Kooperative Nutzung von Ladestationen durch Autonome FahrzeugeCooperative Usage of Charging Stations for Autonomous Vehicles

Einleitung

Die Elektromobilität hat das Potential, zukünftige Individualmobilität aus erneuerbaren Quellen zu versorgen und somit die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und die CO2- und Schadstoffemissionen zu senken. Im Folgenden werden daher die systeminhärenten Herausforderungen von Elektrofahrzeugen, jedoch auch die sich ergebenden Chancen in Bezug auf neue Kundenfunktionen, im automobilen Kontext dargestellt. Insbesondere die im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen (VKM) geringere Reichweite ist eine anspruchsvoll zu lösende Aufgabe. Eine möglichst effiziente Fahrweise ist daher entscheidend für eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Reichweite. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die hohen Kosten pro Ladestation (Aufbau und Betrieb/Wartung), welche eine flächendeckende Versorgung des öffentlichen Raums unwahrscheinlich erscheinen lassen. Die zur Verfügung stehenden Laderessourcen müssen daher möglichst effizient genutzt werden, zum Beispiel indem die Belegungszeit von Ladestationen (v.a. durch bereits geladene Fahrzeuge) minimiert wird.

Die Reichweitenrestriktionen von Elektrofahrzeugen stellen unter anderem an die Betreiber von Parkhäusern oder -plätzen neue Anforderungen. Während sich das Fahrzeug in der Parkposition befindet, könnte dieses an speziell ausgestatteten Parkplätzen an eine Ladestation angeschlossen werden, um bei der späteren Verwendung einen höheren Ladezustand aufzuweisen. Die Verbindung des Fahrzeugs mit der Ladeinfrastruktur ermöglicht zugleich Funktionen, die mit herkömmlichen Fahrzeugen mit VKM nur eingeschränkt realisiert werden können. Beispielsweise kann die fahrzeugeigene Sensorik (z.B. Kameras oder Radar) und Kommunikationseinrichtung eines an die Ladeinfrastruktur angeschlossenen Fahrzeugs ohne Einschränkung der Reichweite verwendet werden. Es lassen sich damit Informationen sowohl über das Fahrzeug selbst, als auch über dessen Umgebung sammeln und übermitteln, ohne dabei den Ladezustand zu beeinflussen. Im Gegensatz zu parkenden Fahrzeugen mit VKM stellen Elektrofahrzeuge an Ladestationen also vollwertige V2X-Netzknoten dar.

Aufgabenstellung

Mithilfe passender Kommunikationsprotokolle sollen diese sowie weitere Netzknoten die Daten der lokalen Umfeldsensorik für eine Funktion eines anderen Fahrzeugs zur Verfügung stellen können. So kann festgestellt werden, wo ein freier Stellplatz vorhanden ist, oder kooperativ „ausgehandelt“ werden, ob ein fertig geladenes Fahrzeug eine Ladestation freizugeben hat und, im Falle automatisierten Fahrens, auch selbstständig zu einem anderen Stellplatz fahren kann. In dieser Arbeit soll daher ein Konzept für die kooperative Aushandlung von Ladestationen erstellt und implementiert werden. Hierzu sind zunächst verschiedene Strategien zu erarbeiten und in Simulationen miteinander zu vergleichen. Insbesondere soll das Protokoll mit dem Standard für V2G-Kommunikation (Vehicle-to-Grid) ISO 15188 kompatibel sein.

Anforderungen

Für die Arbeit sind gute Programmierkenntnisse erforderlich und erste Erfahrungen im C2X- sowie Security-Bereich hilfreich.

Bei Interesse schicke bitte eine E-Mail an Dr. Julian Timpner und füge die folgenden Informationen hinzu:

• Studiengang
• Schwerpunkte
• Fachsemester
• Programmierkenntnisse

Links

• Hinweise zur Durchführung von studentischen Arbeiten am IBR