DE102021130780A1 - System und Verfahren zur robusten Erfassung eines Betriebszustands von Ladestationen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein System und ein Verfahren zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen. Das System umfasst ein Backend und ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug. Das zumindest teilweise elektrisch betriebene Fahrzeug umfasst eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Betriebszustand einer Ladestation mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation zu erfassen; und eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, einen Meldungs-Datensatz umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation an das Backend zu übermitteln. Das Backend ist eingerichtet, anhand des Meldungs-Datensatzes eine eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ermitteln.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur robusten Erfassung des Betriebszustands von Ladestationen, die eingerichtet sind, elektrische Energie für das Laden eines Fahrzeugs bereitzustellen.
  • Für Nutzer von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen, insbesondere aber für Nutzer von rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist es wesentlich, ein zuverlässiges Netz an Ladestationen zur Verfügung zu haben, an denen der elektrische Energiespeicher geladen werden kann. So ist es beispielsweise bekannt, Statusinformationen über Ladestationen als Points-of-Interest (POls) in einer Datenbank bereitzustellen, auf die über ein Navigationsgerät zugegriffen werden kann, um dem Nutzer des Fahrzeugs die Suche nach einer geeigneten und verfügbaren Ladestation zu ermöglichen. Problematisch dabei ist, dass - aufgrund der vorherrschenden Heterogenität mit Bezug auf Ladesäulen sowie fehlender Standardisierungen - über den Betriebszustand und/oder die Zuverlässigkeit der Betriebsfähigkeit der Ladestationen keine bzw. unzureichende Informationen über die POI-Datenbanken zur Verfügung gestellt werden. Eine mangelnde bzw. nicht gegebene Betriebsfähigkeit und/oder Zuverlässigkeit von Ladestationen kann dazu führen, dass elektrisch betriebene Fahrzeuge nicht oder nur zum Teil geladen werden können, was dazu führen kann, dass eine geplante Fahrt nicht angetreten werden kann bzw. dass nicht ausreichend elektrische Energie für die Ansteuerung einer anderen Ladesäule zur Verfügung steht.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung bereitzustellen, die eine robuste Erfassung des Betriebszustands von Ladestationen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein System zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen, die eingerichtet sind, elektrische Energie für das Laden von Fahrzeugen bereitzustellen, gelöst, umfassend:
    • ein Backend; und
    • ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug, umfassend:
      • - eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Betriebszustand einer Ladestation mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation zu erfassen;
      • - eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, einen Meldungs-Datensatz umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation an das Backend zu übermitteln;
    wobei das Backend eingerichtet ist, anhand des Meldungs-Datensatzes eine eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ermitteln.
  • Der Begriff Fahrzeug umfasst im Rahmen des Dokuments mobile Verkehrsmittel, die dem Transport von Personen (Personenverkehr), Gütern (Güterverkehr) oder Werkzeugen (Maschinen oder Hilfsmittel) dienen und zumindest teilweise elektrisch angetrieben sind (Elektroauto, Hybridfahrzeuge). Das Fahrzeug kann insbesondere ein Elektroauto bzw. ein Plug-in-Hybrid, aber auch jedes andere zumindest teilweise elektrisch betriebene Elektrofahrzeug, wie z.B. ein zumindest teilweise elektrisch betriebener Lastkraftwagen oder Bus, ein elektrisch betriebenes Zweirad oder ein elektrisch betriebener Roller sein.
  • Das Fahrzeug kann von einem Führer bzw. Fahrer des Fahrzeugs gesteuert werden. Darüber hinaus oder alternativ dazu kann das Fahrzeug ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug sein. Unter dem Begriff „automatisiertes fahrendes Fahrzeug“ bzw. „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (vollautonomer Fahrmodus) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann.
  • Der Begriff Ladestation umfasst im Rahmen dieses Dokuments Ladestationen, die eingerichtet sind, elektrische Energie für das Laden eines Fahrzeugs bereitzustellen.
  • Das System umfasst ein Backend. Das Backend kann zumindest einen Backend-Server umfassen und/oder Teil von Cloud-Computing bzw. einer IT-Infrastruktur, die über das Internet Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungssoftware als Dienstleistung zur Verfügung stellt (Service Provider), sein. Das Backend kann Backend-Server und/oder Cloud-Computing bzw. IT-Infrastrukturen eines oder verschiedener Dienst-Anbieter bzw. Service Provider umfassen.
