CN102089178B - 用于给车辆充能量的适配器装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于给车辆（20）充能量的一种适配器装置（10）和一种方法，所述适配器装置（10）具有用于检测车辆内部的运行数据（30）的接口（11）和用于检测关于能量价格波动（31）的说明的接口（12）、需求识别及计划单元（13）、充电优化单元（14）以及充电控制单元（15），其中所述运行数据（30）包括表明依赖于生活方式的行驶习惯的因素，所述需求识别及计划单元（13）构造用于从所述车辆运行数据（30）中推导出能量需求分布（40）并且用于在所提到的因素中的至少一种因素的基础上编制将来的需求计划并且此外适合于在考虑需求计划的情况下推导出车辆（20）的停车时间（41、41’）的持续时间及频率，所述充电优化单元（14）构造用于将车辆（20）的停车时间（41、41’）与关于能量价格波动（31）的说明进行比较并且用于在比较结果的基础上为车辆（20）编制在时间和/或价格上得到优化的充电计划（42），所述充电控制单元（15）构造用于在依赖于充电计划的情况下有控制地给车辆（20）的蓄能器（21）进行充电。

Description

用于给车辆充能量的适配器装置和方法

技术领域

本发明涉及用于给车辆充能量的一种适配器装置和一种方法。 

背景技术

一方面由于车辆使用不断增加并且另一方面由于化石燃料的可以预料的短缺，按照规章对汽车市场进行干预是绝对必要的。人们有义务减少二氧化碳排放，这迫使制造商考虑有害物质少的并且更加有效的驱动工艺。在欧洲能效准则中以及在行动计划中也考虑到这种要求。委员会要根据自己的诺言建立用于更加清洁的、更加智能的、更加安全的并且能效更高的车辆的市场并且使公众知道此事。 

在消费者方面，化石燃料方面的成本波动额外促进了这种需求并且促进了接受作为传统的用内燃机来运行的车辆的成本更为低廉的替代品。这种趋势通过混合动力车辆的当前的销售统计得到证实，所述混合动力车辆被许多专家视为如可以从图1中看出一样的纯电运行的车辆的先锋。该图示出了条形图，在该条形图中提供了在超过2005到2007的年份里在欧洲、美国和日本所销售的电动马达的数目（以百万为单位）以及可预料的直至2012年的发展情况。 

除了降低的也优选可以通过能够更新的能源来满足的能量需求之外，这种工艺目前首先在短距离上带来显著地减小排放的效果。插入式混合动力方案在以后甚至有望通过在图2中示出的电动马达的短时间的单独使用来实现无排放的运行。该图关于以km计的所驶过的路程示出了混合动力车辆（Kangoo）和插入式混合动力车辆（Cleanova）的以g/km计的二氧化碳排放。各条曲线分布C1（曲线 1）直到C5（曲线 5）以所提到的曲线的顺序适用于Cleanova II 2004（33% ao-Wind 20g）、Cleanova II 2004（33% ao- Mix 650g）、Cleanova II 2004（66% ao-Mix 650g）、Kangoo 2006（66% ao）以及Kangoo 2006（33% ao）。 

但是，装有电动驱动装置的车辆要求对电蓄能器也就是电池进行重复充电。这种充电在车辆的停车时间进行，不过在这些时间里未作计划并且在多数情况下也只有在需要完全充电时才进行充电。这样的处理方式在当前的能量价格波动之前没有效率。 

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于给车辆的蓄能器进行充电的得到优化的方法，该方法尤其能够容易地得到实施、可靠且节省成本。 

该任务在装置方面借助于一种适配器装置得到解决，该适配器装置具有用于对车辆内部的运行数据进行检测的接口、用于对关于能量价格波动的说明进行检测的接口、需求识别及计划单元、充电优化单元以及充电控制单元，其中所述运行数据包括表明依赖于生活方式的行驶习惯的因素，其中所述需求识别及计划单元构造用于从所述车辆运行数据中推导出能量需求分布并且用于在所提到的因素中的至少一种因素的基础上编制将来的需求计划并且此外适合于在考虑到需求计划的情况下推导出车辆的停车时间的持续时间及频率，其中所述充电优化单元构造用于将车辆的停车时间与关于能量价格波动的说明进行比较并且用于在比较结果的基础上为车辆编制在时间和/或价格上得到优化的充电计划，并且所述充电控制单元构造用于在依赖于充电计划的情况下有控制地给车辆的蓄能器进行充电。 

在此，本发明的出发点是，车辆的使用受到未预料的事件的影响而且受到重复的使用模式的影响，在此能够根据车辆运行数据来检测并且能够在统计学上分析所述使用模式。在此基础上，按本发明的装置的主要的要点在于，考虑依赖于生活方式的行驶习惯的因素并且为了对电池充电过程进行优化并且由此为了在当前的电流价格波动的背景之前降低能量及成本而对所述因素加以研究。原则上，所述装置在此不仅局限于电的运用，而且可以结合所有的载能体来使用，所述载能体适合于驱动车辆比如恰好也包括燃气。 

