BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Ladeverfahren für einen Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, ein Ladesystem zum Aufladen eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug, das mit elektrischer Energie aus einem fahrzeugeigenen Energiespeicher betreibbar ist und mit einem derartigen Ladesystem zu- sammenwirken kann.

Aufgrund der zunehmenden Verbreitung von elektrisch angetriebenen Kraft- fahrzeugen ist es nötig, dass die Verfügbarkeit von elektrischen Ladeeinhei- ten erhöht wird. Insbesondere aufgrund der relativ langen Zeitdauer, die ein elektrischer Ladevorgang eines Kraftfahrzeugs in der Regel benötigt, eignen sich insbesondere selbstfahrende Ladeeinheiten zum Aufladen eines Ener- giespeichers eines Kraftfahrzeugs während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs zur Lösung dieses Problems.

In der DE 10 2015 205 811 A1 wird ein Range-Extender-Fahrzeug beschrie- ben, das einen Energiespeicher aufweist und zur Versorgung eines Kraft- fahrzeugs mit elektrischer Energie über miteinander gekoppelte Mittel zur Energieübertragung einen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs während einer Fahrt aufladen kann. Die Energieübertragung erfolgt hierbei induktiv oder über einen Steckkontakt, das heißt eine Kabelverbindung. Das Range- Extender-Fahrzeug selbst ist dazu ausgelegt, autonom zu fahren und basie- rend auf Relativpositionsmessungen zum Kraftfahrzeug seinen Fahrzustand derart anzupassen, dass es eine Sollposition relativ zum Kraftfahrzeug aus- reichend genau einhält.

In der DE 10 2012 214 750 A1 wird ein System zur Energieversorgung eines nicht schienengebundenen Elektrofahrzeugs während der Fahrt auf einer Fahrstrecke beschrieben. Das entsprechende Energieversorgungssystem umfasst ein Ladefahrzeug, das über eine elektrische Ankopplung an das Elektrofahrzeug gekoppelt werden kann, wobei über diese Verbindung das Elektrofahrzeug mit elektrischer Energie versorgt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mit der ein Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft und komfortabel für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs mit elektri- scher Energie versorgt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Ladeverfahren für einen Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs sowie ein Ladesystem zum Aufladen eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ge- löst.

Das erfindungsgemäße Ladeverfahren für einen Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, das mit einer Fahrzeugsteuereinheit zumindest teilautonom gesteuert werden kann, umfasst die folgenden Schrit te: Ein Einfahren des Kraftfahrzeugs in einen vorbestimmten, von einer Infra- struktursteuereinheit verwalteten Ladeinfrastrukturbereich, ein zumindest teilautonomes Ansteuern des Kraftfahrzeugs durch die Infrastruktursteuer- einheit innerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs, ein Bereitstellen einer auto- nom fahrenden Ladeeinheit zum Aufladen des Energiespeichers des Kraft- fahrzeugs durch die Infrastruktursteuereinheit, ein Ankoppeln der bereitge- stellten autonom fahrenden Ladeeinheit an das Kraftfahrzeug, ein Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs durch die angekoppelte und dem Kraftfahrzeug folgenden Ladeeinheit und ein Beenden des zumindest teilau- tonomen Ansteuern des Kraftfahrzeugs durch die Infrastruktursteuereinheit bei einer Ausfahrt des Kraftfahrzeugs mit der ihm folgenden, den Energie- Speicher des Kraftfahrzeugs aufladenden Ladeeinheit aus dem Ladeinfra- strukturbereich.

Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, mit der das Kraftfahrzeug mit elektrischer Energie angetrie- ben werden kann, vorgeschlagen. Das Kraftfahrzeug weist zudem eine Steuereinheit auf, mit der ein zumindest teilautonomes Fahren des Kraftfahr- zeugs möglich ist. Im Rahmen des Ladeverfahrens fährt das Kraftfahrzeug zunächst in eine Einrichtung ein, die befahrbar ist und dazu ausgelegt ist, eine Ladeinfrastruktur für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Dieser sogenann- te Ladeinfrastrukturbereich wird von einer dafür vorgesehenen Steuereinheit, der Infrastruktursteuereinheit, kontrolliert. In diesem Ladeinfrastrukturbereich wird das Kraftfahrzeug von der Steuereinheit der Infrastruktur, das heißt der Infrastruktursteuereinheit, gesteuert, sodass es sich zumindest teilautonom im Ladeinfrastrukturbereich bewegt. Die Ladeinfrastruktursteuereinheit ord- net dem Kraftfahrzeug eine zum selbstständigen Fahren ausgelegte Lade- einheit zu, mit der der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufgeladen wer- den kann. Diese zum autonomen Fahren ausgelegte Ladeeinheit dockt da- raufhin an das Kraftfahrzeug an und beginnt den Energiespeicher aufzula- den, wobei die Ladeeinheit in ihrer Fahrbewegung einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs folgt. Die Steuerung des Kraftfahrzeugs durch die Ladeinfra- struktursteuereinheit endet dann, wenn das Kraftfahrzeug mit der ihm fol- genden Ladeeinheit den Ladeinfrastrukturbereich verlässt. Während der Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs außerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs wird weiterhin der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs von der autonom fahren- den Ladeeinheit aufgeladen.

