Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher und Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Ladefahrzeug sowie ein System zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs.

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen (nachfolgend als batteriebetriebene Fahrzeuge bezeichnet) besteht das Problem, dass hohe Reichweiten sich im Wesentlichen nur mit einem teuren und schweren großen Akkumulator realisieren lassen. Obwohl es in der Zwischenzeit möglich ist, durch eine kurze Schnellladung des Traktionsenergiespeichers in kurzer Zeit eine große Energiemenge in den Traktionsenergiespeicher zu laden, erfordert dies auf einer längeren Fahrtstrecke dennoch einen - im Vergleich zu einem verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug - wesentlich längeren Zwischenstopp. Durch das hohe Gewicht und die großen Kosten des Traktionsenergiespeichers lassen sich somit bei batteriebetriebenen Fahrzeugen nur verhältnismäßig geringe Effizienzen erzielen.

Ein anderes Prinzip der Reichweitenverlängerung besteht darin, das Fahrzeug zusätzlich zu dem Traktionsenergiespeicher mit einem sog. Range Extender auszustatten, durch den während der Fahrt des Fahrzeugs der Traktionsenergiespeicher verbrennungsmotorisch über einen Generator geladen wird. Dadurch ist es möglich, im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Fahrzeug ohne solchen Range Extender größere Reichweiten zu erzielen. Aufgrund des beschränkten Bauraumes in einem Fahrzeug ist es jedoch nicht möglich, einen ausreichend großen Tank für einen solchen Range Extender vorzusehen. Darüber hinaus fallen auch hier Kosten und Gewicht negativ aus.

Allgemein besteht bei batteriebetriebenen Fahrzeugen jedoch weiterhin das Problem einer Reichweitenunsicherheit bzw. Reichweitenbegrenzung. So ist insbesondere bei realen Reichweiten unter 250 km kein sinnvoller Langstreckenbetrieb möglich. Selbst die Möglichkeit, den Traktionsenergiespeicher durch Schnellladevorgänge wieder aufzuladen, führt zu deutlich längeren„Ladeunterbrechungen" als bei einem verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeug. Während der Verbau von wesentlich größeren Speichern aus den genannten Kosten- und Gewichtsgründen in der Praxis schwer zu realisieren ist, sind auch Alternativen aus einer Kombination eines Verbrennungsmotors oder einer Brenn- stoffzelle auf Wasserstoffbasis mit einem Elektromotor für einen Großserieneinsatz zu teuer.

Es besteht daher die Notwendigkeit, eine einfachere und kostengünstigere Möglichkeit bereitzustellen, eine Reichweitenverlängerung eines batteriebetriebenen Fahrzeugs zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 , ein Ladefahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14 sowie ein System zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher und Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs umfasst, mit einem Ladefahrzeug, das einen Energieerzeuger und/oder einen Energiespeicher umfasst. Die zum Laden des Traktionsenergiespeichers bereitzustellende Energie kann durch das Ladefahrzeug somit aus Batterien, einer Brennstoffzelle, einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator und dergleichen bereitgestellt werden. Das Verfahren umfasst die Schritte: Herstellen zumindest einer elektrischen Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem Ladefahrzeug durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs oder des Ladefahrzeugs; Laden des Traktionsenergiespeichers des batteriebetriebenen Fahrzeugs durch den Energieerzeuger und/oder Energiespeicher des Ladefahrzeugs während der Fahrt des Gespanns aus dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem Ladefahrzeug.

Gemäß der Erfindung ist somit vorgesehen, die Reichweite eines batteriebetriebenen Fahrzeugs dadurch zu verlängern, dass ein Laden seines Traktionsenergiespeichers während der Fahrt erfolgt. Hierzu werden das batteriebetriebene Fahrzeug und ein Ladefahrzeug zu einem Gespann verkoppelt, so dass eine Energieübertragung von dem Ladefahrzeug an den Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Speichers erfolgen kann. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, einen Stopp zum Laden oder Schnellladen des batteriebetriebenen Fahrzeugs einzulegen, um die Reichweite eines batteriebetriebenen Fahrzeugs zu verlängern. Ladepausen können dadurch vermieden werden.