  • Das System umfasst zumindest ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug (im Folgenden Fahrzeug genannt). Das Fahrzeug umfasst eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Betriebszustand einer Ladestation mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation zu erfassen.
  • Beispielsweise kann die Erfassungseinheit eingerichtet sein, einen fehlerhaften Betriebszustand mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten On-Board-Diagnosesystems bzw. Fahrzeugdiagnosesystems des Fahrzeugs per On-Board-Diagnose (OBD) ermitteln. Bei der OBD kann bei einem identifizierten Ladefehler bzw. Ladeproblem der Ladestation ein Fehlerereignis bzw. Fehler-Event generiert und fahrzeugseitig gespeichert werden.
  • Der fehlerhafte Betriebszustand der Ladestation kann jeden möglichen Ladefehler bzw. jedes mögliche Ladeproblem bzw. jeden möglichen fehlerhaften Betriebszustand der Ladesäule umfassen, wie z.B.:
    • - Ladevorgang, aufgrund Kurzschluss, an der Ladestation nicht möglich oder abgebrochen; und/oder
    • - Hardware in der Ladestation und/oder im Fahrzeug beschädigt; und/oder
    • - Ladevorgang aufgrund zu hoher Ladedosentemperatur abgebrochen; und/oder
    • - Laden zur mit reduzierter Leistung möglich; und/oder
    • - Netzleistung zu gering; und/oder
    • - Ladevorgang aufgrund Fehler mit Bezug auf Ladekabel nicht möglich oder abgebrochen; und/oder
    • - Laden nicht möglich; und/oder
    • - etc.
  • Das Fahrzeug umfasst zudem eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, einen Meldungs-Datensatz umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation an das Backend zu übermitteln.
  • Die Kommunikationseinheit kann eine im Fahrzeug angeordnete Kommunikationseinheit sein, die eingerichtet ist, eine Kommunikationsverbindung mit anderen Kommunikationsteilnehmern, beispielsweise dem Backend und/oder einem mobilen Endgerät, aufzubauen. Die Kommunikationseinheit kann ein Teilnehmeridentitätsmodul bzw. ein Subscriber Identity Module bzw. eine SIM-Karte umfassen, welche(s) dazu dient, eine Kommunikationsverbindung über ein Mobilfunksystem aufzubauen. Das Teilnehmeridentitätsmodul identifiziert dabei die Kommunikationseinheit eindeutig im Mobilfunknetz. Bei der Kommunikationsverbindung kann es sich um eine Datenverbindung (z.B. Paketvermittlung) und/oder um eine leitungsgebundene Kommunikationsverbindung (z.B. Leitungsvermittlung) handeln. Die Kommunikation kann nach dem Cellular Vehicle To X (C-V2X)-Paradigma gemäß dem LTE-Standard Version 14, dem 4G-Standard und/oder dem 5G-Standard erfolgen. Darüber hinaus oder alternativ dazu kann die Kommunikationseinheit unabhängig vom Mobilfunknetz bzw. der Verfügbarkeit ausreichender Kapazitäten des aktuell verfügbaren Mobilfunknetzes über eine andere Luftschnittstelle, beispielsweise WLAN, kommunizieren. Dazu kann IST-G5 bzw. IEEE 802.11p bei der Vehicle-to-Vehicle (V2V)-Kommunikation verwendet werden. Über die Kommunikationseinheit kann das Fahrzeug somit Daten anderer Kommunikationsteilnehmer empfangen bzw. Daten an andere Kommunikationsteilnehmer übermitteln.
