 2014 200 315 A1 ist ein Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug bekannt mit den nachfolgende Schritten: Initialisieren eines Ladevorganges, Bereitstellen von fahrerspezifischen Daten, die zumindest Fahrziele und Fahrzeiten betreffen, Ermitteln eines Zielladezustandes in
Abhängigkeit von den fahrerspezifischen Daten und Laden der Batterie bis zum Erreichen des Zielladezustandes.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäßes Verfahren zum kontaktlosen Laden einer Batterie in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten: Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes in einer primären Spule einer stationären Ladestation, Induzieren eines
Wechselstromes in einer sekundären Spule eines Kraftfahrzeuges mit dem in der Ladestation erzeugten magnetischen Wechselfeld, Laden der Batterie des Kraftfahrzeuges mittels der elektrischen Energie des in der sekundären Spule induzierten Wechselstromes, wobei vor dem kontaktlosen Laden der Batterie das Kraftfahrzeug hinsichtlich der Ladestation drahtlos mittels einer dem
Kraftfahrzeug zugeordneten Adresse identifiziert wird und das Laden der Batterie mit der Ladestation nur bei einer Identifikation des Kraftfahrzeuges ausgeführt wird. Es erfolgt somit zunächst ein drahtloses, insbesondere funkbasiertes, Identifizieren des Kraftfahrzeugs bzw. eines Fahrers des Kraftfahrzeugs und erst anschließend wird das Laden der Batterie ausgeführt. Ein unbeabsichtigtes und nicht identifiziertes Kraftfahrzeug kann somit an der Ladestation nicht geladen werden. Dadurch können nicht Berechtigte zum Laden der Batterie ihres
Kraftfahrzeugs ihre Batterie nicht an der Ladestation aufladen. Das Identifizieren des Kraftfahrzeugs erfolgt dabei mit einer Adresse, welche dem Kraftfahrzeug und/oder dem Fahrer des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist. Der optionale Fahrer des Kraftfahrzeuges wird als ein Teil bzw. Bestandteil des Kraftfahrzeuges betrachtet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist dem Kraftfahrzeug eine MAC-Adresse und/oder IP-Adresse zugeordnet und mit der MAC-Adresse und/oder IP-Adresse wird das Kraftfahrzeug identifiziert, indem die MAC-Adresse und/oder IP-Adresse des Kraftfahrzeuges zu der Ladestation drahtlos übertragen wird. Die von dem Kraftfahrzeug zu der Ladestation drahtlos übertragenen Adresse, insbesondere MAC-Adresse und/oder IP-Adresse, wird dabei beispielsweise aufgrund einer Datenverbindung der Ladestation mit dem Internet überprüft und erst nach einer entsprechenden Freigabe und/oder Autorisierung dieser Adresse ist ein Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs ausführbar. Die Datenverbindung der Ladestation mit dem Internet besteht beispielsweise mittelbar aufgrund einer
Datenverbindung der Ladestation mit einer Recheneinheit und einer
Datenverbindung der Recheneinheit mit dem Internet.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist die Ladestation eine Basis- Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenübertragung auf und das Kraftfahrzeug weist eine Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenübertragung auf und mit der Basis-Datenübertragungseinrichtung und
Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung werden Daten von der Ladestation zu dem Kraftfahrzeug und/oder Daten von dem Kraftfahrzeug zu der Ladestation drahtlos übermittelt. Die Basis-Datenübertragungseinrichtung und die Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung ist notwendig, um Daten von dem Kraftfahrzeug zu der Ladestation und umgekehrt übermitteln zu können. Die Fahrzeug-
Datenübertragungseinrichtung kann auch wenigstens teilweise nicht fest mit dem Kraftfahrzeug verbunden sein, beispielsweise um dadurch unterschiedliche Fahrer des Kraftfahrzeugs identifizieren zu können. Die Identifikation des Fahrers des Kraftfahrzeugs wird somit auch als eine Identifikation des Kraftfahrzeugs betrachtet. Eine Adresse des Kraftfahrzeugs bzw. des Fahrers des
Kraftfahrzeugs kann auch in einer mobilen Chipkarte mit einem RFID- Transponder gespeichert sein. Dadurch können sich auch unterschiedliche Fahrer des Kraftfahrzeugs entsprechend identifizieren an der Ladestation für eine Berechtigung zum Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs. Die Basis- Datenübertragungseinrichtung der Ladestation kann auch einen räumlichen
Abstand zu der primären Spule der Ladestation angeordnet sein und/oder die primäre Spule und die Basis-Datenübertragungseinrichtung der Ladestation sind in getrennten Gehäusen angeordnet, jedoch ist der räumliche Abstand der primären Spule zu der Basis-Datenübertragungseinrichtung wesentlich kleiner als der räumliche Abstand der primären Spule zu einer anderen Ladestation.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren mit mehreren Ladestationen ausgeführt und vor dem kontaktlosen Laden der Batterie wird das Kraftfahrzeug nur einer Ladestation zugeordnet und das Laden der Batterie des
Kraftfahrzeuges wird nur von der dem Kraftfahrzeug zugeordneten Ladestation ausgeführt. In einem Parkhaus können somit auch mehrere Ladestationen vorhanden sein zum Laden von Batterien von Kraftfahrzeugen, die in dem Parkhaus abgestellt sind.