Bei dem Ladeinfrastrukturbereich handelt es sich beispielsweise um eine Ladestraße, eine Ladefahrbahn einer Straße oder einen dafür ausgelegten Parkplatz. Beispielsweise kann die Ladestraße parallel zu einer öffentlichen Straße verlaufen. Dieser Ladeinfrastrukturbereich, das heißt beispielsweise die Ladestraße, umfasst eine Infrastruktursteuereinheit, die bei der Einfahrt eines Kraftfahrzeugs in die Ladestraße zumindest teilweise die Kontrolle über und somit die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs übernimmt. Das Kraft- fahrzeug wird daraufhin innerhalb der Ladestraße beispielsweise entweder vollautonom von der Infrastruktursteuereinheit angesteuert oder teilautonom von der Infrastruktursteuereinheit angesteuert, wobei in letzterem Fall ein Fahrer des Kraftfahrzeugs unter Aktivierung eines Tempomaten bei einer von der Infrastruktursteuereinheit vorgegebenen Geschwindigkeit das Kraft- fahrzeug manuell durch die Ladestraße lenkt. Entsprechende Vorgaben werden hierbei von der Infrastruktursteuereinheit an den Fahrer des Kraft- fahrzeugs übermittelt, beispielsweise durch entsprechende Anzeigen auf einer Anzeigefläche im Fahrzeuginneren.

Die Infrastruktursteuereinheit ordnet dem Kraftfahrzeug, nachdem sie zumin- dest teilautonom die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs durchführt, eine auto- nom fahrende Ladeeinheit zu, die zum Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs an dieses ankoppelt, sodass eine Energieübertragung von einem Ladeeinheitsenergiespeicher zum Energiespeicher des Kraftfahrzeugs möglich ist. Die an das Kraftfahrzeug angekoppelte Ladeeinheit folgt nach der Ankopplung der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs und lädt dabei den Energiespeicher des Kraftfahrzeugs auf. Sobald das Kraftfahrzeug mit der ihm folgenden Ladeeinheit die Ladestraße wieder verlässt, beispielsweise um zurück auf eine Fahrbahn einer Schnellstraße zu fahren, wird das An- steuern des Kraftfahrzeugs durch die Infrastruktursteuereinheit beendet und das Kraftfahrzeug fährt vollautonom, teilautonom oder manuell durch den Benutzer gesteuert auf der Schnellstraße weiter, wobei weiterhin die Lade- einheit dem Kraftfahrzeug folgt und den Energiespeicher des Kraftfahrzeugs auflädt.

Mit dem erfindungsgemäßen Ladeverfahren für einen Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ist somit ein besonders komfortables Aufladen des Energiespeichers möglich, da das Kraftfahrzeug während des Andockens und dem darauf folgenden Aufladens des Energiespeichers nicht angehalten werden muss. Zudem ist das Ladeverfahren besonders zeitspa- rend für den Benutzer des Kraftfahrzeugs, da das eigentliche Aufladen des Energiespeichers während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Das Kraftfahrzeug kann dabei gemäß den Wünschen des Benutzers gesteu- ert werden. Das Kraftfahrzeug muss nämlich während des Ladevorgangs selbst nicht besonders langsam und auf die Ladeeinheit Rücksicht nehmend gesteuert werden.

Alternativ zu der beschriebenen zumindest teilautonomen Ansteuerung des Kraftfahrzeugs durch die Infrastruktursteuereinheit kann das Kraftfahrzeug gegebenenfalls auch mittels der Fahrzeugsteuereinheit vollautonom inner- halb des Ladeinfrastrukturbereichs angesteuert werden. Hierbei können jedoch von der Infrastruktursteuereinheit an das Kraftfahrzeug übermittelte Daten, beispielsweise Vorgaben zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs inner- halb des Ladeinfrastrukturbereichs oder Anfragen bezüglich des gewünsch- ten Aufladens des Energiespeichers, bei der Planung und Umsetzung der vollautonomen Ansteuerung des Kraftfahrzeugs durch die Fahrzeugsteuer- einheit berücksichtigt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgese- hen, dass spätestens bei der Einfahrt des Kraftfahrzeugs in den Ladeinfra- strukturbereich in einem Einfahrtübergangsbereich zwischen einer Fahrbahn und dem Ladeinfrastrukturbereich die Infrastruktursteuereinheit über eine Kommunikationsschnittstelle der Infrastruktursteuereinheit eine Kommunika- tionsverbindung mit einer Kommunikationsschnittstelle des Kraftfahrzeugs aufbaut, über die das Kraftfahrzeug innerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs zumindest teilautonom von der Infrastruktursteuereinheit angesteuert wird. Diese Kommunikationsverbindung wird bei der Ausfahrt des Kraftfahrzeugs aus dem Ladeinfrastrukturbereich in einem Ausfahrtübergangsbereich von dem Ladeinfrastrukturbereich zu einer Fahrbahn beendet.

Am Anfang des Ladeinfrastrukturbereichs existiert somit ein definierter Ein- gangsbereich, der sogenannte Einfahrtübergangsbereich. Spätestens, zu dem Zeitpunkt, an dem das Kraftfahrzeug diesen Einfahrtübergangsbereich erreicht, wird eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Infrastruktursteuereinheit aufgebaut und anschließend für die ge- samte Fahrt im Bereich des Ladeinfrastrukturbereichs aufrechterhalten. Die- se Kommunikationsverbindung wird zwischen entsprechenden Einheiten, sogenannten Kommunikationsschnittstellen, im Kraftfahrzeug und der Infra- struktursteuereinheit aufgebaut. Über diese Verbindung können daraufhin Steuerbefehle zum teilautonomen oder gegebenenfalls vollautonomen Steu- ern des Kraftfahrzeugs durch die Infrastruktursteuereinheit übermittelt wer- den. Am Ende des Ladeinfrastrukturbereichs befindet sich ebenfalls ein vor- bestimmter Ausgangsbereich, der sogenannte Ausfahrtübergangsbereich, in dem es zu einem Deaktivieren der Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Infrastruktursteuereinheit kommt.