  • Der Meldungs-Datensatz kann den identifizierten fehlerhaften Betriebszustand, beispielsweise in Form des vorgenannten OBD-Fehlerereignisses umfassen. Darüber hinaus kann der Meldungs-Datensatz eine geografische Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Erfassung des fehlerhaften Betriebszustands der Ladestation umfassen. Die geografische Position des Fahrzeugs kann beispielsweise durch ein fahrzeugseitiges Navigationssystem bzw. Navigationsmodul erfasst werden. Das Navigationssystem kann zur Erfassung bzw. Ermittlung der geografischen Position des Fahrzeugs aktuelle Positionsdaten mithilfe eines Navigationssatellitensystems ermitteln bzw. erfassen. Bei dem Navigationssatellitensystem kann es sich um jedes gängige sowie künftige globale Navigationssatellitensystem bzw. Global Navigation Satellite System (GNSS) zur Positionsbestimmung und Navigation durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten und/oder Pseudoliten handeln. Beispielsweise kann es sich dabei handeln um das Global Positioning System (GPS), GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), Galileo, positioning system, und/oder BeiDou Navigation Satellite System, handeln. Im Beispiel von GPS kann das Navigationssystem ein GPS-Modul umfassen, das eingerichtet ist, aktuelle GPS-Positionsdaten des Fahrzeugs bzw. des zu einem Fahrzeug zugehörigen (z.B. mit dem Fahrzeug gekoppelten) mobilen Endgeräts zu ermitteln.
  • Der Meldungs-Datensatz kann beispielsweise zu vordefinierten Zeitpunkten wie z.B. zu jedem Abschließen des Fahrzeugs und/oder zu jedem Starten des Fahrzeugs und/oder jede Stunde etc. - zusammen mit weiteren technischen Daten des Fahrzeugs an das Backend erfolgen („Last State Call“).
  • Das Backend ist eingerichtet, anhand des Meldungs-Datensatzes eine eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ermitteln.
  • Vorteilhafter Weise wird es somit möglich, auf Grundlage eines standardisierten ODB-Ladefehlereignisses, welches ohnehin im Fahrzeug erfasst und hinterlegt wird wird, durch das Backend eine eindeutige Identifikation der Ladesäule, an der der fehlerhafte Betriebszustand ermittelt wurde, durchzuführen. Aus einer Vielzahl an potentiellen Ladestationen, die räumlich nahe beieinander liegen können - wie z.B. bei Ladestationen an Tank- und Raststätten, in Parkhäusern - kann das Backend eine eindeutige Identifikation der Ladesäule, an der der fehlerhafte Betriebszustand ermittelt wurde, durchführen. Durch diese Vorgehensweise werden auch Ladefehlerereignisse gemeldet, die erst während eines aktuellen Ladevorgangs entstehen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Daten mit Bezug auf Ladestationen mit fehlerhaften Betriebszuständen.
  • Vorzugsweise ist das Backend zudem eingerichtet, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest-, POI-, Datenbank bereitzustellen.
  • Wie bereits oben ausgeführt, ist es bekannt, Informationen zu Ladestationen als Points-of-Interest (POls) in einer Datenbank bereitzustellen. Die POls können beispielsweise für Navigationsgeräte von Fahrzeugen, für Smartphone-Applikationen oder für Web-Browserbasierte Anwendungen über eine Internetseite bereitgestellt werden. Somit kann der Fahrer eines Fahrzeugs bei Bedarf eine geeignete und verfügbare Ladestation finden und anfahren. Aufgrund fehlender Standardisierungen und der enormen Heterogenität bei den Ladesäulenbetreibern bzw. Ladesäulenanbietern existiert allerdings bislang keine Möglichkeit, verlässliche Informationen mit Bezug auf den Betriebszustand der Ladesäulen zu erhalten.
  • Vorteilhafter Weise wird es durch die Bereitstellung der Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand einer POI-Datenbank durch das Backend Konsumenten der POI-Datenbanken ermöglicht, zuverlässige Informationen über die Betriebsfähigkeit der Ladesäulen zu erhalten. Somit ist es den Nutzern zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge möglich, zu ermitteln, ob die Ladestation betriebsfähig ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Ladevorgänge mit erhöhter Wahrscheinlichkeit durchgeführt werden können. Darüber hinaus können die Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand für die automatisierte Routenberechnung genutzt werden. Vorteilhafter Weise werden Nutzer somit unmerklich an betriebsunfähigen Ladestationen bzw. Ladestationen mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand vorbeigeführt bzw. vorbeigeroutet.