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird diejenige Ladestation dem
Kraftfahrzeug zugeordnet, welche den kleinsten Abstand zu dem Kraftfahrzeug aufweist. Der kleinste Abstand des Kraftfahrzeugs zu einer Ladestation kann auch mittels einer Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Senden beispielsweise drei Ladestationen ein Signal aus und wird dieses Signal an dem Kraftfahrzeug reflektiert, kann aufgrund dieses reflektierten Signals die räumliche Position des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, da auch die Position der drei Ladestationen bekannt ist, welche das Signal aussenden. Aus der Position des Kraftfahrzeuges kann diejenige Ladestation ermittelt werden, welche den kleinsten Abstand zu dem Kraftfahrzeug aufweist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform werden die von je einer Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung ausgesendeten Signale, insbesondere
Funksignale, an den mehreren Ladestationen empfangen und die Signalstärken der Signale werden an den Ladestationen miteinander verglichen und diejenige Ladestation wird dem Kraftfahrzeug zugeordnet, welche die größte Signalstärke aufweist. Die Bestimmung der Ladestation, welche den geringsten oder kleinsten Abstand zu dem Kraftfahrzeug aufweist, mittels der größten Signalstärke ist technisch besonders einfach ausführbar.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird das Verfahren mit mehreren
Kraftfahrzeugen ausgeführt und je einer Ladestation wird nur je ein Kraftfahrzeug zugeordnet. Bei einer Vielzahl von Ladestationen und mehreren Kraftfahrzeugen kann somit je einer Ladestation nur je ein Kraftfahrzeug zugeordnet werden. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei einer großen Anzahl an Ladestationen und Kraftfahrzeugen von einer Ladestation nur jeweils ein Kraftfahrzeug aufgeladen wird.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird das Laden der Batterie in dem
Kraftfahrzeug nur nach einem von dem Kraftfahrzeug auf die Ladestation drahtlos übertragenen Auftrag zum Laden der Batterie ausgeführt. Ein Auftrag zum Laden der Batterie ist von dem Kraftfahrzeug bzw. dem Fahrer des
Kraftfahrzeugs notwendig. Nur bei einem entsprechenden Auftrag zum Laden der
Batterie des Kraftfahrzeugs wird das Laden der Batterie ausgeführt. Der Auftrag zum Laden der Batterie kann auch beinhalten, dass die Batterie nur bis zu einem bestimmten Ladezustand (SOC) aufgeladen wird. Der Auftrag zum Laden der Batterie kann von dem Fahrer manuell oder automatisch von einer Bordelektronik des Kraftfahrzeuges erteilt werden.