Fährt beispielsweise ein Kraftfahrzeug von der Fahrbahn einer Schnellstraße in eine Ladestraße ein, wird spätestens in dem vorbestimmten Einfahrtüber- gangsbereich der Ladestraße eine Kommunikationsverbindung, wie bei spielsweise eine Funkverbindung, zwischen dem Kraftfahrzeug und der Inf- rastruktursteuereinheit der Ladestraße aufgebaut. Diese Kommunikations- Verbindung wird so lange aufrechterhalten, bis das Kraftfahrzeug nach der Durchfahrt durch die Ladestraße und dem dabei stattfindenden Ankoppeln der Ladeeinheit während der Durchfahrt einen Ausfahrtübergangsbereich den der Ladestraße diesen Ladeinfrastrukturbereich wieder verlässt und erneut auf einer Fahrbahn einer Schnellstraße oder einer anderen an die Ladestraße angrenzenden Straße fährt. Mithilfe dieser zwei vorgegebenen Bereiche, dem Einfahrtübergangsbereich und dem Ausfahrtübergangsbe- reich, kann somit sichergestellt werden, dass während des Ankoppelns der Ladeeinheit an das Kraftfahrzeug innerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Infra- struktursteuereinheit besteht, wodurch ein besonders vorteilhaftes Durchfüh- ren des Ladeverfahrens möglich ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kommunikationsverbindung zwischen der jeweiligen Kommunikations- Schnittstelle der Infrastruktursteuereinheit und des Kraftfahrzeugs bereits in einer vorbestimmten Entfernung zum Einfahrtübergangsbereich aufgebaut wird, um eine Ladeanfrage des Kraftfahrzeugs an die Infrastruktursteuerein- heit zu übermitteln. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Kraftfahr- zeug und der Infrastruktursteuereinheit kann somit schon zeitlich früher als zum Zeitpunkt der Einfahrt in den Ladeinfrastrukturbereich aufgebaut wer- den, also während sich das Kraftfahrzeug dem Ladeinfrastrukturbereich nähert. Hierdurch ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug vor seinem Eintref- fen im Ladeinfrastrukturbereich eine Ladeeinheit reservieren kann, das heißt eine Anfrage zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs an die Infrastruktursteuereinheit senden kann. Das Übermitteln einer solchen Lade- anfrage kann beispielsweise mithilfe einer entsprechenden Applikation im Fahrzeuginneren oder auf einem Mobilfunkgerät des Benutzers des Kraft- fahrzeugs erfolgen. Die entsprechende Applikation kann beispielsweise mit- hilfe einer dafür vorgesehenen Anzeigeeinrichtung im Fahrzeuginneren an- gezeigt und angesteuert werden. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte und einfache Planung des Aufladens des Energiespeichers des Kraftfahr- zeugs mit dem Ladeverfahren möglich, sodass die Verlängerung der Reich- weite des Kraftfahrzeugs bereits frühzeitig geplant, angefragt und gebucht werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Ausfahrt des Kraftfahrzeugs mit der ihm folgenden, den Energiespei- cher des Kraftfahrzeugs aufladenden Ladeeinheit aus dem Ladeinfrastruk- turbereich im Ausfahrtübergangsbereich die Kommunikationsschnittstelle des Kraftfahrzeugs eine Kommunikationsverbindung mit einer Kommunikations- Schnittstelle der Ladeeinheit aufbaut und über diese Kommunikationsverbin- dung zumindest während des Aufladens des Energiespeichers des Kraftfahr- zeugs eine vorbestimmte, einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs folgende Fahrbewegung der Ladeeinheit von der Fahrzeugsteuereinheit angesteuert wird. Außerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs erfolgt das Ansteuern der Ladeeinheit also durch eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs, die Fahrzeug- Steuereinheit. Die Ladeeinheit wird hierbei derart angesteuert, dass die Fahrbewegung der Ladeeinheit der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs folgt, die Ladeeinheit also dem Kraftfahrzeug folgt, wobei die Fahrbewegung der Ladeeinheit durch die Steuereinheit des Kraftfahrzeugs und somit gemäß dem Fahrverhalten des Benutzers des Kraftfahrzeug gesteuert wird. Die Kommunikationsverbindung zwischen Kraftfahrzeug und Ladeeinheit erfolgt erneut über entsprechende Kommunikationsschnittstellen des Kraftfahrzeugs und der Ladeeinheit.

