Bezeichnung der Erfindung / Title of the invention

System zur Erfassung des Energiebezugs eines an einer Oberleitung fahrenden Straßenfahrzeugs .

Der sogenannte eHighway bildet ein elektri fi ziertes Rückgrat für einen ef fi zienten, lokal emissions freien Güterverkehr .

Die Technologie ist kompatibel mit anderen Antriebstechnologien für den Güterverkehr auf der Straße und of fen für neue Transportsysteme wie beispielsweise automatisiert fahrende Großraum-Lastzüge . Das System kann folglich zeitnah einen erheblichen Beitrag zur Reduktion der Emissionen leisten und dabei die Entwicklung zukünftiger Technologien unterstützen .

Kernelement des Systems ist ein intelligenter Stromabnehmer in Kombination mit einem Hybridantrieb oder einem reinen Elektroantrieb . Entsprechend ausgerüstete Lkws , wie z . B . Zugmaschinen für Sattelauflieger beziehen auf dem eHighway elektrische Energie für die Fahrmotoren und das Laden der Batterie aus den Oberleitungen und fahren dann lokal emissions frei .

Überhol- und Ausweichmanöver werden mit Hil fe der fahrzeugseitigen Energiespeicher überwunden . Diese können in ihrer Größe den betrieblichen Anforderungen angepasst werden . Auf Straßen ohne Oberleitungen treibt ein Hybridmotor die Lastwagen an .

Hierbei ist das System of fen für unterschiedlichste Konfigurationen . So können serielle und parallele Hybridkonzepte mit unterschiedlichen Verbrennungsmotoren oder Brennstof f zellen ebenso realisiert werden, wie rein elektrische Fahrzeuge .

Ein Sensorsystem ermöglicht dem Stromabnehmer, bei einer Geschwindigkeit bis 90 km/h den Kontakt zur Oberleitung herzustellen und zu unterbrechen . Die Abrechnung von Nutzungskosten für die Infrastruktur wird heute im Schwerlastverkehr mittels unterschiedlicher Mautsysteme erfasst und abgerechnet .

Mit Einführung der neuen eHighway Technologie tritt neben der Erhebung von Gebühren für die Straßennutzung die Erfassung der aus der Infrastruktur entnommenen Energiemenge mit auf .

Um den Energiebezug eines Fahrzeuges im Umfeld eHighway abrechnen zu können, werden technische Systeme benötigt , welche die Erfassung der aus einer Oberleitung entnommenen oder zurückgespeisten Energiemenge auf zeichnen und die relevanten Datensätze an eine Abrechnungs zentrale senden zum Zwecke der Erstellung einer Abrechnung für verschiedene Akteure .

Allerdings nutzen die Fahrzeuge bei ihrer Fahrt durch das eHighway-Streckennet z verschiedene Energieversorgungsnetze welche von unterschiedlichen Energieversorgern mit Strom beliefert werden .

Außerdem soll vorgesehen sein, dass ein Fahrzeughalter kaufmännisch seine Energie von einem Energieversorger bezieht , wenngleich der j eweils lokal als Netzbetreiber aktive Energieversorger die Energie technisch liefert .

Dieser Ansatz ermöglicht es einem Fahrzeughalter nur eine Rechnung zu bekommen und die Energie zu gleichbleibenden Konditionen zu beziehen erfordert aber eine Abrechnung der beteiligten Energieversorger untereinander .

Somit wäre eine reine Auf zeichnung der gesamten Energiemenge mittels eines Energieerfassungsgerätes nicht ausreichend, der Energiebezug muss vielmehr auch den verschiedenen Energieversorgungsnetzen zugeordnet werden und mit dem j eweils zuständigen Netzbetreiber verrechnet werden . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , eine Lösung anzugeben, mit der der Energiebezug den einzelnen Energieversorgungsnetzen korrekt zugeordnet werden kann .

Erfindungsgemäß geschieht dies mit einem System zur Erfassung des Energiebezugs eines an einer Oberleitung fahrenden Straßenfahrzeugs gemäß Anspruch 1 .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten .

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind wie folgt :

Das System basiert auf heute bereits etablierten Mauterfassungssystemen . Durch die Verwendung und Erweiterung dieser- Mauterfassungssysteme müssen keine wesentlichen Änderungen an den Prozessen zur Gebührenerhebung durchgeführt werden . Kunden, welche bereits heute am Mautsystem teilnehmen sind mit den Prozessen vertraut .