Im Ergebnis ergibt sich hierdurch eine praktisch unendliche Reichweite eines Fahrzeugs mit einem batteriebetriebenen Antrieb, da dessen Traktionsenergiespeicher jederzeit während der Fahrt des batteriebetriebenen Fahrzeugs nachgeladen werden kann. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Fahrzeugs vergleichsweise klein gehalten werden kann. Insbesondere kann dieser für kurze oder mittlere Strecken dimensioniert werden, da die Langstreckentauglichkeit durch das Aufladen des Traktionsenergiespeichers mit Hilfe des Ladefahrzeugs ermöglicht wird. Durch die Möglichkeit, den Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Fahrzeugs klein halten zu können, ergeben sich reduzierte Herstellkosten und ein verringerter Verkaufspreis des batteriebetriebenen Fahrzeugs. Da eine Reichweitenunsicherheit bzw. - begrenzung nunmehr entfällt, erhöht dies die Akzeptanz batteriebetriebener Fahrzeuge. Die Verringerung der Größe des Traktionsenergiespeichers führt darüber hinaus nicht nur zu einem kleineren Volumenbedarf, sondern auch zu einem geringeren Gewicht, wodurch die Effizienz des batteriebetriebenen Fahrzeugs weiter steigt.

Gemäß einer ersten Variante ist das Ladefahrzeug ein autonomes Ladefahrzeug, das zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet ist, wobei das autonome Ladefahrzeug sich durch ein autonomes Fahrmanöver des autonomen Ladefahrzeugs an das batteriebetriebene, fahrende oder stehende, Fahrzeug ankoppelt. Hierdurch ist es möglich, dass das Ankoppeln des autonomen Ladefahrzeugs an das batteriebetriebene Fahrzeug während dessen Fahrt erfolgt, so dass eine Ladepause grundsätzlich vollständig vermeidbar ist. Ebenso kann gemäß dieser Variante vorgesehen sein, dass eine Kopplung zwischen dem autonomen Ladefahrzeug und dem batteriebetriebenen Ladefahrzeug während einer kurzen Pause, z.B. an einer Autobahnraststätte, vorgenommen wird.

Das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Ladefahrzeug können vor dem Beginn des Ladevorganges mechanisch miteinander gekoppelt werden und nach Beendigung des Ladevorganges mechanisch voneinander getrennt werden. Die mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem autonomen Ladefahrzeug kann ähnlich einer Anhängerkupplung oder einer von Straßenbahnen oder Zügen bekannten Kupplung realisiert sein. Da das An- und Abkoppeln des autonomen Ladefahr- zeugs während der Fahrt erfolgen soll, muss der Kopplungsmechanismus zum Lösen und Halten entsprechend ausgebildet werden.

Das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Ladefahrzeug können während des Ladevorganges auch keine mechanische Kopplung zueinander aufweisen, wobei das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Ladefahrzeug ein jeweiliges autonomes Fahrmanöver durchführen, so dass eine vorgegebene Positionsrelation zueinander erfüllt ist. Eine vorgegebene Positionsrelation kann ein vorgegebener Abstand zwischen dem autonomen Ladefahrzeug und dem batteriebetriebenen Fahrzeug sein. Die Positionsrelation kann auch ein vorgegebener Bereich sein, um z.B. beim Bremsen des vorausfahrenden Teils eine (geringe) Abstandsverringerung zwischen den beiden Teilen oder beim Beschleunigen eine (geringe) Abstandsvergrößerung zwischen den beiden Teilen zuzulassen.

Um die vorgegebene Positionsrelation zueinander einhalten zu können, ist es zweckmäßig, wenn das batteriebetriebene Fahrzeug und das autonome Ladefahrzeug zumindest während des Ladevorgangs bzw. während ihrer Kopplung jeweils ein autonomes Fahrmanöver durchführen. Dies ist auch zweckmäßig, wenn eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug und dem autonomen Ladefahrzeug besteht.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Recheneinheit in Reaktion auf den Erhalt einer Ladeanforderung, welche einen gewünschten Ort des Ladens und/oder eine gewünschte zu ladende Energiemenge bzw. Reichweite und/oder einen gewünschten Zeitpunkt des Ladens umfasst, als Kriterium ermittelt, zu welchem Zeitpunkt und/oder an welchem Ort ein Ankoppeln des autonomen Ladefahrzeugs an das die Ladeanforderung aussendende batteriebetriebene Fahrzeug erfolgen soll. Die Recheneinheit ist insbesondere ein zentraler Rechner, der eine Verwaltung der autonomen Ladefahrzeuge im Hinblick auf das Laden und den Ort des Ladens von batteriebetriebenen Fahrzeugen übernimmt. Alternativ kann die Recheneinheit auch eine Recheneinheit des autonomen Ladefahrzeugs selbst oder eine aus mehreren Recheneinheiten gebildete kooperative Recheneinheit mehrerer autonomer Ladefahrzeuge sein. Ein gewünschter Ort umfasst z.B. eine bestimmte Straße, wie z.B. eine bestimmte Autobahn. Der gewünschte Ort kann jedoch auch einen bestimmten Bereich, z.B. eine Autobahnauffahrt oder einen Abschnitt auf einer Autobahn zwischen einem Ort A und einem Ort B, ebenso wie eine Distanz, z.B. in 150 km, charakterisieren. Im letzteren Fall wird der Ort dann in Abhängigkeit der Fahrdaten des batteriebetriebenen Fahrzeugs ermittelt. Durch die Recheneinheit wird somit eine Disposition des autonomen Ladefahrzeugs vorgenommen, um der Ladeanforderung eines batteriebetriebenen Fahrzeugs an einem gewünschten Ort und/oder einer gewünschten Zeit zu entsprechen.