Verlässt das Kraftfahrzeug mit der ihm folgenden Ladeeinheit, die den Ener- giespeicher des Kraftfahrzeugs auflädt, den Ladeinfrastrukturbereich, bei spielsweise indem die beiden Fahrzeuge auf einer Spur einer Schnellstraße, die an eine Ladestraße angrenzt, weiterfahren, wird über eine Funkverbin- dung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladeeinheit mithilfe der Fahr- zeugsteuereinheit die Ladeeinheit derart angesteuert, dass die Ladeeinheit der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs folgend beispielsweise hinter dem Kraftfahrzeug her fährt. Diese Kommunikationsverbindung ist beispielsweise eine Funkverbindung zwischen den beiden Fahrzeugen und kann bereits im Bereich des Ausfahrtübergangsbereichs des Ladeinfrastrukturbereichs auf- gebaut werden. Das Kraftfahrzeug kann also außerhalb des Ladeinfrastruk- turbereichs manuell, teilautonom oder vollautonom angesteuert werden und dabei der aktuellen Ansteuerung des Kraftfahrzeugs entsprechende Steuer- befehle an die Ladeeinheit übermitteln. Flierdurch wird ein für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs besonders komfortables Ladeverfahren ermöglicht, da dieser außerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs die Kontrolle über die Fahr- bewegung des Kraftfahrzeugs und der diesem folgenden Ladeeinheit ausü- ben kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgese- hen, dass die von der Infrastruktursteuereinheit bereitgestellte Ladeeinheit innerhalb des Infrastrukturbereichs von einer der folgenden Einheitenauto- nom angesteuert wird: Einer Steuereinheit der Ladeeinheit, einer Infrastruk- tursteuereinheit oder der Fahrzeugsteuereinheit. Die Ansteuerung der Lade- einheit im Bereich des Ladeinfrastrukturbereichs kann somit mithilfe einer eigenen Steuereinheit der Ladeeinheit erfolgen, durch die Infrastruktursteu- ereinheit oder von der Fahrzeugsteuereinheit übernommen werden. Das Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ist somit für Ladeeinheiten mit verschiedenen Ansteuerungs- methoden möglich, die entweder über eine eigene Steuereinheit verfügen oder von einer externen Steuereinheit, das heißt der Infrastruktursteuerein- heit oder der Fahrzeugsteuereinheit, angesteuert werden können. Das Lade- verfahren ist daher bei der Verwendung von verschiedenen autonom fahren- den Ladeeinheiten anwendbar.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Aufladen der Ladeeinheit beendet wird, sobald ein Benutzer des Kraft- fahrzeugs ein vorbestimmtes Betätigungselement bedient, der Energiespei- cher des Kraftfahrzeugs aufgeladen ist oder das Kraftfahrzeug mit der ihm folgenden Ladeeinheit in einen weiteren Ladeinfrastrukturbereich eingefah- ren ist. Es sind also verschiedene Möglichkeiten vorgesehen, wie der Lade- vorgang des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs zu deaktivieren ist. Zum einen kann eine Deaktivierung des Aufladens durch den Fahrer oder einen anderen Benutzers des Kraftfahrzeugs erfolgen. Hierfür wird ein entspre- chender Knopf im Fahrzeuginneren oder eine entsprechende Betätigung einer Applikation, die auf einer Anzeigefläche im Fahrzeuginneren oder auf einem Mobilfunkgerät des Benutzers des Kraftfahrzeugs angezeigt wird, betätigt. Zudem kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug immer dann den Ladevorgang beendet, wenn der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs voll aufgeladen ist. Alternativ dazu ist auch ein Beenden des Aufladens durch die Ladeeinheit dann möglich, wenn das Kraftfahrzeug mit der ihm folgenden Ladeeinheit erneut in einen Ladeinfrastrukturbereich einfährt.

Bei diesem weiteren Ladeinfrastrukturbereich handelt es sich beispielsweise um eine zweite Ladestraße. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass das Kraftfahrzeug zunächst entlang seiner Fahrroute in einem ersten Ladeinfra- strukturbereich eine Ladeeinheit zum Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ankoppeln lässt, daraufhin weiter auf der Fahrroute mit der ihm folgenden Ladeeinheit fährt und zu einem späteren Zeitpunkt in einen zweiten Ladeinfrastrukturbereich einfährt, um dort den Ladevorgang zu be- enden. Mit dem Verfahren ist somit auch ein besonders komfortables Been- den des Aufladens möglich, da mehrere Möglichkeiten zum Durchführen des Deaktivierens des Aufladens des Energiespeichers vorgesehen sind. Für das Beenden des Aufladens ist, analog zum Beginnen des Aufladens, kein An- halten des Kraftfahrzeugs nötig. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Entkoppeln der Ladeeinheit erfolgt, sobald das Kraftfahrzeug mit der ihm folgenden Ladeeinheit in einen weiteren Ladeinfrastrukturbereich eingefah- ren ist. Das Kraftfahrzeug fährt somit mit der ihm folgenden Ladeeinheit erneut in einen Ladeinfrastrukturbereich, wie beispielsweise eine Ladestra- ße, ein. Dort erfolgt analog zum Ankopplungsprozess der Ladeeinheit ein Entkoppeln, sodass das Kraftfahrzeug den weiteren Ladeinfrastrukturbereich ohne ihm folgende Ladeeinheit wieder verlässt. Nach dem Verlassen des zweiten Ladeinfrastrukturbereichs fährt das Kraftfahrzeug also ohne ange- koppelte Ladeeinheit weiter.

Alternativ dazu ist es möglich, dass das Entkoppeln der Ladeeinheit nach dem Beenden des Aufladens auf einer Straße außerhalb eines Ladeinfra- strukturbereichs erfolgt. Die Ladeeinheit wird daraufhin nach dem Entkoppeln beispielsweise zum Fahrbahnrand fahren und dort zu einem späteren Zeit punkt von einer entsprechenden Aufsammeleinheit aufgesammelt und zu- rück zu einem Ladeinfrastrukturbereich gefahren. Alternativ könnte die Lade- einheit auch vollautonom beispielsweise auf den Seitenstreifen der Straße zu einem Ladeinfrastrukturbereich, der in der Nähe liegt, fahren.