  • Darüber hinaus oder alternativ dazu kann durch die Bereitstellung der Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand eine globale Identifizierung von Ladeinfrastrukturproblemen erfolgen, die auch Rückschlüsse zu den Ladesäulenbetreibern ermöglichen. Beispielsweise kann aus den vorgenannten bereitgestellten Daten ein Ranking beispielsweise von den zehn Ladestationen pro Stadt, Markt, etc. mit den meisten fehlerhaften Betriebszuständen erfolgen, was den Nutzern von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugen die Vermeidung von fehlerhaften bzw. nicht betriebsbereiten Ladestationen und somit die Auswahl von betriebsbereiter Ladestationen zur Durchführung von Ladevorgängen ermöglicht. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von erfolgreichen Ladevorgängen erhöht.
  • Die vorgenannten Daten können auch von Pannenhilfe-Diensten sowie Kunden-Interaktions-Diensten verwendet werden, um die Nutzung fehlerhafter bzw. nicht betriebsbereiter Ladestationen zu unterbinden.
  • Vorzugsweise erfolgt die eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand mittels eines geeigneten Algorithmus.
  • Wie vorstehend ausgeführt, ist es aufgrund einer gewissen Ungenauigkeit bzw. Unschärfe bei der exakten geografischen Position des Fahrzeugs (die tatsächliche geografische Position kann von der durch das Fahrzeug erfassten geografischen Position um einige Meter abweichen) sowie aufgrund der Tatsache, dass oft eine Vielzahl an Ladestationen geografisch sehr nahe beieinander liegen, nicht ohne weiteres möglich, die Ladesäule mit dem durch das Fahrzeug erfassten, fehlerhaften Betriebszustand eindeutig zu identifizieren. Zudem gibt es bei der OBD-Ereignis-erstellung keine Verknüpfung zwischen dem ODB-Fehlerereignis („Ladefehler“) und der Ladesäule. Daher ist es erforderlich, einen geeigneten Algorithmus anzuwenden, um die Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand eindeutig zu identifizieren.
  • Ein beispielhafter Algorithmus kann als Ausgangspunkt geografische Positionen (Latitude, Longitude) von Ladestationen und Ladevorgängen verwenden. Das Ziel des Algorithmus ist die eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand. In einem ersten Schritt können pro Ladevorgang mit erfasstem fehlerhaften Betriebszustand das Finden möglicher Ladestationen, die in einem vordefinierten Umkreis liegen (beispielsweise alle Ladesäulen im Umkreis von 400-1000 m oder von 700-1000 m von der geografischen Position des Fahrzeugs). Über diese Ladestationen wird ein SQL LEFT JOIN mit dem Key bzw. Schlüssel „verkürzte geografische Positionen“). In einem nächsten Schritt kann eine Distanz zwischen der geografischen Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Fehlerereignisses sowie der vorgenannten möglichen Ladestation berechnet werden. In einem nächsten Schritt findet die Identifikation der Ladestation mit dem fehlerhaften Betriebszustand aus den vorgenannten möglichen Ladestationen mit minimaler Distanz statt.
  • Darüber hinaus oder alternativ dazu kann ein beispielhafter geeigneter Algorithmus eine automatisierte Zuordnung mittels Machine Learning Algorithmen für Clustering umfassen, beispielsweise ein Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN) - Algorithmus, ein k-Means-Algorithmus, ein k-nearest-neighbor-Algorithmus etc.
  • Vorteilhafter Weise kann dadurch die Identifikation der Ladesäule mit dem fehlerhaften Betriebszustand auf schnelle und exakte Weise lediglich aufgrund des OBD-Ereignisses in Kombination mit der zum Zeitpunkt der Erstellung des OBD-Ereignisses geltenden geografischen Position des Fahrzeugs ermittelt werden.
  • Vorzugsweise ist das Backend eingerichtet, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu übermitteln.
  • Beispielsweise kann das Backend eingerichtet sein, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem einer Vielzahl von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs übermittelt werden. Beispielsweise können die Fahrzeuge, an die die vorgenannten Daten übermittelt werden, zu einer Fahrzeugflotte gehören und/oder sich geografisch in einer vorbestimmten Distanz, oder auf der Route zu identifizierten Ladesäulen mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand befinden etc.
  • Vorteilhafter Weise können die Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand quasi in Echtzeit an Fahrzeuge übermittelt werden, so dass diese Ladestation nicht mehr von Fahrzeugen zum Laden des Fahrzeugs angesteuert wird bzw. so dass dem Fahrer des Fahrzeugs die Auswahl einer alternativen Ladestation zum Laden des Fahrzeugs ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise ist ein Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation beim Navigieren des zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.