虽然对于所描述的问题的各个局部问题来说不仅存在着理论上的和实际上的解决方案，而且存在着典型的实施方案。但是利用按本发明的在加入成本有效的能量交易机制的情况下由需求检测和充电优化构成的组合首次解决了该问题。 

除了每时间单位和/或每里程的能量消耗的主要特征之外，在此有一系列的其它因素，所述因素可以流入到行驶习惯的建模中。属于所述其它因素的有： 

（i）时间因素，比如车辆的运行时间和停车时间、行驶开始时间和行驶结束时间、每天行驶的行驶持续时间及次数。

（ii）各条行驶道路的线路指引和高度分布。 

（iii）行驶的目的，比如每天上班的道路、业余交通以及私人处理事务如购物。 

（iv）行程链模式（Wegekettenmuster）作为重复的由已知的行驶道路和车辆的地点构成的顺序。 

（v）环境因素，比如对电池使用寿命和行驶条件产生影响的天气条件和温度。 

（vi）车辆外部的前后关系信息，比如交通流和障碍以及车主的在多数情况下一次性出现的期限的日历信息。 

当前的交通调查统计表明，在机动化的私车交通中可以找到显著的使用模式。例如51%的奥地利居民在工作日的短途交通中作为偏爱的交通工具使用私家车。对于在农村区域中路程为13.5 km的平均次数为3.7次的行程来说，首先2.5km与50km之间的路程长度超过50％用汽车来完成。行驶时间在此大约平均为23分钟。这些数据表明，大多数的行驶是短距离，这些短距离交通可以用电运行的车辆的上面所提到的优点来覆盖。 

关于行驶的目的和行驶时间的周期性，也可以得出明确的推论。图3以累积的曲线C6到12示出了在工作日每天行程的开始时间的时间上的变化曲线，每天行程的开始时间依赖于相应的行程目的。这些行驶以所提到的曲线的顺序相应于前往工作场所的行驶、职务或者商务上的行驶、培训行驶、人员接送行驶、私人处理事务行驶、购物行驶和业余时间行驶。所有汽车行驶中仅仅4%在没有已知的目的的情况下进行，而其余的96%（52%用于与工作有关的行驶，28%用于私人处理事务和购物并且16%用于业余活动）由已知的使用模式组成。首先根据行程目的结合行程的开始时间，可以关于每天的使用模式作出很好的结论。首先在早晨交通中并且在16:30点的时间与工作场所和培训有关的行驶代表着很大百分比，而用于商业行驶的曲线在9:00点与10:00点之间是显著的并且用于业余时间行驶的曲线在从15:00点开始到20:00点是显著的。 

按本发明的装置的改进方案在下文中得到说明。 

据此，通过以下方式获得用于将来使用车辆的特别高的预测质量，即设置了用于检测前后关系信息的接口，所述前后关系信息详细说明了车辆的当前状况并且对消耗产生影响，所述前后关系信息尤其是指车主的特征数据和/或交通信息和/或天气信息，并且其中所述需求识别及计划单元额外地构造用于从这些前后关系信息中推导出能量需求分布。通过这些额外的说明，来拓宽信息基础，从该信息基础出发推导出现在的并且由此推导出潜在将来的行驶习惯。由此提高用于车辆使用的识别及预测质量。 

通过以下方式来实现所述适配器装置的特别简单的数据耦合，即所述接口中的至少一个接口构造用于无线检测数据和/或说明和/或信息。由此可以节省相应的插塞连接，此外车辆的使用者不需要操纵相应的插塞连接。 

作为替代方案或者同时也可以设置存储单元用于保存关于能量价格波动的说明，该存储单元比如通过定期的软件更新来保持最新状态。由此所述适配器装置不依赖于与在线交易平台之间的连接。 

一方面所述适配器装置可以构造为处于能源与车辆的蓄能器之间的外部的适配器，由此该适配器尤其能够用在许多方面。因此所述适配器比如可以用于给多部和不同的车辆进行充能量，并且也不必在购买其它车辆时重新购进适配器。 

但是另一方面也可以优选所述适配器装置构造为与车辆集成在一起的适配器。由此不必额外地购买并且单独地携带所述适配器。 

最后，在按本发明的适配器装置的一种有利的应用中，该适配器装置用于识别车辆使用模式，尤其用于识别行驶习惯和/或行驶风格以便计算保险模式。 

前面的任务也通过一种方法得到解决，该方法包括以下步骤：检测并保存车辆内部的运行数据，所述运行数据包括表明依赖于生活方式的行驶习惯的因素；从所述车辆运行数据中推导出能量需求分布并且编制将来的需求计划，所述将来的需求计划在考虑所提到的因素中的至少一种因素的情况下形成；在考虑所述需求计划的情况下推导出车辆的停车时间的持续时间及频率；检测能量价格波动并且将车辆的停车时间与这种能量价格波动进行比较；并且在比较结果的基础上为车辆编制在时间和/或价格上得到优化的充电计划。 