Im Bereich des Ladeinfrastrukturbereichs fährt die von dem Kraftfahrzeug entkoppelte Ladeeinheit autonom zu einer dafür vorgesehenen Ladestation, damit der Ladeeinheitsenergiespeicher wieder mit Energie gefüllt werden kann. Es ist somit auch ein für den Benutzer des Kraftfahrzeugs besonders komfortables, denn zeitsparsames und kein Halten benötigendes Entkoppeln der Ladeeinheit möglich.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Ladesystem zum Aufladen eines Energie- speichers eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, das mit einer Fahr- zeugsteuereinheit zumindest teilautonom gesteuert werden kann, vorgese- hen. Dieses Ladesystem umfasst einen von einer Infrastruktursteuereinheit verwalteten Ladeinfrastrukturbereich und zumindest eine autonom fahrende Ladeeinheit zum Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, wobei diese autonom fahrende Ladeeinheit zumindest einen Ladeeinheitsenergie- speicher aufweist. Das Ladesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Infrastruktursteuereinheit und die zumindest eine Ladeeinheit dazu ausgelegt sind, das oben beschriebene Ladeverfahren für einen Energiespeicher eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Ladesystem weist somit zumindest zwei Bestandteile auf, einen Ladeinfrastrukturbereich sowie zumindest eine Ladeeinheit, die zum autonomen Fahren ausgelegt ist. Der Ladeinfrastrukturbereich selbst wird von einer Infrastruktursteuereinheit kontrolliert, die zudem Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug und gegebenenfalls die Ladeeinheit ausschicken kann. Die zumindest eine autonom fahrende Ladeeinheit ist dazu ausgelegt, den Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufzuladen, wobei sie dafür zumindest eine Energiespeichereinheit, den sogenannten Ladeeinheitsenergiespeicher, umfasst. Sowohl die Infrastruktursteuereinheit als auch die zumindest eine Ladeeinheit sind dazu ausgelegt, das oben beschriebene ladeverfahren durchzuführen.

Bei dem zumindest einen Ladeeinheitsenergiespeicher der Ladeeinheit han- delt es sich entweder um eine Energiespeichereinheit, mit der sowohl die autonom fahrende Ladeeinheit mit Energie versorgt wird als auch Energie zum Aufladen des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs entnommen werden kann. Alternativ dazu kann die Ladeeinheit auch beispielsweise zwei oder mehrere Ladeeinheitsenergiespeicher aufweisen, wobei einer dieser Lade- einheitsenergiespeicher zum Betreiben der Ladeeinheit selbst ausgelegt ist, wobei der zumindest eine weitere Ladeeinheitsenergiespeicher zum Aufla- den des Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. In der Ladeeinheit können somit getrennte Ladeeinheitsenergiespeicher für die eigene Versorgung und für das Aufladen von Energiespeichern von Kraft- fahrzeugen vorliegen. Mit diesem Ladesystem ist somit besonders vorteilhaft möglich, dass ein Kraftfahrzeug während dessen Fahrt von einer autonom fahrenden Ladeeinheit mit elektrischer Energie versorgt wird, wodurch die Reichweite des Kraftfahrzeugs erhöht werden kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ladesystems ist es vorgesehen, dass das Ladesystem eine Serviceeinrichtung zum Durchführen vorbestimm- ter Serviceleistungen am Kraftfahrzeug umfasst und die Infrastruktursteuer- einheit dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug derart anzusteuern, dass die vorbestimmten Serviceleistungen am Kraftfahrzeug von der Serviceeinrich- tung durchgeführt werden können. Das Ladesystem kann somit zusätzlich eine Einrichtung zur Inspektion, Wartung und/oder Reparatur des Kraftfahr- zeugs aufweisen. In dieser sogenannten Serviceeinrichtung können daher bestimmte Inspektionen, Wartungs- und/oder Reparaturleistungen erfolgen, die als Serviceleistungen bezeichnet werden. Die Infrastruktursteuereinheit kann nun innerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs das Kraftfahrzeug derart zumindest teilautonom ansteuern, dass die Serviceeinrichtung diese Service- leistungen am Kraftfahrzeug leisten kann. Das Kraftfahrzeug kann also in- nerhalb der Serviceeinrichtung inspiziert, gewartet und/oder repariert wer- den. Bei der Serviceeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Wasch- straße oder eine Werkstatt handeln. Im Falle der Waschstraße wird das Kraftfahrzeug nach der Einfahrt in den Ladeinfrastrukturbereich zumindest teilautonom zur Waschstraße gefahren, dort das Kraftfahrzeug gewaschen und daraufhin zum Ankoppeln der Ladeeinheit weiter durch den Ladeinfra- strukturbereich gesteuert.

Alternativ dazu ist es möglich, dass zum Durchführen der Serviceleistungen der Benutzer und/oder weitere Insassen des Kraftfahrzeugs das Kraftfahr- zeug verlassen. Hierfür sieht das Ladesystem innerhalb des Ladeinfrastruk- turbereichs einen Ausstiegsort vor, sodass die Serviceleistungen des Kraft- fahrzeugs ohne Beisein der Benutzer des Kraftfahrzeugs durchgeführt wer- den können. Das Ladesystem ermöglicht somit einen umfassenden Service für das Kraftfahrzeug, da in dem Ladesystem nicht nur das Beginnen und Beenden des Aufladens des Energiespeichers des vorgesehen ist, sondern auch weitere Serviceleistungen, wie Inspektion, Wartung oder Reparaturen erfolgen können.