Durch die Art der Datenerhebung ist eine eichrechtl iche Prüfung nur für den Stromabnehmer PAN und den Stromzähler SZ notwendig . Alle anderen Systemkomponenten wie z . B . die On-Board-Unit OBU oder das Back-Of fice ETBO sind davon nicht betrof fen . Dadurch ergibt sich eine erheblich einfachere Einführung des Systems zum Markthochlauf , da die notwendigen Zerti fi zierungen nur den Stromabnehmer PAN und den Stromzähler SZ betref fen . Andere Systemkomponenten wie die On-Board-Unit OBU und die Zentralenanwendung, das Back-Of fice ETBO bleiben davon unberührt , damit sind auch keine Änderungen der Zerti fi zierungsrichtlinien für diese Komponenten notwendig .

Softwareänderungen auf den On-Board-Units OBU müssen nur hinsichtlich Ihres Einflusses auf die Mauterhebung rezerti- fi ziert werden . Sie bleiben von der zusätzlichen Übertragung der Energiedaten unberührt . Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert . Es zeigen beispielhaft :

Fig . 1 schematisch ein erfindungsgemäßes System und

Fig . 2 schematisch einen Ablauf der erfindungsgemäßen Erfassung des Energiebezugs .

Das erfindungsgemäße System zur Erfassung des Energiebezugs eines an einer Oberleitung fahrenden Straßenfahrzeugs SV gemäß Fig . 1 umfasst einen Stromabnehmer PAN, einen Stromzähler SZ , eine On-Board-Unit OBU und ein elektronisches Back-Of fice ETBO .

Stromabnehmer PAN und Stromzähler SZ sind über eine Datenbusverbindung BUS mit einer On-Board-Unit OBU verbunden .

Als Datenbusverbindungen sind CAN-Bus , RS-485 und Ethernet vorteilhaft einsetzbar .

Das CAN-Bussystem ist ein serielles Feldbussystem, welches in ISO 11898- 1 international standardisiert ist . Die beiden gängigsten Realisierungen der physischen Schichten sind nach ISO 11898-2 (Highspeed physical layer ) und ISO 11898-3 ( Fault tolerant physical layer ) definiert . Der CAN-Bus arbeitet nach dem „Multi-Master-Prinzip“ d . h . , er verbindet mehrere gleichberechtigte Steuergeräte .

RS-485 , auch als EIA-485 bezeichnet , ist ein Industriestandard für eine physische Schnittstelle für die asynchrone serielle Datenübertragung .

RS-485 benutzt ein Leitungspaar, um den invertierten und einen nichtinvertierten Pegel eines 1-Bit-Datensignals zu übertragen . Am Empfänger wird aus der Di f ferenz der beiden Spannungspegel das ursprüngliche Datensignal rekonstruiert . Das hat gegenüber ähnlichen seriellen Übertragungsverfahren wie RS-232 bzw .

EIA-232 den Vorteil , dass sich Gleichtaktstörungen nicht auf die Übertragung auswirken und somit die Störsicherheit vergrößert wird . Ethernet gemäß Standard IEEE 802 . 3 bezeichnet eine Technik für kabelgebundene Datennetze . Es ermöglicht den Datenaustausch in Form von Datenframes zwischen den in einem lokalen Netz angeschlossenen Geräten .

Die sogenannte On-Board-Unit OBU ist eine elektronische technische Einrichtung, die eine eindeutige Identi fi zierung und Positionsbestimmung des Fahrzeuges mittels Satellitennavigation ermöglicht .

Mittels GSM/GPRS-Technologie ist weiterhin eine Kommunikation im Rahmen eines Mobil funk-Netzes zur Übertragung der Daten zwischen dem Fahrzeug und weiteren Informationssystemen wie insbesondere einem Back-of fice möglich .

Herkömmliche On-Board-Units OBU, wie beispielsweise das Sitraf fic Sensus Fahrzeuggerät , wie sie in Mautsystemen verwendet werden, benötigen keinerlei Anbindung zu weiteren Geräten im Fahrzeug oder zum Fahrzeug selbst . Lediglich die Stromversorgung und optional eine Verbindung zur Zündung des Motors existieren als externe Schnittstellen .

Erfindungsgemäß wird daher die Hardware einer herkömmlichen On-Board-Unit OBU um eine Datenbusverbindung BUS zu Stromabnehmer PAN und Stromzähler SZ ergänzt .

Vorzugsweise wird dabei als Datenbusverbindung BUS zu Stromabnehmer PAN ein CAN-Bus und zum Stromzähler SZ eine Ethernetoder RS-485 Verbindung vorgesehen .