按本发明的方法的重要的要点在此在于其简单的结构，该结构一方面保证很高的可靠性并且另一方面可以以特别容易且廉价的方式比如在软件、硬件或者固件中得到实现。 

按本发明的方法的改进方案在下文中得到说明，并且尤其涉及如何将依赖于生活方式的行驶习惯的前面已经说明的因素整合到该方法中。 

在所述方法的一种有利的设计方案中，在此首先规定，形成用于车辆的需求计划，方法是从过去的行驶的实际的能量消耗的变化曲线中求得每天的行驶时间及其平均的持续时间。由此存在一种简单的模型，从该模型中可以推导出车辆的常见的使用时间，并且相反从该模型中可以推断出其停车时间。为此连续地记录实际的能量消耗并且为进行分析而加以保存。 

此外在所述方法的另一种有利的设计方案中，为形成用于车辆的需求计划而考虑每天的运行时间和/或线路数据。由此可以关于开始时间、结束时间和持续时间而在时间上对行驶进行分类，由此提供对车辆的将来的使用进行更加精确的预测的基础。 

此外，在另一种有利的设计方案中，形成用于车辆的需求计划，方法是检测车辆的位置并且从中推导出空间的行程链模式，所述行程链模式表明每天重复的行驶目的地及其连续的次序。由此记录线路指引和可能的行驶中断比如中途停留以及较长时间的停车，这允许更加精确地识别停车时间。 

此外所述方法可以额外地通过以下方式精确化，即为了形成需求计划考虑车辆外部的前后关系信息，所述前后关系信息详细地说明了车辆的当前状况并且对消耗产生影响，所述前后关系信息尤其是指车主的特征数据和/或者交通信息和/或天气信息。由此也检测到通过相应可能的速度间接地对车辆的能量需求产生作用的影响。 

为了在行驶习惯出现未预料的变化时也能够保证车辆的可靠的运行，有利的是，在由于不能预测的行驶而引起充能量不足时向车辆的使用者通报计划外的充电方案。 

车辆的特别可靠的运行也通过以下方式得到保障，即通过基于互联网的能量交易平台的查询来检测能量价格波动。通过始终最新的数据，比如可以检测以同时最优惠的价格获得的相应最佳的能量，更准确地说，可以确定车辆充电的开始和结束时刻，在所述开始和结束时刻车辆处于停车状态中。 

作为替代方案或者同时也可以规定，通过软件更新的周期性的操作来检测能量价格波动。这又提供了这样的优点，即前面所说明的能量和/或价格的检测不要求相应地在线连接到能量交易平台上。所述方法由此也在不依赖于这种方式的价格数据供应的情况下工作。 

在此保证特别简单的充能量，方法是，一旦车辆与能源相连接，那就激活依赖于充电计划有控制地向该车辆输送能量的操作过程。车辆的使用者而后不必再担忧可能的用于进行充电的激活步骤和/或预设置，这允许快速地连接到能源上并且提高所述方法的可接受性。 

为形成需求计划，优选实施用于进行模式识别和/或用于进行机器学习和/或人工智能的方法，所述方法已经为人所知并且能够容易地得到实施，并且不要求任何另外的开发费用。 

附图说明

下面借助于两种按本发明的适配器装置在参照附图的情况下对本发明进行详细解释。相同的或者起相同作用的部件用相同的附图标记来表示。附图示出： 

图1是关于2005到2012年绘出的条形图，该条形图具有在欧洲、美国和日本已知的和预测的电动马达的以百万单位计的销售数字；

图2是关于以km计的相应行驶的路程绘出的图表，该图表具有混合动力车辆（Kangoo）和插入式混合动力车辆（Cleanova）的以g/km计的二氧化碳排放的变化曲线；

图3是以累积的曲线示出的图表，该图表具有依赖于行程目的的行程开始时间的工作日的变化曲线；

图4是按本发明的适配器装置，在该适配器装置上说明了按本发明的方法的基本原理；

图5是1995年在维也纳、在维也纳周边地区以及2004年在萨尔茨堡市最经常的日常行程链模式；

图6是用于因素的实例，所述因素对按本发明求取将来的需求计划具有影响；

图7是在考虑价格信息和可能的时窗的情况下按本发明求取夜晚的（地点家里）和上午的（地点工作场所）充电时刻的情况；

图8是按本发明的适配器装置的一种第一变型方案，该第一变型方案构造为集成在车辆中的设备，并且

图9是按本发明的适配器装置的一种第二变型方案，该第二变型方案构造为处于插座与车辆之间的外部的设备。

具体实施方式

图1如开头已经解释的一样示出了关于2005到2012年绘出的具有在欧洲、美国和日本已知的和预测的电动马达的以百万单位计的销售数字的条形图。根据该条形图，混合动力车辆的市场渗透率将会明显增加。 