In einer weiteren vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lade- systems ist es vorgesehen, dass die Ladeeinheit dazu ausgelegt ist, mittels eines vorbestimmten Kopplungsmechanismus basierend auf der Auswertung von vorbestimmten Sensordaten von Sensoren der Ladeeinheit an das Kraft- fahrzeug derart anzukoppeln, dass eine Energieübertragung von dem zu- mindest einen Energiespeicher der Ladeeinheit zu dem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs möglich ist und eine Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs von der angekoppelten Ladeeinheit unbeeinflusst ist. Zum Ankoppeln der Lade- einheit an das Kraftfahrzeug ist somit ein vorbestimmter Mechanismus vor- gesehen, zu dessen Durchführung die Ladeeinheit ausgelegt ist. Die An- kopplung selbst erfolgt hierbei mithilfe von Sensordaten von Sensoren der Ladeeinheit. Die Ladeeinheit ist somit dazu ausgelegt, sensorgesteuert ent- weder mechanisch beispielsweise mithilfe von dafür ausgelegten Roboter- armen eine Ankopplung per Kabelanschluss an das Kraftfahrzeug durchzu- führen oder berührungslos dem Kraftfahrzeug zu folgen, wobei induktiv der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufgeladen werden kann. Durch die berührungslose oder mechanische Kopplung zwischen der Ladeeinheit und dem Kraftfahrzeug ist der Transport von Energie zwischen dem zumindest einen Ladeeinheitsenergiespeicher und dem Energiespeicher des Kraftfahr- zeugs möglich. Zudem folgt die Ladeeinheit, ebenfalls basierend auf den Sensordaten der Sensoren der Ladeeinheit, der Fahrbewegung des Kraft- fahrzeugs, wobei dies keinen Anhängerbetrieb darstellt, das heißt die Fahr- bewegung des Kraftfahrzeugs wird nicht von der angekoppelten Ladeeinheit beeinflusst. Es findet also keine Belastung des Kraftfahrzeugs durch die autonom fahrende und dem Kraftfahrzeug folgende Ladeeinheit statt.

Die Abstandsbestimmung und letztendlich Ankopplung der Ladeeinheit an das Kraftfahrzeug wird basierend auf Sensordaten von Sensoren der Lade- einheit durchgeführt, wobei es sich bei diesen Sensoren beispielsweise um Abstandsmesser oder Kameras handelt. Die Ladeeinheit kann zudem auch als Transporteinheit ausgelegt sein, das heißt die Ladeeinheit verfügt über eine Transportfläche oder einen Transportraum. Dadurch kann die Ladeein- heit als Anhänger zum Transportieren von beispielsweise Gegenständen oder Flüssigkeiten ausgebildet sein. Das Ladesystem kann somit beispiels- weise mit einem Möbelhaus kombiniert betrieben werden, sodass die an das Kraftfahrzeug angekoppelte Ladeeinheit zusätzlich mit beispielsweise einer Bestellung des Benutzers des Kraftfahrzeugs beladen an das Kraftfahrzeug ankoppeln kann.

Erfindungsgemäß ist außerdem ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das mit elektrischer Energie aus einem fahrzeugeigenen Energiespeicher betreibbar ist und eine Fahrzeugsteuereinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug zumindest teilautonom zu steuern. Dieses Kraftfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug dazu ausgelegt ist, zum Aufladen des fahrzeugeigenen Energiespeichers mit einem Ladesystem, wie es oben beschrieben wurde, zusammenzuwirken. Das Kraftfahrzeug kann außerdem eigene Sensoren umfassen, wie beispielsweise Kameras im Heckbereich oder Distanzsensoren, deren Sensordaten beim Ankoppeln und Entkoppeln sowie während des Folgens der Ladeeinheit des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden können.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausfüh- rungsformen.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ladeinfrastrukturbereichs zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ladeinfrastrukturbereichs zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Ladeeinheit mit einer eigenen Steuereinheit, und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ladeinfrastrukturbereichs zum Aufladen eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einer Serviceeinrichtung.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie- len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die be- schriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebe- nen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Be- zugszeichen versehen. Die Bezugszeichen von Komponenten eines Kraft- fahrzeugs 1 sowie einer Ladeeinheit 11 sind in den Figuren jeweils nur für ein Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise eine Ladeeinheit 11 eingezeichnet, jedoch auf alle Kraftfahrzeuge 1 beziehungsweise Ladeeinheiten 11 über- tragbar.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 skizziert, das von einer Fahrbahn 2 einer Straße 3 kommend in einen Ladeinfrastrukturbereich 4 eingefahren ist, bei dem es sich um eine Ladestraße handelt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Energiespeicher 5, einen Elektromotor 6, der mit Energie aus dem Energie- speicher 5 versorgt wird, eine Fahrzeugsteuereinheit 7 sowie eine Kommuni- kationsschnittstelle 8. Des Weiteren verfügt das Kraftfahrzeug 1 über Senso- ren 17, wie beispielsweise Außenkameras oder Abstandssensoren.

Sobald sich das Kraftfahrzeug 1 in einem Einfahrtübergangsbereich 14 des Ladeinfrastrukturbereichs 4 befindet, wird eine Kommunikationsverbindung 10 zwischen der Kommunikationsschnittstelle 8 des Kraftfahrzeugs 1 und der Kommunikationsschnittstelle 8 einer Infrastruktursteuereinheit 9 aufgebaut. Über diese Kommunikationsverbindung 10 übernimmt die Infrastruktursteu- ereinheit 9 zumindest teilautonom die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1. Im Rahmen dieses zumindest teilautonomen Ansteuerns werden entweder einem Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 Vorgaben zur Geschwindigkeit und Steuerung vorgegeben, sodass dieser beispielsweise mithilfe eines Tempo- maten manuell durch den Ladeinfrastrukturbereich 4 fährt. Alternativ dazu kann das Kraftfahrzeug 1 auch vollautonom von der Infrastruktursteuerein- heit 9 durch den Ladeinfrastrukturbereich 4 gesteuert werden.