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird das Laden der Batterie des
Kraftfahrzeugs nur ausgeführt, falls das Kraftfahrzeug über eine Berechtigung zum Laden der Batterie des Kraftfahrzeuges verfügt, insbesondere eine elektronische Bezahlung des Ladens von dem Kraftfahrzeug ausgeführt wird. Die
Berechtigung zum Laden der Batterie erfordert neben der Identifikation des Kraftfahrzeugs insbesondere die Möglichkeit und/oder Ausführung einer elektronischen Bezahlung des Ladens des Kraftfahrzeugs. Hierzu wird entweder bereits vor dem Ladevorgang die elektronische Bezahlung ausgeführt oder es wird vor dem Ladevorgang nur die Möglichkeit der elektronischen Bezahlung geprüft und erst nach dem Abschluss des Ladevorgangs wird eine elektronische Bezahlung des Ladens ausgeführt, beispielsweise indem aufgrund der
Identifikation des Kraftfahrzeugs der entsprechende Geldbetrag von einer dem Kraftfahrzeug zugeordneten Kreditkarte oder Bankkonto abgebucht oder eingezogen wird. Hierzu ist es erforderlich, dass das Kraftfahrzeug bzw. der
Fahrer des Kraftfahrzeugs vorher diese Möglichkeit schafft durch eine
Registrierung in dem Ladesystem zur Ausführung des Verfahrens. Diese
Registrierung ist jedoch nur einmal notwendig, sodass anschließend komfortabel ein Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs auch wiederholt ausgeführt werden kann. In einer ergänzenden Ausgestaltung wird nach dem Identifizieren des
Kraftfahrzeuges und dem Zuordnen je eines Kraftfahrzeuges zu je einer
Ladestation eine vorgegebene Zeitdauer abgewartet und, falls während der vorgegebenen Zeitdauer kein Auftrag zum Laden der Batterie von dem
Kraftfahrzeug auf die zugeordnete Ladestation drahtlos übertragen wird, dieses Kraftfahrzeug von der zugeordneten Ladestation freigegeben wird, so dass vorzugsweise anschließend an der zugeordneten freigegebenen Ladestation die Batterie eines anderen Kraftfahrzeuges aufladbar ist. In einem Parkhaus können Kraftfahrzeuge als Elektrofahrzeuge auch abgestellt werden, bei denen kein Wunsch oder Notwendigkeit zum Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs besteht. Aus diesem Grund erfolgt trotzdem ein Identifizieren des Kraftfahrzeugs und falls nach der vorgegebenen Zeitdauer kein Auftrag zum Laden der Batterie von dem Kraftfahrzeug auf die Ladestation drahtlos übertragen wird, wird die Zuordnung der Ladestation zu dem Kraftfahrzeug wieder freigegeben, sodass mit der freigegebenen Ladestation wieder die Batterie eines anderen Kraftfahrzeugs aufgeladen werden kann.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist bzw. sind die wenigstens eine Ladestation, insbesondere sämtliche Ladestationen, mit einer zentralen
Recheneinheit verbunden und Daten werden von der wenigstens einen
Ladestation zu der Recheneinheit und/oder von der Recheneinheit zu der wenigstens einen Ladestation übertragen und die Recheneinheit und
vorzugsweise die wenigstens eine Ladestation weisen eine Datenverbindung mit dem Internet auf und/oder die drahtlose Datenübertragung wird funkbasiert, vorzugsweise mit WLAN oder Bluetooth, und/oder mittels Ultraschall und/oder mit Licht ausgeführt. Aufgrund der Datenverbindung der Recheneinheit zu dem Internet kann beispielsweise auch eine Überprüfung der Berechtigung eines identifizierten Kraftfahrzeugs zum Laden der Batterie überprüft werden. Nur bei einer entsprechenden Registrierung in einem Ladesystem zur Ausführung des Verfahrens und einer Möglichkeit zur elektronischen Bezahlung des Ladens wird ein Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs ausgeführt.
Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit durchgeführt wird.