图2如开头已经讨论的一样示出了关于以km计的相应行驶的路程绘出的图表，该图表具有混合动力车辆（Kangoo）和插入式混合动力车辆（Cleanova）的以g/km计的二氧化碳排放的变化曲线C1到C5。从该图表中可以看出，插入式混合动力车辆相对于混合动力车辆具有明显的优点，相对于C4和C5来参见变化曲线C1到C3。 

图3如同样在开头已经解释的一样示出了以累积的曲线绘制的图表，该图表具有依赖于行程目的的行程开始时间的工作日的变化曲线C6到C12。根据该图表，典型的开始时间分类为：早上大约07:00点，中午大约12:00点以及傍晚大约16:30点，这尤其反映了早上和傍晚行驶去上班。 

图4示出了按本发明的适配器装置10，在该适配器装置10上说明了按本发明的方法的基本原理。所述装置10下面也应该称为动力高效充电适配器（Power Efficient Charging Adapter （PCA））。 

所述装置10通过接口11与车辆20相连接，在此通过该接口11来读入该车辆20的内部的运行数据30。所述接口11在这里应该套装在车辆20的车载诊断接口上，但是该接口11也可以以每种其它合适的形式存在。为借助于嵌入的传感器来检测数据30，存在着各家汽车制造商的大量的专有的协议和共同的标准。车辆中专用的总线系统比如是CAN（控制器局域网络（Controller Area Network））、LIN（本地互联网络（Local Interconnect Network））、MOST（媒体导向系统传输（Media Oriented Systems Transport））和/或FlexRay。作为广泛的面向服务的平台也在汽车领域内使用OSGi（开放服务网关协议（Open Service Gateway initiative））。所检测到的测量数据在运行时间通过驾驶员协助系统比如用在ABS（自动制动系统）或者ESP（电子稳定系统）的牵引力控制中，不过也考虑用于后来由经过授权的专业维修站进行的诊断和故障排除。为存取存在的传感器数据，在1979年的SAE（（汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers））标准中已经对车载诊断接口OBD-11进行了详细说明。通过经常在车辆内部空间安置在驾驶员侧的插塞连接可以实时地并且为了后来的诊断目的在车辆总线上读出传感器信息。一系列参数（PIDS）在此可以自由获取，其它参数出于安全原因仅仅供车辆本身的协助系统所用。清单尤其包括以下车辆运行数据30，所述车辆运行数据30主要通过若干用户界面也提供给驾驶员： 

（i）速度、转速；

（ii）外部温度；

（iii）转向盘的回转角度、踏板位置和换档位置；

（iv）自发动机起动起的运行时间、所经过的距离；

（v）倾角和离心力，以及

（vi）能量及燃料填充程度。

首先为偏爱的CAN总线提供一系列用于对这些数据20进行检测和分析的工具（Tools）。Emtrion公司的HICO.CAN-USB-2（USB-CAN接口）和Intrepid控制系统公司的neoV1 FIRE（USB-CAN 接口）这些一揽子解决方案除了USB-CAN硬件模块之外也包括广泛的监控软件。通过现在已经可用的车辆运行数据20的联结和通过GPS（全球定位系统）模块实现的可选的定位，可以检测依赖于生活方式的行驶习惯并且将所述行驶习惯用于后来的使用模式识别。 

为进行有意义的分析可以在行驶过程中通过车载传感装置来记录以下数据： 

（i）车辆驾驶员和可能的同车乘客的明确的身份；

（ii）连续记录的能量消耗的变化曲线。在此需要该变化曲线用于后来分配给路段的数据；

（iii）开始时间、结束时间以及行驶持续时间，用于在时间上给行驶进行分类；

（iv）所收集到的线路数据如高度分布（上坡和下坡）、所驶过的千米数、在里程的持续时间范围内的目前速度等等；

（v）当前的本地的能够用外部传感器测量的环境条件，所述环境条件包含天气和气候比如下雪、下雨、冰雹、潮湿、结冰的车行道情况、温度值等等；

（vi）通过GPS模块实现的可选的定位，由此可以记录线路指引和可能的行驶中断比如中途停留和较长时间的停车，以及

（vii）可选驾驶员与各个操作元件比如变速杆、制动踏板位置和转向盘之间的相互作用频率，其中关于频率、持续时间和其它参数的信息提供关于行驶风格的经济性的信息并且由此同样可以流入到需求识别中。

作为车载传感装置的所检测到的车辆运行数据30的补充，也可选可以考虑将车辆外部的数据源用于检测用于需求计算的前后关系信息32。为此设置了所述装置10的接口16。在此每种对车辆20的当前状况进行详细说明并且对车辆20的消耗产生影响的信息都有意义： 