  • Beispielsweise kann das Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet sein, beim E-Routing bzw. beim Routen zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ignorieren. Vorteilhafter Weise wird dadurch die Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Ladevorgänge erhöht.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen gelöst, umfassend:
    • Erfassen, über eine Erfassungseinheit eines Fahrzeugs, eines fehlerhaften Betriebszustands einer Ladestation mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation;
    • Übermitteln, über eine Kommunikationseinheit des Fahrzeugs, eines Meldungs-Datensatzes umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation an ein Backend;
    • Ermitteln, über das Backend, einer eindeutigen Identifikation der Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren:
    • Bereitstellen, über das Backend, von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest, POI-, Datenbank.
  • Vorzugsweise erfolgt die eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand mittels eines geeigneten Algorithmus.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren:
    • Übermitteln, über das Backend, von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
  • Vorzugsweise ist ein Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation beim Navigieren des zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der beiliegenden Figuren verdeutlicht. Es ist ersichtlich, dass - obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden - einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
    • 1 zeigt schematisch ein System zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen;
    • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen.
  • 1 zeigt schematisch ein System 100 zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen, die eingerichtet sind, elektrische Energie für das Laden eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs 110 bereitzustellen.
  • Das System 100 umfasst ein Backend 120. Das Backend 120 kann zumindest einen Backend-Server umfassen und/oder Teil von Cloud-Computing bzw. einer IT-Infrastruktur, die über das Internet Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungssoftware als Dienstleistung zur Verfügung stellt (Service Provider), sein. Das Backend 120 kann Backend-Server und/oder Cloud-Computing bzw. IT-Infrastrukturen eines oder verschiedener Dienst-Anbieter bzw. Service Provider umfassen.
  • Das System100 umfasst ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug 110, bei dem ein elektrischer Energiespeicher mittels einer Ladestation 150 geladen werden kann. Die Ladestation 150 ist eingerichtet, elektrische Energie für das Laden zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge 110 bereitzustellen.
  • Das Fahrzeug 110 umfasst eine Erfassungseinheit 112, die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Betriebszustand einer Ladestation 150 mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation 150 zu erfassen.
  • Beispielsweise kann die Erfassungseinheit 112 eingerichtet sein, einen fehlerhaften Betriebszustand mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten On-Board-Diagnosesystems bzw. Fahrzeugdiagnosesystems des Fahrzeugs per On-Board-Diagnose (OBD) ermitteln. Bei der OBD kann bei einem identifizierten Ladefehler bzw. Ladeproblem der Ladestation ein Fehlerereignis bzw. Fehler-Event generiert und fahrzeugseitig gespeichert werden.
  • Das Fahrzeug 110 umfasst zudem eine Kommunikationseinheit 114, die eingerichtet ist, einen Meldungs-Datensatz umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation 150 an das Backend 120 zu übermitteln.
  • Die Kommunikationseinheit 114 kann eine im Fahrzeug 110 angeordnete Kommunikationseinheit sein, die eingerichtet ist, eine Kommunikationsverbindung mit anderen Kommunikationsteilnehmern, beispielsweise dem Backend 120 und/oder einem mobilen Endgerät, aufzubauen. Die Kommunikationseinheit 114 kann ein Teilnehmeridentitätsmodul bzw. ein Subscriber Identity Module bzw. eine SIM-Karte umfassen, welche(s) dazu dient, eine Kommunikationsverbindung über ein Mobilfunksystem 130 aufzubauen. Das Teilnehmeridentitätsmodul identifiziert dabei die Kommunikationseinheit eindeutig im Mobilfunknetz. Bei der Kommunikationsverbindung kann es sich um eine Datenverbindung (z.B. Paketvermittlung) und/oder um eine leitungsgebundene Kommunikationsverbindung (z.B. Leitungsvermittlung) handeln. Die Kommunikation kann nach dem Cellular Vehicle To X (C-V2X)-Paradigma gemäß dem LTE-Standard Version 14, dem 4G-Standard und/oder dem 5G-Standard erfolgen. Darüber hinaus oder alternativ dazu kann die Kommunikationseinheit unabhängig vom Mobilfunknetz bzw. der Verfügbarkeit ausreichender Kapazitäten des aktuell verfügbaren Mobilfunknetzes über eine andere Luftschnittstelle, beispielsweise WLAN, kommunizieren. Dazu kann IST-G5 bzw. IEEE 802.11p bei der Vehicle-to-Vehicle (V2V)-Kommunikation verwendet werden. Über die Kommunikationseinheit 114 kann das Fahrzeug 110 somit Daten anderer Kommunikationsteilnehmer empfangen bzw. Daten an andere Kommunikationsteilnehmer übermitteln.