Bestandteil der Erfindung ist außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
Erfindungsgemäßes Ladesystem zum kontaktlosen Laden einer Batterie in einem Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Ladestation mit einer primären Spule, eine Recheneinheit, ein Datenverbindungsmittel zur Datenübertragung von der wenigstens einen Ladestation zu der Recheneinheit und/oder von der
Recheneinheit zu der wenigstens einen Ladestation, wobei die wenigstens eine Ladestation eine Basis-Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen
Datenübertragung umfasst zur drahtlosen Übermittlung von Daten von der Ladestation zu dem Kraftfahrzeug und/oder von dem Kraftfahrzeug zu der Ladestation. Zweckmäßig ist mit dem Ladesystem ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst das Ladesystem mehrere Ladestationen, die in einem räumlichen Abstand zueinander angeordnet sind.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst die Basis- Datenübertragungseinrichtung eine Antenne sowie eine Sendeeinheit und/oder eine Empfangseinheit und/oder das Datenverbindungsmittel ist von wenigstens einer Datenleitung oder einem Mittel zur funkbasierten Datenübertragung gebildet und/oder das Ladesystem umfasst ein Kraftfahrzeug mit einer sekundären Spule, einer Batterie und einer Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung, insbesondere umfasst die Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung eine Antenne sowie eine Sendeeinheit und/oder eine Empfangseinheit. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Recheneinheit und die Ladestation aufgrund des Datenverbindungsmittels zu einem Netzwerk miteinander verbunden. Von der Recheneinheit können damit beispielsweise Daten gezielt nur zu einer Ladestation übertragen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Basis-Datenübertragungseinrichtung ein WLAN-Modul und/oder einen Router zum funkbasierten Aufbau eines Netzwerkes.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird und/oder ist jeder Ladestation eine Adresse, insbesondere eine MAC-Adresse und/oder IP-Adresse und/oder eine SSID (Service Set Identifier), zur Identifikation der Ladestation zugeordnet. Jede Ladestation kann somit ein eigenes WLAN-Netzwerk mit wenigstens einem Fahrzeug bilden; bei mehreren Fahrzeugen, die mit je einer Ladestation zu einem WLAN-Netzwerk zur Datenübertragung verbunden sind kann somit das Fahrzeug mit den kleinsten Abstand zu der je einen Ladestation ermittelt werden.
In einer ergänzenden Variante umfasst die Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung ein WLAN-Modul und/oder einen Router zum funkbasierten Aufbau eines Netzwerkes.
Vorzugsweise umfasst die Recheneinheit auch einen Access Point.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Datenübertragung von der wenigstens einen Basis-Datenübertragungseinrichtung zu der wenigstens einen Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung und vorzugsweise umgekehrt auf TCP/1 P-Basis (Transmission Control Protocol/Internet Protocol-Basis).
In einer zusätzlichen Ausgestaltung erfolgt die Datenübertragung von der wenigstens einen Basis-Datenübertragungseinrichtung bzw. der wenigstens einen Ladestation zu der Recheneinheit und vorzugsweise umgekehrt auf TCP/1 P-Basis (Transmission Control Protocol/Internet Protocol-Basis).
Zweckmäßig werden die von je einer Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung ausgesendeten Signale, insbesondere Funksignale, an den mehreren
Ladestationen empfangen und die Signalstärken der Signale an den Ladestationen werden miteinander verglichen werden und diejenige Ladestation dem Kraftfahrzeug zugeordnet wird, welche die größte Signalstärke aufweist und die größte Signalstärke mittels RSSI (Received Signal Strength Indicator) als Indikator für die Empfangsstärke bei drahtloser Datenübertragung ermittelt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung werden die von den Ladestationen empfangenen Signale, welche von je einer Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung ausgesendet wurden, von den jeweiligen Ladestationen in Daten umgewandelt und die umgewandelten Daten werden zu der Recheneinheit übertragen und in der Recheneinheit miteinander verglichen und die umgewandelten Daten enthalten Daten zur Signalstärke und/oder Daten zur Identifikation des
Fahrzeuges, insbesondere die MAC-Adresse und/oder die IP-Adresse des Fahrzeuges.
Vorzugsweise wird das Zuordnen eines Kraftfahrzeuges zu einer Ladestation von der Recheneinheit ausgeführt und/oder gesteuert.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Aktivierung des Ladens der Batterie von der Recheneinheit gesteuert.