Die Recheneinheit kann ermitteln, welches einer Mehrzahl von verteilt angeordneten autonomen Ladefahrzeugen die Kriterien am besten erfüllt, und an das ausgewählte autonome Ladefahrzeug eine Nachricht zur Erfüllung der Ladeanforderung übertragen. Mit der Nachricht wird das ausgewählte Ladefahrzeug„beauftragt", die Ladung an dem gewünschten Ort und/oder zu der gewünschten Zeit des batteriebetriebenen Fahrzeugs zu übernehmen.

Das Aussenden der Ladeanforderung kann rechnergestützt durch eine Fahrzeugrecheneinheit des batteriebetriebenen Fahrzeugs und/oder auf Aufforderung durch einen Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgen. Beispielsweise kann durch die Fahrzeugrecheneinheit des batteriebetriebenen Fahrzeugs ermittelt werden, welche Reichweite noch mit der in dem Traktionsenergiespeicher enthaltenen Restenergiemenge bei bestimmten Fahrbedingungen möglich ist. Abhängig hiervon kann die Fahrzeugrecheneinheit ermitteln, an welchem Ort spätestens ein Nachladen durch ein autonomes Ladefahrzeug zu erfolgen hat und eine entsprechende Ladeanforderung an die Recheneinheit übertragen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs selbst vorgibt, wann und/oder wo ein„Nachladen" des Traktionsenergiespeichers seines batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgen soll.

Das autonome Ladefahrzeug kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung nach Beendigung des Ladevorgangs an dem batteriebetriebenen Ladefahrzeug angekoppelt bleiben oder sich von diesem abkoppeln. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das autonome Ladefahrzeug vor oder hinter dem batteriebetriebenen Fahrzeug fährt. Sofern das autonome Ladefahrzeug nach Beendigung des Ladevorgangs an dem batteriebetriebenen Ladefahrzeug angekoppelt bleibt (wobei hierzu keine mechanische Kopplung erforderlich ist), so kann das autonome Ladefahrzeug beispielsweise im Windschatten hinter dem batteriegetriebenen Fahrzeug herfahren. Das autonome Ladefahrzeug kann nach Beendigung des Ladevorgangs autonom, insbesondere im Windschatten des batteriebetriebenen Fahrzeugs oder eines anderen Fahrzeugs, zu einer, insbesondere der nächstgelegenen, Ladestation fahren, oder autonom auf der Strecke, auf der das batteriebetriebene Fahrzeug geladen wurde, weiterfahren, bis es eine neue Ladeanforderung erhält. Die Auswahl, welche der genannten Varianten das autonome Ladefahrzeug nach Beendigung des Ladevorganges wählt, kann durch das autonome Ladefahrzeug selbst oder die zentrale Recheneinheit vorgenommen werden. Die Auswahl kann in Abhängigkeit einer weiteren Ladeanforderung von einem anderen batteriebetriebenen Fahrzeug, das sich in der Nähe des autonomen Ladefahrzeugs befindet, und/oder dem Energieinhalt des Energiespeichers des autonomen Ladefahrzeugs und/oder der Distanz zu der nächstgelegenen Ladestation ergeben.

In einer zweiten Alternative kann das Ladefahrzeug ein Anhänger sein, wobei sich das batteriebetriebene Fahrzeug durch ein autonomes Fahrmanöver an den stehenden Anhänger ankoppelt. Dies erfolgt beispielsweise an Ladestationen, welche z.B. im Bereich einer Autobahnraststätte und dergleichen eingerichtet sind. Dadurch, dass die Ankopplung des batteriebetriebenen Fahrzeugs an den Anhänger durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs erfolgt, ist es weder erforderlich, dass der Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs manuell tätig werden muss noch dass der Fahrer des batteriebetriebenen Fahrzeugs dieses verlassen muss. Dadurch ist es möglich, das Nachladen des Traktionsenergiespeichers des batteriebetriebenen Fahrzeugs ohne wesentlichen Zeitverlust vorzunehmen.