Die Kommunikationsverbindung 10 zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und der Infrastruktursteuereinheit 9 kann auch bereits vor der Einfahrt des Kraftfahr- zeugs 1 in den Einfahrtübergangsbereich 14 des Ladeinfrastrukturbereichs 4 erfolgen. Dadurch wird es möglich, dass das Kraftfahrzeug 1 bereits vor der Einfahrt in den Ladeinfrastrukturbereich 4 eine Ladeeinheit 11 zum Aufladen des Energiespeichers 5 des Kraftfahrzeugs 1 anfordern, reservieren und buchen kann und das gewünschte Aufladen somit planen kann. Die hierbei erfolgende Kommunikation des Benutzers des Kraftfahrzeugs 1 mit der Infra- struktursteuereinheit 9 kann beispielsweise mithilfe einer Betätigung einer dafür ausgelegten Applikation über eine Anzeigefläche im Fahrzeuginneren oder ein Mobilfunkgerät des Benutzers erfolgen.

Die Infrastruktursteuereinheit 9 stellt nach der Einfahrt des Kraftfahrzeugs 1 in den Ladeinfrastrukturbereich 4 eine Ladeeinheit 11 zum Aufladen des Energiespeichers 5 des Kraftfahrzeugs 1 bereit. Diese Ladeeinheit 11 um- fasst eine Kommunikationsschnittstelle 8, eine Steuereinheit 12, einen Lade- einheitsenergiespeicher 20 sowie Sensoren 17. Bei den Sensoren 17 der Ladeeinheit 11 handelt es sich beispielsweise um Abstandsmesser oder Kamerasysteme mit jeweils dazugehörigen Auswerteeinheiten, die bei spielsweise zum Ermitteln einer Verödung der Ladeeinheit 11 relativ zum Kraftfahrzeug 1 ausgelegt sind. Zur Energieversorgung des Ladeeinheits- energiespeichers 20 der einzelnen Ladeeinheiten 11 des Ladeinfrastruktur- bereichs 4 ist zudem eine Ladestation 13 innerhalb des Ladeinfrastrukturbe- reichs 4 vorhanden. Alternativ kann die Ladeeinheit 11 auch mehrere Lade- einheitsenergiespeicher 20 aufweisen, beispielsweise einen Ladeeinheits- energiespeicher 20 für die Energieversorgung der Ladeeinheit 11 selbst und zumindest einen weiteren, davon getrennten Ladeeinheitsenergiespeicher 20 zur Energieversorgung des Kraftfahrzeugs 1.

Die bereitgestellte Ladeeinheit 11 nähert sich nun dem Kraftfahrzeug 1 und koppelt in einem vorbestimmten Ankopplungsbereich 15 an das Kraftfahr- zeug 1 an. Dieses Ankoppeln erfolgt basierend auf Sensordaten der Senso- ren 17 der Ladeeinheit 11 und kann zusätzlich durch Sensordaten der Sen- soren 17 des Kraftfahrzeugs 1 unterstützt werden. Die Ladeeinheit 11 wird hierbei von der Infrastruktursteuereinheit 9, analog wie das Kraftfahrzeug 1 , unter Berücksichtigung der genannten Sensordaten angesteuert. Die An- kopplung selbst kann mechanisch erfolgen, das heißt durch eine Stromka- belverbindung zwischen der Ladeeinheit 11 und dem Kraftfahrzeug 1. Hier- bei kann beispielsweise mithilfe von Roboterarmen der Kabelanschluss zwi- schen den beiden Fahrzeugen erfolgen. Alternativ ist auch ein berührungslo- ses Ankoppeln an das Kraftfahrzeug 1 möglich. Die Stromübertragung zwi- schen dem Ladeeinheitsenergiespeicher 20 und dem Energiespeicher 5 des Kraftfahrzeugs 1 erfolgt dann berührungslos, das heißt induktiv.

Nachdem die Ladeeinheit 11 an das Kraftfahrzeug 1 angekoppelt wurde, kann die Energieübertragung von dem Ladeeinheitsenergiespeicher 20 zum Energiespeicher 5 des Kraftfahrzeugs 1 beginnen. Die Ansteuerung der Ladeeinheit 11 und des Kraftfahrzeugs 1 durch die Infrastruktursteuereinheit 9 endet jedoch in einem Ausfahrtübergangsbereich 16 des Ladeinfrastruk- turbereichs 4. In diesem Ausfahrtübergangsbereich 16 wird die Kommunika- tionsverbindung 10 zwischen den Kommunikationsschnittstellen 8 des Kraft- fahrzeugs 1 beziehungsweise der Ladeeinheit 11 und der Infrastruktursteu- ereinheit 9 beendet. Am Ende des Ausfahrtübergangsbereichs 16 fährt das Kraftfahrzeug 1 mit der ihm folgenden Ladeeinheit 11 wieder auf die Fahr- bahn 2 der Straße 3.