（i）车主的特征数据32’，如

o日历应用程序（Kalenderapplikationen）中的期限计划，所述日历应用程序包含关于对外期限的信息，所述对外期限则可以以汽车的出行为前提。明确记录的期限通常不涉及仅仅出现一次或者少数几次的日常事件。关于停留地点的暗示的假设比如每天上班去的道路或者前往体育俱乐部的行驶不包含在内但是根据频率可以容易地自主地识别出来，以及，

o优选的停留地点如工作或培训场地、居住区、用于业余活动的地点等等。

（ii）交通信息32’’，其中对需求具有影响的交通信息的决定性的因素如下： 

o行驶的决定性的助长交通量的可预料的密度的时窗，比如早上出现的职业交通、旅游交通等等；

o与空间的区域的分配关系，比如市区、地方公路、田间小路等等，以及

o可预料的障碍，比如交通灯切换、建筑工地、临时封锁的街道等等。

（iii）天气信息32’’’，因为对可预料的气候情况的预测同样会对能量需求计算产生影响，比如在电容的电池功率依赖于外部温度时，在作为对速度并且由此间接地对需求产生影响的影响因素下雨和下雪时。 

所述需求识别及计划单元13收集车辆运行数据30和前后关系信息32并且将其汇总为能量需求分布40（在图6中示出）。为此对依赖于生活方式的行驶习惯的因素进行分析并且将其记录在需求计划中。先前的行驶的实际的能量消耗的变化曲线在此比如与运行时间和线路数据一起得出关于每天的行驶时间及其平均的持续时间的结论。相反从需求计划中又推导出车辆20的停车时间41、41’（在图7中示出）。车辆20的停车时间41、41’的持续时间及频率的比较有助于为蓄能器这里是电池21的最佳的充电时刻找到可能的选择对象。通过可选的定位，可以看出空间的行程链模式43…43’’（在图5中示出）并且决定地改进需求预测的精确性，所述需求预测则通过每天重复的行驶目的地及其连续的次序来定义。这比如可以是总是重复的事件如工作日的上班行驶或者周六在附近的购物中心购物。为了进一步改进需求预测，可选可以与和人员有关的特征数据32’比如来自日历应用程序的期限、工作地点和生活地点、业余活动等等联结起来。 

然后将车辆20的前面所提到的停车时间41、41’输入充电优化单元14。作为替代方案，当然也可以将需求计划本身输入这个单元14，并且最后在这个单元中求得停车时间41、41’。如果无论如何所有相关的车辆内部的数据30以及可选所述前后关系信息32流入到需求计划中，那么可以通过能量交易平台50的加入在所述充电优化单元14上编制在时间和价格上得到优化的充电计划42。这在假设对于最终买主来说存在自由的能量市场的情况下进行，在不同的科学原始资料中提到所述自由的能量市场并且所述自由的能量市场已经典型地得到实施。借助于对能量价格波动50的预测，在通过需求预先给定的时窗内部在最佳可能的时刻购入所需要的电流份额。 

为了将能量报价和价格信息考虑在内，设置了所述装置10的两种更新方案： 

在一种第一变型方案中，在此进行周期性的更新，对于该周期性的更新来说所述装置10放弃连接到能量交易平台上并且仅仅通过使用者的手动的工作通过接口12比如USB和随附的软件来获得更新。优点在于对可能不存在的互联网连接的更大的独立性，但是得忍受过时的价格信息。根据设置，可以每周、每月或者任意地实施手动更新。

在一种第二变型方案中进行在线更新，对于在线更新来说所述装置10在每次连接到电力网上时都必须与交易平台进行通信，以便能够在市场上探测当前最优惠的报价。为此与设备之间的物理接口12必须构造为通用的。与互联网之间的无线的连接比如IEEE 802.11 WLAN（无线局域网络）或者蓝牙会将集成到既存的本地网络中的开销降低到最低限度。因为所述装置10本来就需要物理的接头连接到电力网上，所以也可以设想通过载频设备（电力线（Powerline））来与车辆总线之间进行通信。在协议层面上，应该优选使用基于TCP/IP的方法比如网络服务（Web-Services）。 

在优化之后，最后由需求识别及计划单元14来将所计算的用于车辆20的充电计划42传输给充电控制单元15，所述充电控制单元15根据充电计划接通用于向车辆20的电池21输送电流22的继电器。该机制在此等同于数字的定时开关并且优选一旦车辆20连接到电力网上就被激活。 

图5依次示出了1995年在维也纳、在维也纳周边地区以及2004年在萨尔茨堡市最经常的日常行程链模式A、B和C。在此说明了每天出现的行程链模式的概率P，所述行程链模式可以由居住（W）、工作（A）、购物和私人活动（E）以及业余时间（F）所组成并且也可以通过依赖于生活方式的车辆使用来求得。总和S表明这些行程模式43…43’’’在每天的总行程中所占份额。 