In beiden Varianten ist es zweckmäßig, wenn das batteriebetriebene Fahrzeug während des Ladevorganges autonom gesteuert wird. Hierdurch soll insbesondere sichergestellt werden, dass die Kopplung zwischen den beiden Teilen durch ein unbedachtes Fahrmanöver nicht unbeabsichtigt abreißt. Durch die autonome Steuerung des batteriebetriebenen Fahrzeugs während des Ladevorganges kann dieses durch eine Fahrzeug-zu-Fahr- zeug-Kommunikation (Car-to-Car Communication, C2C) und eine Fahrzeug-zu-lnfra- struktur-Kommunikation (Car-to-lnfrastructure Communication, C2I) vorausschauend gesteuert werden.

Die Energieübertragung von dem Ladefahrzeug zu dem batteriebetriebenen Fahrzeug kann wahlweise über eine Steckverbindung oder induktiv erfolgen. Die Erfindung schafft gemäß einem zweiten Aspekt ein autonomes Ladefahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Energieerzeuger und/oder einen Energiespeicher; ein Kopplungsmittel zur Übertragung von Energie von dem Energieerzeuger und/oder dem Energiespeicher an den zu ladenden Traktionsenergiespeicher des batteriebetriebenen Fahrzeugs; eine Kommunikationseinheit zum Empfang einer Ladeanforderung; und ein Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs. Die Funktion der genannten Komponenten wurde vorstehend bereits beschrieben.

Zweckmäßigerweise ist ein Volumen unter einer Fahrzeugaußenhaut des autonomen Ladefahrzeugs im Wesentlichen vollständig von dem Energieerzeuger und/oder Energiespeicher eingenommen. Bei dem autonomen Ladefahrzeug handelt es sich damit insbesondere nicht um ein herkömmliches Fahrzeug, welches zur Beförderung von Personen vorgesehen ist. Vielmehr handelt es sich um ein Fahrzeug, welches ausschließlich zum Transport des Energieerzeugers und/oder Energiespeichers zum Zwecke des Ladens eines Traktionsenergiespeichers eines oder mehrerer batteriebetriebener Fahrzeuge ausgestaltet ist. Das autonome Ladefahrzeug ist dazu in der Lage, vollständig autonom am Straßenverkehr teilzunehmen. Die Steuerung des Ladefahrzeugs erfolgt zweckmäßigerweise unter Steuerung der eingangs bereits beschriebenen (zentralen) Recheneinheit.

Das Kopplungsmittel kann einen Steckkontakt oder eine Spule zur induktiven Energieübertragung aufweisen. Der Steckkontakt oder die Spule können beispielsweise an einer Deichsel oder einem schwenkbaren Arm befestigt sein, um mit einem entsprechenden Gegenstück des batteriebetriebenen Fahrzeugs mechanisch oder induktiv zu koppeln. Das batteriebetriebene Fahrzeug kann hierzu ebenfalls sein Kopplungsmittel an einer Deichsel oder einem schwenkbaren Arm befestigt haben.

Gemäß einem dritten Aspekt umfasst die Erfindung ein System zum Laden eines batteriebetriebenen Fahrzeugs, das einen aufladbaren Traktionsenergiespeicher und Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs umfasst. Das System umfasst zumindest ein Ladefahrzeug der oben beschriebenen Art. Das System umfasst ferner eine Recheneinheit zur Verwaltung des zumindest einen Ladefahrzeugs im Hinblick auf das Laden und/oder den Ort des Ladens des batteriebetriebenen Fahrzeugs.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Straßenabschnitts, entlang dem sich ein batteriebetriebenes Fahrzeug bewegt, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geladen werden soll; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Gespanns aus einem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug und einem autonomen Ladefahrzeug.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Straßenabschnitts einer Straße 30, entlang der sich ein batteriebetriebenes Fahrzeug 10 bewegt. Das batteriebetriebene Fahrzeug 10 befindet sich zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt an einem Ort A. Entlang der Straße 30 sind verschiedene Ladestationen 31 , 32, 33 verteilt. Die Ladestationen 31 , 32, 33 können, in Abhängigkeit des Straßentyps, Rastplätze, Tankstellen oder dergleichen sein. Beispielhaft befinden sich in Fahrtrichtung des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 (siehe Pfeil) die zwei Ladestationen 31 , 33. Entgegen der Fahrtrichtung des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 befindet sich die Ladestation 32.

An den Ladestationen 31 , 32 ist eine jeweilige Anzahl an Ladefahrzeugen 20 vorgesehen. Bei den Ladefahrzeugen 20 handelt es sich um autonome Ladefahrzeuge, die zur Durchführung von autonomen Fahrmanövern ausgebildet sind, oder um einen Anhänger. Darüber hinaus befindet sich beispielhaft ein autonomes Ladefahrzeug 20 auf der Straße 30, wobei sich dieses in entgegengesetzter Richtung zu dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 auf dieses zu bewegt. In der weiteren Beschreibung wird das Verfahren unter Bezugnahme auf autonome Ladefahrzeuge 20 beschrieben.