Die Ansteuerung der Ladeeinheit 11 erfolgt nach dem Ausfahren aus dem Ausfahrtübergangsbereich 16 über eine Kommunikationsverbindung 10 zwi- schen dem Kraftfahrzeug 1 und der Ladeeinheit 11. Die Ansteuerungsbefeh- le für die Ladeeinheit 11 werden somit von der Fahrzeugsteuereinheit 7 er- zeugt und an die Ladeeinheit 11 übermittelt. Für diese Ansteuerung werden weiterhin die Sensordaten der Sensoren 17 der Ladeeinheit 11 und des Kraftfahrzeugs 1 hinzugezogen.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Ladeinfrastrukturbereich 4 in Form einer Ladestraße dargestellt. Die von der Infrastruktursteuereinheit 9 bereitgestellte Ladeein- heit 11 wird hier jedoch nicht von der Infrastruktursteuereinheit 9 gesteuert, sondern von der Fahrzeugsteuereinheit 7. Die Ladeeinheit 11 wird somit bereits während der Ankopplung im Ankopplungsbereich 15 basierend auf den Sensordaten der Sensoren 17 des Kraftfahrzeugs 1 und der Ladeeinheit 11 vom Kraftfahrzeug 1 angesteuert.

Alternativ dazu ist es möglich, dass das Ansteuern der Ladeeinheit 11 über die Steuereinheit 12 der Ladeeinheit 11 erfolgt. Sobald das Kraftfahrzeug 1 mit der ihm folgenden Ladeeinheit 11 jedoch den Ladeinfrastrukturbereich 4 verlässt, übernimmt die Fahrzeugsteuereinheit 7 die Ansteuerung der Lade- einheit 11.

In Fig. 3 weist das Ladesystem, das bisher aus dem Ladeinfrastrukturbereich 4 mit der Infrastruktursteuereinheit 9 sowie der zumindest einen Ladeeinheit 11 und der Ladestation 13 besteht, zusätzlich eine Serviceeinrichtung 18 auf. Bei dieser Serviceeinrichtung 18 handelt es sich um eine Waschanlage, die über eine Serviceeinrichtungssteuereinheit 19 angesteuert wird. Das Kraft- fahrzeug 1 wird nach dem Aufbau der Kommunikationsverbindung 10 mit der Infrastruktursteuereinheit 9 im Einfahrtübergangsbereich 14 derart von der Infrastruktursteuereinheit 9 angesteuert, dass es zunächst durch die Ser- viceeinrichtung 18, das heißt die Waschanlage, fährt. Hierfür ist zusätzlich eine Kommunikationsverbindung 10 zwischen der Serviceeinrichtung 18, die ebenfalls über eine Kommunikationsschnittstelle 8 verfügt, und der Infra- struktursteuereinheit 9 vorgesehen, über die die Serviceleistung, die von der Serviceeinrichtung 18 angefordert wird, übermittelt wird. Nachdem das Kraft- fahrzeug 1 durch die Serviceeinrichtung 18 gefahren ist, wird es von der Infrastruktursteuereinheit 9 in den Ankopplungsbereich 15 geleitet, dort findet das Ankoppeln der Ladeeinheit 11 statt und nach Ausfahrt durch den Aus- fahrtübergangsbereich 16 zurück auf die Fahrbahn 2 wird das Kraftfahrzeug 1 von der Ladeeinheit 11 , das heißt dem Ladeeinheitsenergiespeicher 20, mit elektrischer Energie versorgt. Bei der Serviceeinrichtung 18, die Teil des Ladesystems und somit des Ladeinfrastrukturbereichs 4 ist, kann es sich auch um eine Werkstatt oder eine sonstige Einrichtung zur Inspektion, War- tung und/oder Reparatur des Kraftfahrzeugs 1 handeln.

Zum Entkoppeln der Ladeeinheit 11 kann das Kraftfahrzeug 1 mit der ihm folgenden Ladeeinheit 11 erneut in einen Ladeinfrastrukturbereich 4 einfah- ren. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Ladeeinheit 11 außerhalb eines Ladeinfrastrukturbereichs 4 auf der Fahrbahn 2 entkoppelt und am Straßenrand autonom anhält. Die dort parkende Ladeeinheit 11 kann darauf- hin von dafür vorgesehenen Einsammelfahrzeugen aufgesammelt und zu- rück zur Ladestation 13 in einem Ladeinfrastrukturbereich 4 gebracht wer- den.

Das Aufladen des Energiespeichers 5 des Kraftfahrzeugs 1 über die Lade- einheit 11 erfolgt so lange, bis der Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 ein Deakti- vieren des Aufladens wünscht, beispielsweise durch Betätigung eines ent- sprechenden Betätigungselements im Fahrzeuginneren, bis der Energiespei- cher 5 des Kraftfahrzeugs 1 aufgeladen ist oder bis das Kraftfahrzeug 1 mit der ihm folgenden Ladeeinheit 11 in einen weiteren Ladeinfrastrukturbereich 4 eingefahren ist.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie mit einem Ladesystem umfassend einen Ladeinfrastrukturbereich 4 sowie zumindest eine Ladeeinheit 11 der Ener- giespeicher 5 eines Kraftfahrzeugs 1 während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 durch eine ihm berührungslos folgende Ladeeinheit 11 aufgeladen werden kann. Mithilfe der Infrastruktursteuereinheit 9 des Ladeinfrastrukturbereichs 4 erfolgt hierbei ein zumindest teilautonomes Ansteuern des Kraftfahrzeugs 1 innerhalb des Ladeinfrastrukturbereichs 4, wobei nach Verlassen des Lad- einfrastrukturbereichs 4 das Kraftfahrzeug 1 mit der ihm folgenden Ladeein- heit 11 von dem Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 angesteuert weiterfährt.