图6示出了因素的实例，所述因素对按本发明求取将来的需求计划具有影响。关于每日进程以kW绘出的能量需求分布40的变化曲线示出了上面提到的因素如交通状况、行驶时间、行驶距离、使用目的和行程链模式中的一些因素，所述因素对将来的需求计划的求取有影响。为了能够编制车辆的将来的需求计划，用用于进行模式识别和/或机器学习和/或人工智能的方法对运行数据20进行分析。按特征的类型和组成，可以使用不同的算法。属于这些算法的特别有：贝叶斯网络、隐马尔可夫模型、贝叶斯分类器、决策树、神经元网络以及支持向量机。 

图7示出了关于每日进程绘出的在考虑能量价格波动31和车辆20的停车时间41、41’的可能的时窗的情况下按本发明求得夜晚的（地点家里）和上午的（地点工作场所）的充电时刻的示意图。箭头在此指向相应的时窗的区段，在该区段中在所预测的能量价格波动31的背景之前可以特别优惠地购买能量，也就是说可以在量与价格的观点下面以最佳的方式对车辆20进行充电。在所述停车时间41、41’的相应的时窗内部的最大的价格波动用D31和D31’来表示。为利用相应最低的能量价格，所计算的充电计划42规定晚上在大约04:00点与05:00点之间买下大量能量，并且早上大约在09:00点与10:00点之间买下少量能量，因为这里又已经适用更高的售价了。与此相反，在大约05:00点与08:00点之间的早晨高峰时段里则规定不买能量。 

接下来的两张附图示出了适配器装置10的可能的实施变型方案。按技术情况，需要其它的通信接口11、12和16用于在能量交易平台50上记录数据31、在车辆总线系统上记录数据30以及记录前后关系信息32。 

图8示出了按本发明的适配器装置10’的一种第一变型方案，该第一变型方案构造为集成在车辆20中的设备。适配器在此是车辆20中的总线系统24的模块。这个适配器10’安置在车辆20的正面区域中并且控制着从外部能源23这里是插座到该车辆20的电池21的能量输送22。所述适配器10’作为框图在车辆20上面突出显示出来。为记录车辆运行数据，这个适配器10’套装在车辆20’的车载诊断接口11上。对于车辆总线未使用标准化的接口这种情况来说，为进行触发必须使用另外的模块。为记录能量价格波动31和前后关系信息32，所述接口12和16构造为集成的无线模块。该模块在此建立在WLAN标准之上，所述WLAN标准不仅可以与本地网络中的应用程序通信而且可以与在线服务进行通信。将数据30、31和32输入集成的需求识别及计划单元13、充电优化单元14和充电控制单元15，所述充电控制单元15产生用于给电池21充电的充电计划42。电池21的充电过程的控制在此通过用于车辆20总线系统的接口17来进行。 

图9示出了按本发明的适配器装置10’’的一种第二变型方案，该第二变型方案构造为处于插座23与车辆20’之间的外部设备。能量输送22在此通过适配器10’’来进行并且与图8的实施变型方案相反通过单独的充电控制单元15来调节。接口11、12和16是与图9之间的另一个区别，所述接口11、12和16集成在如往常情况一样建立在WLAN标准上的无线模块中。该模块不仅可以与本地网络中的应用程序而且可以与在线服务进行通信并且此外也可以与车辆总线（未示出）进行通信。因此可以和用于在线更新的能量价格信息31相同的方式来接收车辆内部的数据30和前后关系信息32。为计算充电计划42而将这些数据30、31、32传输给集成的需求识别及计划单元13和充电优化单元14，所述充电优化单元14将这些数据提供给用于对电池21进行充电的充电控制单元15。 

动力高效充电适配器（Power Efficient Charging Adapter）的按本发明的核心在这两种情况下在于用于电动车辆的电池的充电控制的开发，所述充电控制从两个新颖的且尖端的组件的组合中获得： 

一方面是需求识别及计划单元，该需求识别及计划单元利用通过车载传感装置所检测到的车辆运行数据和可选的前后关系信息，用于找到依赖于生活方式的车辆使用模式，计算将来的能量需求并且将该能量需求记录在需求计划中。相反，电网供电的常规方式在于与供应商之间签订在时间方面有约束的合同。根据固定的白天收费率和夜晚收费率进行结算。电流供应商在交易所如EEX处彼此间交易，用于在其负担方面对生产过剩或者不足进行平衡。这不仅可以短期地通过现货交易而且可以长期地通过期货交易来进行，这允许对所需要的生产能力进行更加精确的和费用更经济的计划。期货交易随着法定的要将分散的替代的发电机一同考虑在内这种情况而持续地变得更加困难，因为其产量经常严重依赖于外部情况，比如风、太阳等等。动态的与当前负荷相匹配的电流价格因而在许多研究中证实是不可避免的远景，以便发电机可以继续保证供电。发电机隐性地影响耗电器的表现并且使耗电器的表现可以预测。较低的电流价格在此导致较高的消耗并且反之亦然，由此来平息负担。相反，消费者可以通过有针对性地使用其耗电器这种方式从较低的电费中受益。这些发展趋势表明，电流市场处于变化状态之中。可以假设，将来能量市场对于最终客户来说也会变得显著更加灵活并且将会自由获得。所需要的电流份额短期内从最优惠的供应商处购得或者已经事先在电流交易所购得。以后通过智能的面向活动以及面向需求的耗电器获得巨大的节省潜力。