In einer weiteren Variante wird das Laden der Batterie von der Recheneinheit gesteuert und/oder geregelt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das Identifizieren des Kraftfahrzeuges von der Recheneinheit ausgeführt indem Daten von der Ladestation zu der
Recheneinheit übersendet werden und die übersendeten Daten von der
Recheneinheit ausgewertet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ladesystems in einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ladesystems in einem zweiten Ausführungsbeispiel und Fig. 3 eine Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum
kontaktlosen Laden einer Batterie.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Ladesystems 1 dargestellt. Eine Ladestation 5 ist beispielsweise in den Boden eines Parkplatzes fest eingebaut. Die Ladestation 5 ist mit einem nicht dargestellten elektrischen Stromnetz verbunden und umfasst eine primäre Spule 6, und eine Basis-Datenübertragungseinrichtung 12. Die Basis-
Datenübertragungseinrichtung 12 umfasst eine Antenne 13, eine Sendeeinheit 14 und eine Empfangseinheit 15 sowie einen Router 16. Die elektrische Energie für die primäre Spule 6 wird von dem nicht dargestellten elektrischen Stromnetz zur Verfügung gestellt. Die Ladestation 5 ist mit einem Datenverbindungsmittel 9 als eine Datenleitung 10 oder eine Funkverbindung mit einer zentralen
Recheneinheit 8 verbunden. Die zentrale Recheneinheit 8 umfasst auch einen Router 16 und die zentrale Recheneinheit 8 weist auch eine Verbindung zu dem Internet 1 1 auf. Im Bereich der Ladestation 5 ist ein Kraftfahrzeug 2 als ein Elektrofahrzeug 2 mit einer Batterie 3 als eine Hochvoltbatterie 3 und einem Elektromotor 4 angeordnet. Die Batterie 3 dient zur Versorgung des
Elektromotors 4 mit elektrischer Energie und der Elektromotor 4 dient zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst dabei eine Fahrzeug- Datenübertragungseinrichtung 17 mit einer Antenne 13, einer Sendeeinheit 14 und einer Empfangseinheit 15. In das Kraftfahrzeug 2 ist außerdem eine sekundäre Spule 7 angeordnet.
Mittels elektrischer Energie aus dem elektrischen Stromnetz wird von durch die primäre Spule 6 durchgeleiteten Wechselstrom ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und dieses magnetische Wechselfeld erzeugt in der sekundären Spule 7 des Kraftfahrzeugs 2 einen Wechselstrom. Dieser Wechselstrom wird anschließend gleichgerichtet, sodass mittels der elektrischen Energie aus in der sekundären Spule 7 induzierten Wechselstroms die Batterie 3 geladen werden kann.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Ladesystems 1 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel des Ladesystems 1 unterscheidet sich im
Wesentlichen nur dadurch von dem in Fig. 1 dargestellten Ladesystem 1 , dass das Ladesystem 1 drei Ladestationen 5 umfasst. An dem in Fig. 2 dargestellten Ladesystem 1 können somit ein, zwei oder drei Kraftfahrzeuge 2 gleichzeitig aufgeladen werden. Im Nachfolgenden werden die Schritte eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden der Batterie 3 des Kraftfahrzeugs 2 in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Ladesystems 1 beschrieben.
An dem Ladesystem 1 ist zunächst kein Kraftfahrzeug 2 vorhanden (nicht dargestellt). Die Ladestationen 5 sind an drei Parkplätzen eines öffentlichen
Parkhauses angeordnet. Die Ladestationen 5 sind somit eine erste Ladestation LS1 , eine zweite Ladestation LS2 und eine dritte Ladestation LS3. Die in Fig. 2 dargestellten Kraftfahrzeuge 2 sind somit ein erstes Kraftfahrzeug FZ1 und ein zweites Kraftfahrzeug FZ2. Zum Aufladen der Batterie 3 des Kraftfahrzeugs FZ1 fährt das Kraftfahrzeug FZ1 zu dem Parkplatz an der Ladestation LS1. Während dieser Fahrt des Kraftfahrzeugs FZ1 erfolgt ständig ein Aussenden 18 von Funksignalen von dem Kraftfahrzeug FZ1 , das heißt von der Antenne 13 der Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung 17 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1. Diese ausgesendeten Funksignale des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 enthalten eine Adresse, das heißt eine MAC-Adresse als eine Hardware-Adresse des
Kraftfahrzeugs 2 bzw. eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 2 und eine IP-Adresse des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 . Dieses von dem ersten Kraftfahrzeug FZ1 ausgesendete Funksignal wird von sämtlichen Ladestationen LS1 , LS2, LS3 empfangen 19 und in den Ladestationen LS1 , LS2, LS3, erfolgt ein Umwandeln 20 des empfangenen Funksignals in ein Datensignal, welches durch die
Datenleitung 10 zu der Recheneinheit 8 übertragen wird, das heißt es erfolgt ein Übertragen 21 dieser Datensignale von den Ladestationen LS1 , LS2, LS3 zu der Recheneinheit 8. In diesen Datensignalen sind sowohl die Daten zur Adresse des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 als auch Daten zu den Signalstärken, welche von den jeweiligen Ladestationen LS1 , LS2, LS3 empfangen wurden, enthalten.