  • Der Meldungs-Datensatz kann den identifizierten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation 150, beispielsweise in Form des vorgenannten OBD-Fehlerereignisses, umfassen. Darüber hinaus kann der Meldungs-Datensatz eine geografische Position des Fahrzeugs 110 zum Zeitpunkt der Erfassung des fehlerhaften Betriebszustands der Ladestation 150 umfassen. Die geografische Position des Fahrzeugs kann beispielsweise durch ein fahrzeugseitiges Navigationssystem bzw. Navigationsmodul 116 erfasst werden. Das Navigationssystem 116 kann zur Erfassung bzw. Ermittlung der geografischen Position des Fahrzeugs 110 aktuelle Positionsdaten mithilfe eines Navigationssatellitensystems ermitteln bzw. erfassen. Bei dem Navigationssatellitensystem kann es sich um jedes gängige sowie künftige globale Navigationssatellitensystem bzw. Global Navigation Satellite System (GNSS) zur Positionsbestimmung und Navigation durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten und/oder Pseudoliten handeln. Beispielsweise kann es sich dabei handeln um das Global Positioning System (GPS), GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), Galileo, positioning system, und/oder BeiDou Navigation Satellite System, handeln. Im Beispiel von GPS kann das Navigationssystem 116 ein GPS-Modul umfassen, das eingerichtet ist, aktuelle GPS-Positionsdaten des Fahrzeugs 110 bzw. des zu einem Fahrzeug zugehörigen (z.B. mit dem Fahrzeug gekoppelten) mobilen Endgeräts zu ermitteln.
  • Der Meldungs-Datensatz kann beispielsweise zu vordefinierten Zeitpunkten wie z.B. zu jedem Abstellen bzw. Abschließen des Fahrzeugs 110 und/oder zu jedem Starten des Fahrzeugs 110 und/oder jede Stunde etc. - zusammen mit weiteren technischen Daten des Fahrzeugs 110 an das Backend 120 erfolgen („Last State Call“).
  • Das Backend 120 ist eingerichtet, anhand des Meldungs-Datensatzes eine eindeutige Identifikation der Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ermitteln.
  • Die eindeutige Identifikation der Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand durch das Backend 120 kann mittels eines geeigneten Algorithmus erfolgen.
  • Wie vorstehend ausgeführt, ist es aufgrund einer gewissen Ungenauigkeit bzw. Unschärfe bei der exakten geografischen Position des Fahrzeugs 110 zum Zeitpunkt des OBD-Ladefehler-Ereignisses (die tatsächliche geografische Position kann von der durch das Fahrzeug 110 erfassten geografischen Position um einige Meter abweichen) sowie aufgrund der Tatsache, dass oft eine Vielzahl an Ladestationen geografisch sehr nahe beieinander liegen, nicht ohne weiteres möglich, die Ladesäule 150 mit dem durch das Fahrzeug 110 erfassten, fehlerhaften Betriebszustand eindeutig zu identifizieren. Zudem gibt es bei der OBD-Ereignis-erstellung keine Verknüpfung zwischen dem ODB-Fehlerereignis („Ladefehler“) und der Ladesäule 150, an der das Fehlerereignis aufgetreten ist. Daher ist es erforderlich, einen geeigneten Algorithmus anzuwenden, um die Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand eindeutig zu identifizieren.