Ein jeweiliges Ladefahrzeug 20 umfasst einen Energieerzeuger 21 und/oder einen Energiespeicher 22, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Energieerzeuger 21 und/oder der Energiespeicher 22 dienen dazu, einem Traktionsenergiespeicher 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 durch einen Ladevorgang eine bestimmte Energiemenge bzw. Ladungsmenge bereitzustellen. Die von dem autonomen Ladefahrzeug bereitgestellte Energie kann aus Batterien, einer Brennstoffzelle, einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator und dergleichen bereitgestellt werden.

Die autonomen Ladefahrzeuge 20, von denen in Fig. 2 schematisch eines dargestellt ist, umfassen neben dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 eine Kommunikationseinheit 23, ein Mittel 24 zur autonomen Führung des Ladefahrzeugs sowie ein Kopplungsmittel 25. Die Kommunikationseinheit 23 eines jeweiligen Ladefahrzeugs 20 ist dazu ausgebildet, Rechenoperationen durchzuführen sowie mit einer zentralen Recheneinheit 40 Daten auszutauschen. Wie der schematischen Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, handelt es sich bei dem autonomen Ladefahrzeug nicht um ein herkömmliches Fahrzeug, dessen Karosserie zur Beförderung von Personen ausgestaltet ist. Vielmehr ist die Außenhaut des Ladefahrzeugs 20 derart gestaltet, dass das unter der Fahrzeugaußenhaut befindliche Volumen im Wesentlichen vollständig von den genannten Komponenten, insbesondere dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 eingenommen ist.

Das batteriebetriebene Fahrzeug 10 umfasst, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, neben dem Traktionsenergiespeicher 1 1 ein Mittel 12 zur autonomen Führung des Fahrzeugs, ein Kopplungsmittel 13 und eine Fahrzeugrecheneinheit 14. Die Fahrzeugrecheneinheit 14 ist zur Durchführung von Rechenoperationen sowie zur Kommunikation mit der übergeordneten, zentralen Recheneinheit 40 ausgebildet.

Bei der zentralen Recheneinheit 40 handelt es sich um eine Recheneinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Verwaltung der autonomen Ladefahrzeuge 20 im Hinblick auf das Laden des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu übernehmen. Bei der zentralen Recheneinheit 40 kann es sich um einen einzelnen Rechner oder um eine Ansammlung verteilter Rechner handeln. In einer anderen Ausgestaltung kann die Funktion der zentralen Recheneinheit 40 auch durch die Recheneinheit eines oder mehrerer der autonomen Ladefahrzeuge 20 übernommen werden. Wie durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist, ist die zentrale Recheneinheit 40 zur Kommunikation mit den Ladefahrzeugen 20 und dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ausgebildet. Um die Problematik der Reichweitenunsicherheit bzw. Reichweitenbegrenzung des Traktionsenergiespeichers 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu umgehen oder zumindest zu reduzieren, ist vorgesehen, den Traktionsenergiespeicher 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 während der Fahrt durch den Energieerzeuger 21 und/oder Energiespeicher 22 des Ladefahrzeugs 20 zu laden. Hierzu wird zumindest eine elektrische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Ladefahrzeug 20, sowie optional eine mechanische Kopplung zwischen diesen, hergestellt, wobei die Kopplung durch ein autonomes Fahrmanöver des batteriebetriebenen Fahrzeugs und/oder eines der Ladefahrzeuge 20 erfolgt.

Die Kopplung zu einem Gespann ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Das Kopplungsmittel 13 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 ist als an der Rückseite ausgebildete Deichsel beispielhaft ausgeführt. Das Ladefahrzeug weist an seiner Vorderseite ebenfalls eine Deichsel, an der das Kopplungsmittel 25 vorgesehen ist, auf. Bei ausreichend geringem Abstand können die Kopplungsmittel 13, 25 ineinander eingreifen oder miteinander überlappen (wie dies beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist), um durch Steckverbindung oder induktive Übertragung eine Energieübertragung von dem Energieerzeuger 21 und/oder dem Energiespeicher 22 an den Traktionsenergiespeicher 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 zu ermöglichen.