另一方面是充电优化单元，该充电优化单元利用对于最终用户来说自由的能量市场的优点，用于利用对当前的能量价格和能量报价的了解来为电池编制充电计划，所述充电计划在电费和车辆的能量有效地利用方面是最佳的。这一点通过在受到需求限制的时间范围内的电流购买时刻的可能的移动而成为可能。用于对汽车内的电蓄能器进行建模的方案虽然已经研究能量及功率范围的最佳利用以及充电状态及健康状态的监控。在此不仅载能体的化学和物理的特性如温度、重量和化学成分而且在总系统中的嵌入对于有效地转换为动力学的驱动能这种过程来说都起作用。不过，在这个领域内的智能的解决方案，所谓的智能电池在设计上局限于技术上的继续开发和创新并且不考虑电运行的车辆的后来的单独的利用。但是，一种扩展的能量管理方案只有用本发明才能实现，本发明提供一种在包含在终端设备中的技术方法，该方法专门研究电池存储器的有效的使用并且尤其研究其与生活方式有关的使用。 

与传统的用于蓄能器的充电控制相比，所提出的解决方案的优点在此在于，对于最终用户来说节省能量成本。通过在预先定义的范围内自由选择能量购买时刻的可能性，可以以最佳可能的价格购进所需要的电流份额。 

此外，可以通过使用者的最小的相互作用来对充电过程进行隐性的和优化的控制。在具有无线接口的适配器的实施变型方案中，在一次性安装之后仅仅本来必要的将车辆连接到插座上就已足够。 

此外，该方法相对于每天的能量消耗和必要的充电周期的例外处理是经用的。在出现由于不能预测的行驶所引起的并且不顾需求计划的电池充电不足时向使用者通报并且将计划外的充电方案告知使用者。 

同时通过用于发电机的损耗功率的降低来提高能效。因为通过面向需求地在能量交易平台上采购能量这种方式本来就以在合同-法律上约束自由的交易模型为前提，所以通往用于电流的整体的面向需求的生产的市场解决方案的步骤通过各个人员的需求计划的传输而不再遥远。但是，由于供求和自动化的采购的市场机制的原因，也会在没有传输准确的计划的情况下在电力网中出现负载峰值的平息。 

按本发明的方法在此提供一种额外的用于电动车辆的销售论据，并且由此相对于装有内燃机的车辆必须容忍将电运行的车辆作为严肃对待的替代方案首先定位在短途行驶和市内交通的领域内，而没有在使用中通过很短的电池运行时间引起的限制。 

此外，本发明适合作为既有的系统的廉价的和有效的扩展方案，所述系统已经利用车辆运行数据，用于节省用于电动车辆的能量。按本发明的装置作为车辆的适配器或者一体化的组成部分的安装也可以变得很简单。仅仅在可用的接口方面提出最小的要求： 

（i）必须存在用于进行能量交易的接口，用于实施价格信息的周期性的修改。为此仅仅串行的数据接口比如USB或者集成在设备中的存储卡以及用于进行更新的软件是前提。对于经常的在线更新来说，需要适配器的无线的连接比如蓝牙、WLAN等等或者在将设备安装在车辆中时需要通过电流连接将电力线接头连接到互联网上。

（ii）此外，必须存在用于连接车辆的总线系统的接口。在此在动力高效充电适配器的车辆外部的版本中，连接到车辆的车载传感装置上的接头可以通过无线的连接比如蓝牙、WLAN等等与车辆的总线系统相连接。在与车辆相连接的情况下，该设备可以直接安置在车辆总线上。 

（iii）此外可以设置用于可选的关于需求计划的前后关系信息的接口，该接口能够实现与本地的和在线的服务商之间的连接。 

（iv）在用于识别行驶习惯的灵活的模型的观点下面，所述从事车辆使用模式的识别工作的需求识别及需求计划单元的部件可以考虑用于有关系的和/或与车辆有关的问题阐述。比如开多少付多少（Pay-as-you-drive）保险模式的继续开发就属于这个课题，所述开多少付多少保险模式可以用关于车主的行驶风格和行驶习惯的数据来进行更好的计算。 

Claims (20)