  • Ein beispielhafter Algorithmus kann als Ausgangspunkt geografische Positionen (Latitude, Longitude) von Ladestationen und Ladevorgängen verwenden. Das Ziel des Algorithmus ist die eindeutige Identifikation der Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand. In einem ersten Schritt können pro Ladevorgang mit erfasstem fehlerhaften Betriebszustand das Finden möglicher Ladestationen, die in einem vordefinierten Umkreis liegen (beispielsweise alle Ladesäulen im Umkreis von 400-1000 m oder von 700-1000 m von der geografischen Position des Fahrzeugs). Über diese Ladestationen wird ein SQL LEFT JOIN mit dem Key bzw. Schlüssel „verkürzte geografische Positionen“). In einem nächsten Schritt kann eine Distanz zwischen der gerafischen Position des Fahrzeugs 110 zum Zeitpunkt des Fehlerereignisses sowie der vorgenannten möglichen Ladestation berechnet werden. In einem nächsten Schritt findet die Identifikation der Ladestation 150 mit dem fehlerhaften Betriebszustand aus den vorgenannten möglichen Ladestationen mit minimaler Distanz statt.
  • Darüber hinaus oder alternativ dazu kann ein beispielhafter geeigneter Algorithmus eine automatisierte Zuordnung mittels Machine Learning Algorithmen für Clustering umfassen, beispielsweise ein Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN) - Algorithmus, ein k-Means-Algorithmus, ein k-nearest-neighbor-Algorithmus etc.
  • Vorteilhafter Weise kann dadurch die Identifikation der Ladesäule 150 mit dem fehlerhaften Betriebszustand auf schnelle und exakte Weise lediglich aufgrund des OBD-Ereignisses in Kombination mit der zum Zeitpunkt der Erstellung des OBD-Ereignisses geltenden geografischen Position des Fahrzeugs 110 ermittelt werden.
  • Vorteilhafter Weise wird es somit möglich, einem standardisierten ODB-Ladefehlereignis, der ohnehin im Fahrzeug gespeichert wird, durch das Backend eine eindeutige Identifikation der Ladesäule, an der der fehlerhafte Betriebszustand ermittelt wurde, durchzuführen aus einer Vielzahl an potentiellen Ladestationen, die räumlich nahe beieinander liegen können - wie z.B. bei Ladestationen an Tank- und Raststätten, in Parkhäusern - eine eindeutige Identifikation der Ladesäule, an der der fehlerhafte Betriebszustand ermittelt wurde, durchzuführen. Somit kann
  • Das Backend 120 kann zudem eingerichtet sein, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest-, POI-, Datenbank bereitzustellen.
  • Wie bereits oben ausgeführt, ist es bekannt, Informationen zu Ladestationen als Points-of-Interest (POls) in einer Datenbank bereitzustellen. Die POls können beispielsweise für Navigationsgeräte von Fahrzeugen, für Smartphone-Applikationen oder für Web-Browserbasierte Anwendungen über eine Internetseite bereitgestellt werden. Somit kann der Fahrer eines Fahrzeugs bei Bedarf eine geeignete und verfügbare Ladestation zum Laden eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs finden und anfahren. Aufgrund fehlender Standardisierungen und der enormen Heterogenität bei den Ladesäulenbetreibern bzw. Ladesäulenanbietern existiert allerdings bislang keine Möglichkeit, verlässliche Informationen mit Bezug auf den Betriebszustand der Ladesäulen zu erhalten.
  • Vorteilhafter Weise wird es durch die Bereitstellung der Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand einer POI-Datenbank durch das Backend 120 Konsumenten (fahrzeugseitige Navigationssysteme, Navigations-Apps, etc.) der POI-Datenbanken ermöglicht, zuverlässige Informationen über die Betriebsfähigkeit der Ladesäulen zu erhalten. Somit ist es den Nutzern zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge möglich, zu ermitteln, ob eine Ladestation betriebsfähig ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Ladevorgänge mit erhöhter Wahrscheinlichkeit durchgeführt werden können.
  • Darüber hinaus oder alternativ dazu kann das Backend 120 eingerichtet sein, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu übermitteln.
  • Beispielsweise kann das Backend 120 eingerichtet sein, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem einer Vielzahl von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeuge übermitteln. Beispielsweise können die Fahrzeuge, an die die vorgenannten Daten übermittelt werden, zu einer Fahrzeugflotte gehören und/oder sich geografisch in einer vorbestimmten Distanz zur identifizierten Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand befinden etc.