Damit eine Ladepause zum Aufladen des Traktionsenergiespeichers 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 vermieden werden kann, ist es vorgesehen, dass sich das Ladefahrzeug 20 während der Fahrt des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 an dieses, z.B. von hinten, annähert bis das Kopplungsmittel 13 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 und das Kopplungsmittel 25 des Ladefahrzeugs 20 derart zueinander positioniert sind, dass eine elektrische Energieübertragung möglich ist. Die Annäherung des Ladefahrzeugs 20 an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 erfolgt dabei mit Hilfe der Durchführung eines autonomen Fahrmanövers, zumindest des autonomen Ladefahrzeugs 20. Zusätzlich kann, um das Ankopplungsmanöver zu erleichtern, auch vorgesehen sein, dass das batteriebetriebene Fahrzeug 10 mit Hilfe der Mittel 12 zur autonomen Führung des Fahrzeugs autonom gesteuert wird.

Ist eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Ladefahrzeug 20 vorgesehen, so ist es zweckmäßig, wenn sich das Ladefahrzeug 20 von hinten an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 annähert. Dadurch hat ein im batteriebetriebenen Fahrzeug 10 sitzender Nutzer ein gewohntes Fahrgefühl, indem er eine freie Sicht nach vorne hat.

Eine mechanische Kopplung zwischen dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Ladefahrzeug 20 ist jedoch nicht zwingend. So können das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das autonome Ladefahrzeug 20 mit Hilfe ihrer jeweiligen Mittel 12, 24 zur autonomen Führung des Fahrzeugs bzw. Ladefahrzeugs derart zueinander gesteuert werden, dass ein für das Laden erforderlicher Abstand oder eine Positionsrelation zueinander konstant gehalten wird. Hierzu können das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das Ladefahrzeug 20 Daten austauschen (z.B. mit Hilfe einer Car-to-Car-Kommunikation), um Fahrmanöver abzustimmen. Die Positionsrelation kann auch einen Abstandsbereich zwischen den zwei Fahrzeugen umfassen, um z.B. beim Bremsen des vorausfahrenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 eine (geringe) Abstandsverringerung zuzulassen. Ebenso kann beim Beschleunigen des vorausfahrenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 eine (geringe) Abstandsvergrößerung gestattet sein. Kann die Positionsrelation aufgrund eines unvorhergesehenen Ereignisses nicht eingehalten werden, so sind die Kopplungsmittel 13, 25 derart ausgestaltet, dass diese sich voneinander lösen können, so dass das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und das autonome Ladefahrzeug 20 zumindest zeitweise eigenständig und autonom weiterfahren.

Je nachdem, ob das batteriebetriebene Fahrzeug 10 oder das autonome Ladefahrzeug 20 das vorausfahrende Fahrzeug ist, übernimmt das vorausfahrende Fahrzeug die Führungsaufgabe für den autonomen Fahrbetrieb. Die von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem autonomen Ladefahrzeug 20 sensorisch erfassten Umgebungsdaten werden zwischen den beiden Fahrzeugen ausgetauscht, da nach hergestellter Kopplung teilweise Sensoren zwischen den Fahrzeugen verdeckt sind.

Das Ankoppeln und Laden des Traktionsenergiespeichers 1 1 durch das autonome Ladefahrzeug 20 erfolgt in Reaktion auf den Erhalt einer Ladeanforderung. Zum Zeitpunkt des Aussendens der Ladeanforderung befindet sich das batteriebetriebene Fahrzeug 10 an dem in Fig. 1 mit A gekennzeichneten gegenwärtigen Ort. Die Ladeanforderung wird über die Fahrzeugrecheneinheit 14 und entsprechende, nicht näher dargestellte Kommunikationsmittel des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 an die zentrale Recheneinheit 40 über- mittelt. Die von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ausgesendete Ladeanforderung umfasst einen gewünschten Ort des Ladens und/oder eine gewünschte zu ladende Energiemenge bzw. Reichweite und/oder einen gewünschten Zeitpunkt des Ladens. Der gewünschte Ort des Ladens umfasst z.B. einen bestimmten Ort, im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein zukünftiger Ort B, der sich kurz vor oder im Bereich der Ladestation 33 befindet. Allgemein kann ein solcher Ort beispielsweise als eine bestimmte Autobahnauf- oder - abfahrt oder als ein bestimmter Bereich, z.B. auf einer Autobahn zwischen Nürnberg und Würzburg, oder als ein Ort, der durch eine Distanz zu dem gegenwärtigen Ort A des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 definiert ist, ausgegeben werden. Der Zeitpunkt kann einen konkreten Zeitpunkt, z.B. 10:00 Uhr, umfassen. Ebenso kann eine zeitliche Information ein Laden„innerhalb der nächsten halben Stunde" umfassen.

