Gemeinschaftlich elektromobil

Mit Elektrofahrzeugen lassen sich Feinstaub- und CO2-Belastungen in Städten verringern. Allerdings müssen E-Autos Mehrwerte für den Nutzer bieten, um hinsichtlich Reichweite, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit attraktiv zu sein. In diesem Rahmen erforschen die Fraunhofer-Institute ESK, FOKUS, IAO, IIS, ISE und IVI, wie die gemeinschaftlich genutzte Elektromobilität in Ballungsräumen durchgesetzt werden kann. Als Schwerpunkte des Mobilitätsmodells wurden das Elektrofahrzeug (On-Board-Unit, OBU), die Infrastruktur (induktives Ladesystem) und die Mobilitätsdienste der Cloud identifiziert. Durch die Vernetzung zwischen Verkehrsmitteln, Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur können im Projekt „Gemeinschaftlich-e-Mobilität“ die in der Cloud gespeicherten aktuellen Informationen dynamisch und mobil via Smartphone abgerufen werden.

Effizient ans Ziel durch die gemeinschaftliche Nutzung von Fahrzeugen

© Fraunhofer ESK

On-Board-Unit als zentrale Schnittstelle für die Vernetzung des E-Fahrzeugs.

Die  gemeinschaftliche Nutzung von Fahrzeugen in urbanen Räumen ermöglicht die Einsparung von Ressourcen (Parkraum, Rohstoffe, Kosten) und ist damit als die Mobilitätsart der Zukunft vorgesehen.

ARTiS-XT mit ezCar2X® als Kommunikationsplattform

Im E-Fahrzeug sorgt die vom Fraunhofer ESK entwickelte ARTiS-XT als On Board Unit für die Kommunikation zwischen Fahrzeug, Smartphone, Ladestation und den Mobilitätsdiensten in der Cloud. Die Prototyping-Plattform ist mit einer Mobilfunk- und einer WLAN-Schnittstelle ausgestattet. Das auf der ARTiS-XT eingesetzte eigene Software Framework ezCar2X® unterstützt neben der Kommunikation auch die Entwicklung von fahrzeugspezifischen Funktionalitäten, unter anderem die Fahrzeug-Verriegelung, die Zugangssteuerung und die Positionierung über der Ladespule. Die Anbindung an die Sensorik erfolgt über CAN und Ethernet.

Induktives Laden erfordert genaue Positionierung

Die existierende Ladeinfrastruktur sieht heutzutage hauptsächlich das Laden per Kabel vor. Viel komfortabler ist allerdings das induktive Laden. Beim induktiven Laden wird der Ladestrom elektromagnetisch zwischen zwei Spulen übertragen, die jeweils in die Straße und das Fahrzeug eingebaut sind. Um einen effizienten Ladeprozess zu gewährleisten, ist es notwendig, die zwei Spulen übereinander zu positionieren, bzw. das Fahrzeug exakt über der Ladespule zu parken. Das Fraunhofer ESK entwickelt ein Assistenzsystem, das den Fahrer bei der Positionierung des E-Fahrzeugs über der Ladespule unterstützt. Das System ermittelt während des Parkmanövers die genaue Position des Fahrzeugs und zeigt diese dem Fahrer an.

Zuerst wird die Position des Elektrofahrzeugs in der Nähe der Spule mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von Metern durch GPS bestimmt. Danach erfolgt die genaue Positionierung über der Ladespule mithilfe eines Inertial-Navigationssystems und eines Laserscanners. Das Inertial-Navigationssystem liefert Informationen über die Position des Fahrzeugs in Bezug auf die GPS-Position in Form vom Distanz und Winkel. Der Laserscanner erfasst Punkt-Koordinaten aus der Umgebung und vergleicht diese durch ein Map-Matching-Verfahren mit den auf einer Karte gespeicherten Koordinaten. Daraus errechnet das Fahrerassistenzsystem die aktuelle Position des Fahrzeugs und zeigt sie auf einem Display an. So sieht der Fahrer in Echtzeit, wann er punktgenau über der Spule steht, auch wenn er, z.B. wegen schlechter Sichtverhältnisse oder Schnee, die Straße nicht direkt sehen kann.

Proof-of-Concept in einem Demo-Fahrzeug

Zum Abschluss des Projekts werden die Projektpartner ihr System in einem Demo-Fahrzeug und einer Ladespule integrieren, um die gemeinschaftlichen Dienste, das induktive Laden und die Positionierung zu evaluieren.

GeMo ist eines von sieben »Übermorgen-Projekten« der Fraunhofer-Gesellschaft. In diesen »Übermorgen-Projekten« arbeiten Wissenschaftler an Lösungen für drängende Fragen der Zukunft.