1.用于对车辆（20；20’）充能量的适配器装置（10），具有

-用于检测车辆内部的运行数据（30）的第一接口（11），所述运行数据（30）包括表明依赖于生活方式的行驶习惯的因素；

-用于检测关于能量价格波动（31）的说明的第二接口（12）；

-需求识别及计划单元（13），该需求识别及计划单元（13）构造用于从所述车辆运行数据（30）中推导出能量需求分布（40）并且用于在所提到的因素中的至少一种因素的基础上编制将来的需求计划，并且此外所述需求识别及计划单元（13）适合于在考虑需求计划的情况下推导出车辆（20；20’）的停车时间（41、41’）的持续时间及频率；

-充电优化单元（14），该充电优化单元（14）构造用于将车辆（20：20’）的停车时间（41、41’）与关于能量价格波动（31）的说明进行比较并且用于在比较结果的基础上为车辆（20；20’）编制在时间和/或价格上得到优化的充电计划（42）；以及

-充电控制单元（15），该充电控制单元（15）构造用于在依赖于充电计划的情况下有控制地对车辆（20；20’）的蓄能器（21）进行充电。

2.按权利要求1所述的装置（10），此外包括用于检测前后关系信息（32）的第三接口（16），所述前后关系信息（32）详细说明车辆（20；20’）的当前状况并且对消耗具有影响，并且其中，所述需求识别及计划单元（13）额外地构造用于从这些前后关系信息（32）中推导出能量需求分布（40）。

3.按权利要求2所述的装置（10），其中，所述第一接口（11）、第二接口（12）和第三接口（16）中的至少一个构造用于无线检测车辆运行数据（30）和/或能量价格说明（31）和/或前后关系信息（32）。

4.按权利要求1所述的装置（10），此外包括用于保存关于能量价格波动（31）的说明的存储单元。

5.按权利要求1所述的装置（10），该装置（10）构造为处于能源（22）与车辆（20）的蓄能器（21）之间的外部的适配器（10’）。

6.按权利要求1所述的装置（10），该装置（10）构造为与车辆（20’）集成在一起的适配器（10’’）。

7.按权利要求2所述的装置，其中，所述第三接口（16）用于检测车主的特征数据（32’）和/或交通信息（32’’）和/或天气信息（32’’’）。

8.按前述权利要求中任一项所述的适配器装置（10）的应用，该适配器装置（10）用于识别车辆使用模式。

9.按权利要求8所述的应用，所述适配器装置用于识别行驶习惯和/或行驶风格以计算保险模式。

10.用于给车辆（20；20’）充能量的方法，包括以下步骤：

-检测并且保存车辆内部的运行数据（30），所述运行数据（30）包括表明依赖于生活方式的行驶习惯的因素；

-从车辆运行数据（30）中推导出能量需求分布（40）并且编制将来的需求计划，所述将来的需求计划在考虑所提到的因素中的至少一种因素的情况下形成；

-在考虑所述需求计划的情况下推导出车辆（20；20’）的停车时间（41、41’）的持续时间及频率；

-检测能量价格波动（31）并且将车辆（20；20’）的停车时间（41、41’）与这种能量价格波动（31）进行比较，并且

-在比较结果的基础上为车辆（20；20’）编制在时间和/或价格上得到优化的充电计划（42）。

11.按权利要求10所述的方法，其中，形成用于车辆（20；20’）的需求计划，方法是从所经过的行驶的实际的能量消耗的变化曲线中求得每天的行驶时间及其平均的持续时间。

12.按权利要求10或11所述的方法，其中，此外为形成用于车辆（20；20’）的需求计划而考虑每天的运行时间和/或线路数据。

13.按权利要求10所述的方法，其中，形成用于车辆（20；20’）的需求计划，方法是检测车辆（20、20’）的位置并且从中推导出空间的行程链模式（43…43’’），所述空间的行程链模式（43…43’’）表明每天重复的行驶目的地及其连续的次序。

14.按权利要求10所述的方法，其中，此外为形成需求计划而考虑车辆外部的前后关系信息（32），所述前后关系信息（32）详细说明车辆（20、20’）的当前状况并且影响着消耗。

15.按权利要求14所述的方法，其中，为形成需求计划而考虑车主的特征数据（32’）和/或交通信息（32’’）和/或天气信息（32’’’）。

16.按权利要求10所述的方法，其中，在由于不能预测的行驶而引起充能量不足时向车辆（20；20’）的使用者通报计划外的充电方案。

17.按权利要求10所述的方法，其中，通过基于互联网的能量交易平台（50）的查询来检测能量价格波动（31）。

18.按权利要求10所述的方法，其中，通过软件更新的周期性的操作来检测能量价格波动（31）。

19.按权利要求10所述的方法，其中，一旦车辆（20；20’）与能源（23）相连接，那就激活在依赖于充电计划的情况下有控制地向该车辆（20；20’）输送能量（22）的操作。

20.按权利要求10所述的方法，其中，为形成需求计划而实施用于进行模式识别以及/或者用于进行机器学习以及/或者人工智能的方法。

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