Anschließend wird in der Recheneinheit 8 ein Vergleich 22 der Signalstärken der Funksignale nur des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 ausgeführt aufgrund der in dem Datensignal enthaltenen Adresse und der Signalstärke, so dass auch ein Identifizieren 26 des ersten Kraftfahrzeuges FZ1 ausgeführt wird. Die
Funksignale von unterschiedlichen Kraftfahrzeugen 2 können aufgrund der mit ausgesendeten Adressen unterschieden werden. Anschließend erfolgt eine
Ermittlung 23 derjenigen Ladestation LS1 , LS2, LS3, welche von dem ersten Kraftfahrzeugs FZ1 das Funksignal mit der größten Signalstärke empfangen hat. Dabei handelt es sich um dasjenige Kraftfahrzeug 2, welches den kleinsten Abstand zu einer Ladestation 5 aufweist. Dabei weist das von dem ersten Kraftfahrzeug FZ1 ausgesendete Funksignal an der ersten Ladestation 1 die größte Signalstärke auf, sodass dadurch ein Zuordnen 24 der ersten Ladestation LS1 zu dem ersten Fahrzeug FZ1 erfolgt. Anschließend erfolgt weiterhin ein Übersenden 25 der MAC-Adresse und der IP-Adresse von dem ersten
Kraftfahrzeug FZ1 zu der zugeordneten ersten Ladestation LS1 und ein
Reservieren und ein Identifizieren 26 der zugeordneten ersten Ladestation LS1 bezüglich des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 . Auch bei einer gleichzeitigen Fahrt des ersten Kraftahrzeugs FZ1 zu der ersten Ladestation LS1 und des zweiten Kraftfahrzeugs FZ2 zu der zweiten Ladestation LS2 kann aufgrund der von den ersten und zweiten Kraftfahrzeugen FZ1 , FZ2 ausgesendeten Funksignalen und der Signalstärken das erste Kraftahrzeug FZ1 der ersten Ladestation LS1 zugeordnet werden und das zweite Kraftfahrzeug FZ2 der zweiten Ladestation LS2 zugeordnet werden. Die Schritte vom Aussenden 18 des Funksignals von dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug FZ1 , FZ2 zu sämtlichen Ladestationen 5 und das entsprechende Reservieren der ersten Ladestation LS1 für das erste Fahrzeug 1 und der Reservierung der zweiten Ladestation LS2 für das zweite
Kraftfahrzeug FZ2 kann somit gleichzeitig ausgeführt werden.
Anschließend wird von dem Fahrer des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 ein Aufladen der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 gewünscht aufgrund des geringen Ladezustands der Batterie 3 in dem ersten Kraftfahrzeug FZ1. Aus diesem Grund erfolgt drahtlos ein Übersenden 27 eines Auftrags zum Laden der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 zu der zugeordneten ersten Ladestation LS1.
Anschließend wird ein Prüfen 28 der Berechtigung zum Laden der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 ausgeführt, indem die Möglichkeit einer elektronischen Bezahlung durch das erste Kraftfahrzeug FZ1 bzw. den Fahrer des ersten
Kraftfahrzeugs FZ1 geprüft wird. Dabei wird auch ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 als Bestandteil des Kraftfahrzeugs 2 gewertet. Nach einer positiven Prüfung der Berechtigung erfolgt ein Laden 29 der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 und nach dem Laden der Batterie 3 erfolgt ein Beenden 30 des
Ladevorgangs der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 . Die Daten der elektrischen Energie zum Laden 29 der Batterie 3 des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 ist in der Ladestation 5 und/oder der Recheneinheit 8 gespeichert und anschließend erfolgt entsprechend dieser Daten ein elektronisches Bezahlen 31 des Ladevorgangs der Batterie 3 in dem ersten Kraftfahrzeug FZ1. Anschließend erfolgt eine Beendigung 32 der Zuordnung des ersten Kraftfahrzeugs FZ1 zu der zugeordneten ersten Ladestation LS1 . Darauffolgend erfolgt eine Freigabe 33 der dem ersten Kraftfahrzeug FZ1 zugeordneten ersten Ladestation LS1 anhand der Signalstärke des weiterhin von dem ersten Kraftfahrzeugs 1 ausgesendeten Funksignals. Die Freigabe der ersten Ladestation LS1 erfolgt erst dann, wenn die Signalstärke des von dem ersten Kraftfahrzeugs FZ1 ausgesendeten konstanten Funksignals wieder abnimmt, das heißt das erste Kraftfahrzeug FZ1 wieder von der ersten Ladestation LS1 sich durch ein Wegfahren entfernt hat.