Die Ladeanforderung kann automatisiert durch das batteriebetriebene Fahrzeug 10 erzeugt werden. Hierzu kann beispielsweise die Fahrzeugrecheneinheit 14 den gegenwärtigen SOC (State-Of-Charge = Ladezustand) des Traktionsenergiespeichers 1 1 , die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, ein optional in einem Navigationssystem eingegebenes Reiseziel unter Berücksichtigung der gewählten Reiseroute und dergleichen, ausgewertet werden. Hieraus ergibt sich dann eine Information, an welchem Ort und/oder an welchem Zeitpunkt ein Laden erwünscht oder spätestens notwendig ist. Alternativ können die in der Ladeanforderung enthaltenen Informationen durch einen Nutzer des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 selbst vorgegeben werden. Ebenso ist eine Kombination einer rechnergestützt erzeugten Ladeanforderung und gegebenenfalls einer Korrektur durch den Nutzer denkbar.

Die Recheneinheit 40, welche die Ladeanforderung erhält, ermittelt als Kriterien, zu welchem Zeitpunkt und/oder an welchem Ort ein Ankoppeln eines autonomen Ladefahrzeugs 20 an das die Ladeanforderung aussendende, batteriebetriebene Fahrzeug 10 erfolgen soll. Hierzu berücksichtigt die Recheneinheit 40 die Verteilung der Ladefahrzeuge 20 entlang der von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 befahrenen Straße 30. Umfasst die Ladeanforderung das Kriterium, dass ein Laden des Traktionsenergiespeichers 1 1 des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 im Bereich des mit B gekennzeichneten Punktes der Straße 30 erwünscht ist, so bestimmt die Recheneinheit 40, dass eines der Ladefahrzeuge 20, welches sich im Bereich der Ladestation 33 befindet, als ausgewähltes Ladefahrzeug 20a das Laden des Traktionsenergiespeichers 1 1 übernehmen soll. Die zentrale Recheneinheit 40 überträgt daraufhin eine Nachricht an das ausgewählte Ladefahrzeug 20 zur Erfüllung der Ladeanforderung. Diese Nachricht kann beispielsweise die Information umfassen, zu welchem Zeitpunkt das ausgewählte Ladefahrzeug 20a die Ladestation 33 verlassen und auf die Straße 30 zur Durchführung der Ankopplung an das batteriebetriebene Fahrzeug 10 verlassen soll. Die Auffahrt des autonomen Ladefahrzeugs 20a auf die Straße 30 kann beispielsweise nahezu synchron mit dem vorbeifahrenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 erfolgen.

Nach Beendigung des Ladevorgangs kann das autonome Ladefahrzeug 20a bis zur nächsten Ladestation (in Fig. 1 nicht ersichtlich) noch an dem batteriebetriebenen Ladefahrzeug 10 angekoppelt bleiben. Alternativ kann sich das autonome Ladefahrzeug 20a nach Beendigung des Ladevorgangs von dem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 lösen, um z.B. die Ladeanforderung eines weiteren Fahrzeugs, das sich auf der Straße 30 bewegt, zu erfüllen.

Die Stationierung und das Laden der autonomen Ladefahrzeuge 20 findet an den Ladestationen 31 , 32, 33 statt, die z.B. neben Hauptverkehrsstraßen und/oder Autobahnen eingerichtet sind. Die autonomen Ladefahrzeuge 20 sind dabei keiner der Ladestationen 31 , 32, 33 fest zugeordnet, sondern koppeln sich nach Beendigung der Ladeaufgabe von dem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 ab und fahren z.B. zur nächstgelegenen Ladestation, wo deren Energiespeicher gegebenenfalls wieder aufgeladen wird.

Um eine gute Verfügbarkeit der autonomen Ladefahrzeuge 20 sicherzustellen, kann ein selbstlernendes System, z.B. ein neuronales Netz, vorgesehen sein, die die Ladefahrzeuge 20 entsprechend der erwarteten Auslastung entlang der Straße 30 günstig positionieren. Grundsätzlich agieren die autonomen Ladefahrzeuge 20 autonom, können aber bezüglich ihrer Funktionen durch die Recheneinheit 40 überwacht und ferngewartet werden. An einer Ladestation 31 , 32, 33 können die autonomen Ladefahrzeuge 20, während sie aus einem Stromnetz geladen werden, zur dezentralen, intelligenten Pufferung des Stromnetzes verwendet werden.

Der Antrieb der autonomen Ladefahrzeuge 20, ebenso wie die von ihnen bereitgestellte elektrische Energie, kann rein elektrisch, hybridisch mit Verbrennungsmotor oder mit Hilfe einer Brennstoffzelle, bereitgestellt werden. Rein elektrisch betriebene autonome Lade- fahrzeuge können an den Ladestationen 31 , 32, 33 sowohl über ein Stromnetz als auch über stationäre Brennstoffzellengeneratoren oder sonstige Kleinkraftwerke, z.B. Solaroder Wind-basiert geladen werden.