  • Vorteilhafter Weise können die Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand quasi in Echtzeit an Fahrzeuge übermittelt werden, so dass diese Ladestation nicht mehr von Fahrzeugen zum Laden des Fahrzeugs angesteuert wird bzw. so dass dem Fahrer des Fahrzeugs die Auswahl einer alternativen Ladestation zum Laden des Fahrzeugs ermöglicht wird..
  • Das Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs kann eingerichtet sein, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation 150 beim Navigieren des zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.
  • Beispielsweise kann das Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet sein, beim E-Routing bzw. beim Routen zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ignorieren. Vorteilhafter Weise wird dadurch die Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Ladevorgänge erhöht.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen, die eingerichtet sind, elektrische Energie für das Laden eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs 110 bereitzustellen. Das Verfahren 200 kann durch ein System 100 wie mit Bezug auf 1 beschrieben ausgeführt werden kann.
  • Das Verfahren 200 umfasst:
    • Erfassen 210, über eine Erfassungseinheit 112 eines Fahrzeugs 110, eines fehlerhaften Betriebszustands einer Ladestation 150 mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation 150;
    • Übermitteln 220, über eine Kommunikationseinheit 114 des Fahrzeugs 110, eines Meldungs-Datensatzes umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation 150 an ein Backend 120;
    • Ermitteln 230, über das Backend 120, einer eindeutigen Identifikation der Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand.
  • Das Verfahren 200 kann zudem umfassen:
    • Bereitstellen 240, über das Backend 120, von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest, POI-, Datenbank.
  • Die eindeutige Identifikation der Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand kann mittels eines geeigneten Algorithmus erfolgen.
  • Das Verfahren kann zudem umfassen:
    • Übermitteln 250, über das Backend 120, von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation 150 mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem 116 eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
  • Ein Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs kann eingerichtet sein, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation 150 beim Navigieren zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.

Claims (10)

  1. System (100) zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen, umfassend: ein Backend (120); und ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug (110), umfassend: - eine Erfassungseinheit (112), die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Betriebszustand einer Ladestation (150) mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation (150) zu erfassen; - eine Kommunikationseinheit (114), die eingerichtet ist, einen Meldungs-Datensatz umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation (150) an das Backend (120) zu übermitteln; wobei das Backend (120) eingerichtet ist, anhand des Meldungs-Datensatzes eine eindeutige Identifikation der Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand zu ermitteln.
  2. System (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Backend (120) zudem eingerichtet ist, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest-, POI-, Datenbank bereitzustellen.
  3. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die eindeutige Identifikation der Ladestation mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand mittels eines geeigneten Algorithmus erfolgt.
  4. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Backend (120) eingerichtet ist, Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem (116) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu übermitteln.
  5. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2-4, wobei ein Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet ist, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation (150) beim Navigieren des zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.
  6. Verfahren (200) zur robusten Erfassung fehlerhafter Betriebszustände von Ladestationen, umfassend: Erfassen (210), über eine Erfassungseinheit (112) eines Fahrzeugs (110), eines fehlerhaften Betriebszustands einer Ladestation (150) mit Bezug auf einen Ladevorgang an der Ladestation (150); Übermitteln (220), über eine Kommunikationseinheit (114) des Fahrzeugs (110), eines Meldungs-Datensatzes umfassend den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der Ladestation (150) an ein Backend (120); Ermitteln (230), über das Backend (120), einer eindeutigen Identifikation der Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand.
  7. Verfahren (200) gemäß Anspruch 6, zudem umfassend: Bereitstellen (240), über das Backend (120), von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand über eine Points-of-Interest, POI-, Datenbank.
  8. Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die eindeutige Identifikation der Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand mittels eines geeigneten Algorithmus erfolgt.
  9. Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, zudem umfassend: Übermitteln (250), über das Backend (120), von Daten mit Bezug auf die identifizierte Ladestation (150) mit dem erfassten fehlerhaften Betriebszustand an ein Navigationssystem (116) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
  10. Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein Navigationssystem eines zweiten Fahrzeugs eingerichtet ist, den erfassten fehlerhaften Betriebszustand der identifizierten Ladestation (150) beim Navigieren des zweiten Fahrzeugs zu berücksichtigen.
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CN202211426630.6A CN116160894A (zh) 2021-11-24 2022-11-15 用于计划至少部分电运行车辆的充电停车的***和方法
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