Die Verfahrensschritte vom Aussenden 18 bis zum Übersenden 25 werden für das zweite Kraftfahrzeug FZ2 analog für die zweite Ladestation LS2 ausgeführt. Nach dem Reservieren und Identifizieren 26 der zugeordneten zweiten
Ladestation LS2 bezüglich des zweiten Kraftfahrzeugs FZ2 erfolgt von dem zweiten Kraftfahrzeug FZ2 kein Übersenden eines Auftrags zum Laden der Batterie 3 zweiten Kraftfahrzeugs FZ2, weil die Batterie 3 des zweiten
Kraftfahrzeugs FZ2 einen ausreichend hohen Ladezustand aufweist. Nach dem Reservieren und dem Identifizieren 26 des zweiten Kraftfahrzeugs FZ2 erfolgt von der zweiten Ladestation LS2 aufgrund der Datenverbindung mit der
Recheneinheit 8 ein Abwarten innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, zum Beispiel 3 Minuten. Falls während dieser vorgegebenen Zeitdauer nach dem Reservieren und Identifizieren 26 kein Auftrag zum Laden der Batterie 3 an die zweite Ladestation LS2 von dem zweiten Kraftfahrzeug FZ2 übersendet wird, erfolgt eine Beendigung 32 der Zuordnung des zweiten Kraftfahrzeugs FZ2 zu der zweiten Ladestation LS2. Die Freigabe 33 der zweiten Ladestation LS2 bezüglich anderer Kraftfahrzeuge erfolgt erst dann, wenn die Signalstärke des dem der zweiten Ladestation LS2 bisher zugeordneten zweiten Kraftfahrzeugs FZ2 unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, das heißt sich das zweite Kraftfahrzeugs FZ2 wieder von dem Parkplatz an der zweiten Ladestation LS2 entfernt hat.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum kontaktlosen Laden der Batterie 3 des Kraftfahrzeugs 2 und dem
erfindungsgemäßen Ladesystem 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die
Kraftfahrzeuge 2 werden den einzelnen Ladestationen 5 zugeordnet und ferner können die Kraftfahrzeuge 2 identifiziert werden lediglich aufgrund der übertragenen Funksignale zwischen den Ladestationen 5 bzw. den Basis- Datenübertragungseinrichtungen 12 in den Ladestationen 5 und den
Kraftfahrzeugen 2 bzw. den Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtungen 17. Gesonderte Sensoren für eine Zuordnung von Kraftfahrzeugen 2 zu
Ladestationen 5 sind damit nicht notwendig und es fallen dadurch geringe Kosten an. Die Funkübertragung erfolgt über ein standardisiertes 802.1 1 -WLAN- Netzwerk. Das Aufladen der Batterie 3 der Kraftfahrzeuge 2 kann somit für den Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 besonders komfortabel ausgeführt werden. Die Identifizierung erfolgt dabei entweder fest verknüpft mit dem Kraftfahrzeug 2 und/oder dadurch, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 entsprechend identifiziert und zugeordnet wird, beispielsweise mittels eines RFID- Transponders der transportabel von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 mitgeführt wird. Abweichend hiervon kann die Fahrzeug-Datenübertragungseinrichtung 17 auch eine transportable Box sein, welche von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 mitgeführt wird. Aufgrund der entsprechenden Identifizierung des Kraftfahrzeugs 2 bzw. eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 2, welcher dem Kraftfahrzeug 2 in diesem Zusammenhang gleichgesetzt ist, kann dadurch ein einfaches elektronisches Bezahlen des Ladevorgangs ausgeführt werden. Das aufwendige Aufstellen beispielsweise von Münzautomaten zugeordnet jeweils zu einer Ladestation 5 ist dadurch nicht notwendig.
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