Die per Software realisierten Funktionalitäten der On-Board-Unit OBU, welche üblicherweise auf die Ermittlung und Weiterleitung der für eine Mautberechnung notwendigen Datensätze beschränkt sind, werden um die Ansteuerung der Schnittstellen, sowie die Erfassung und Weiterleitung der Energiebezugsdaten an das Back-Of fice ETBO ergänzt . Das Back-Of fice ETBO empfängt und speichert die erhaltenen Daten in einer Datenbank ab . Die für die Erfassung von Mautgebühren relevanten Daten werden entsprechend dem Stand der Technik aufbereitet und für eine Mautabrechnung zusammengefasst .

Für die erfindungsgemäße zusätzliche Abrechnung des elektrischen Energiebezugs werden im Back-Of fice ETBO anhand einer Strecken ID, d . h . einer Kennung zur Identi fikation des befahrenen Streckenabschnitts und einer Stromzähler ID zur Identi fikation des betrof fenen Fahrzeugs die Messwerte j e Empfängergruppe ( Spedition, LKW, Streckenbetreiber, Mobilitätsanbieter, Energieversorger ) zusammengefasst und eine Abrechnung erstellt .

Der beispielhafte Ablauf der erfindungsgemäßen Erfassung des Energiebezugs wird anhand des Ablauf diagramms gemäß Fig . 2 erläutert :

Ein Fahrzeug, welches mit den fahrzeugseitigen Komponenten Stromabnehmer PAN, Stromzähler SZ und On-Board-Unit OBU des erfindungsgemäßen Systems ausgestattet ist , fährt in einen eHighway Streckenabschnitt ein .

Dabei passiert das Fahrzeug ein virtuelles Maut-Gate , d . h . eine vorgegebene Position, welche durch die On-Board-Unit OBU mit ihrer Fähigkeit zur Positionsbestimmung festgestellt wird .

Die On-Board-Unit OBU ermittelt über eine Anfrage beim elektronischen Back-Of fice ETB via Mobil funkverbindung die dem Streckenabschnitt zugeordnete Strecken ID .

Die On-Board-Unit OBU sendet die Strecken ID, den Zeitpunkt , und die GPS-Position an den Stromzähler SZ , welcher diese Information abspeichert .

Daraufhin wird der Stromabnehmer PAN angehoben, um einen Kontakt zur Oberleitung herzustellen . Sobald der Kontakt hergestellt ist , wird eine entsprechende Information vom Stromabnehmer PAN zur On-Board-Unit OBU weitergeleitet , letztere sendet daraufhin ein Startsignal zum Stromzähler SZ , womit dieser mit der Erfassung der aus der Oberleitung entnommenen Energiemenge beginnt .

Nachdem der Kontakt zwischen Stromabnehmer PAN und Oberleitung abbricht , sendet die On-Board-Unit OBU eine Ende Meldung an den Stromzähler .

Der Stromzähler S Z übermittelt daraufhin in einemsignierten Datenpaket zu dem abgeschlossenen Messvorgang die Strecken ID, GPS-Position zum Startzeitpunkt , Stromzähler ID, sowie die Zeitpunkte von Start und Ende der Messung und den ermittelten Energiebezug an die On-Board-Unit OBU .

Die On-Board-Unit OBU sendet das vom Stromzähler SZ erhaltene Datenpaket unverändert mitsamt den mautrelevanten Datensätze an das Back-Of fice ETBO .

Dieser Vorgang wir bei j eder Kontaktierung innerhalb einer Strecken ID beliebig oft wiederholt .

Verlässt das Fahrzeug den eHighway durch Überfahren eines virtuellen Maut-Gates , übermittelt die On-Board-Unit OBU das Verlassen des Streckenabschnitts an den Stromzähler SZ und setzt die Strecken ID zurück .

Bei der Einfahrt in einen neuen Streckenabschnitt beginnt der Ablauf von neuem mit der entsprechend geänderten Strecken ID .

Es kann in einer alternativen Lösung vorgesehen sein, dass anstelle einer Strecken ID auch direkt eine GPS-Position oder eine sonstige Positionsinformation bereitgestellt wird Bezugs zeichenliste

SV Straßenfahrzeug PAN Stromabnehmer

SZ Stromzähler

OBU On-Board-Unit

GNSS Satellitennavigationssystem

ETBO Back-Of fice CS Verrechnungssystem

GSM Mobil funkverbindung

BUS Datenbusverbindung