Die in einem autonomen Ladefahrzeug 20 eingesetzten Energiespeicher können aus Kostengründen sog. Second-Life-Komponenten sein, welche beispielsweise für die Nutzung als Traktionsenergiespeicher in einem batteriebetriebenen Fahrzeug 10 nicht mehr ausreichend performant sind.

Sofern das batteriebetriebene Fahrzeug 10 und/oder die autonomen Ladefahrzeuge 20 mit entsprechenden Kopplungseinrichtungen versehen sind, können entsprechend ausgerüstete Fahrzeuge sich auch gegenseitig mit Strom versorgen und zu einem Verband, ähnlich einem Zug, miteinander gekoppelt werden. Hierdurch kann beispielsweise auch ein batteriebetriebenes Fahrzeug zum Anbieter von elektrischer Energie für ein anderes batteriebetriebenes Fahrzeug werden. Insbesondere ist bei dieser Variante ein bidirektionaler Energiefluss möglich, eine Energieübertragung kann innerhalb des Verbands erfolgen, insbesondere kann ein elektrischer Ausgleich an das„Zugfahrzeug" erfolgen, das aufgrund des höchsten Luftwiderstandes auch den höchsten Energieverbrauch aufweist.

Wie einleitend beschrieben, kann das Ladefahrzeug auch als Ladeanhänger ausgebildet sein. Ein Ankoppelvorgang erfolgt dabei autonom durch das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10. Ein als Ladeanhänger ausgebildetes Ladefahrzeug kann, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, an verschiedenen Ladestationen 31 , 32, 33 vorgehalten werden. Die Ladeanforderung und Reservierung eines Ladeanhängers erfolgt durch das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug (rechnergestützt oder durch den Nutzer) auf Anforderung und unter Vermittlung der zentralen Recheneinheit 40. Dabei wird wiederum durch die Recheneinheit 40 der optimale Zeitpunkt und/oder Ort, an dem das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10 einen Ankoppelvorgang an einen Ladeanhänger vornehmen soll, ermittelt. Beispielsweise erhält der Nutzer des zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 von der Recheneinheit 40 die Mitteilung, dass er die Ladestation 33 zur Ankopplung an einen ausgewählten Ladeanhänger ansteuern soll.

Zum An- und Abkoppeln des Ladeanhängers muss das zu ladende batteriebetriebene Fahrzeug 10 die Straße 30 kurz verlassen. Der Ankoppelvorgang erfolgt automatisiert, so dass der Nutzer des zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 dieses nicht verlassen muss.

Nach Beendigung des Ladevorganges, welcher wiederum während der Fahrt entlang der Straße 30 erfolgt, verbleibt der Ladeanhänger bis zur nächsten Ladestation an dem aufgeladenen batteriebetriebenen Fahrzeug 10. Die Kopplung zwischen dem zu ladenden batteriebetriebenen Fahrzeug 10 und dem Ladeanhänger 20 erfolgt mechanisch. Die Energieübertragung kann über eine Steckverbindung oder induktiv erfolgen.

Die Stationierung und das Laden der Ladeanhänger findet wiederum an den Ladestationen 31 , 32, 33, die entlang der Hauptverkehrsstraßen/Autobahnen vorgesehen sind, statt. Die Ladeanhänger sind keiner festen Ladestation 31 , 32, 33 zugeordnet, sondern werden an der nächstgelegenen Ladestation nach Beendigung der Ladeaufgabe autonom abgekoppelt und wieder geladen.

Um eine gute Verfügbarkeit der Ladeanhänger sicherzustellen, kann ein selbstlernendes System, z.B. ein neuronales Netz, die Ladeanhänger entsprechend einer erwarteten Auslastung an den Ladestationen positionieren. Dazu kann der Fahrer des batteriebetriebenen Fahrzeugs 10 nach Beendigung des Ladevorgangs die Aufforderung erhalten, an welcher der Ladestationen eine Abkopplung des Ladeanhängers zu erfolgen hat.

Bezugszeichenliste

10 batteriebetriebenes Fahrzeug

1 1 Traktionsenergiespeicher

12 Mittel zur autonomen Führung des Fahrzeugs 10

13 Kopplungsmittel

14 Fahrzeugrecheneinheit

20 Ladefahrzeug

20a ausgewähltes Ladefahrzeug

21 Energieerzeuger

22 Energiespeicher

23 Kommunikationseinheit

24 Mittel zur autonomen Führung des Ladefahrzeugs 20

25 Kopplungsmittel

30 Straße

31 Ladestation

32 Ladestation

33 Ladestation

40 zentrale Recheneinheit

A gegenwärtiger Ort des Fahrzeugs 10

B Ort, an dem Ladevorgang begonnen werden soll