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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Werts einer in einem Energiespeicher einer mobilen Einheit speicherbaren oder gespeicherten Energiemenge sowie entsprechende Vorrichtung und Komponenten der Elektromobilität.
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Es ist zu erwarten, dass eine Marktdurchdringung elektrisch betriebener Fahrzeuge in den nächsten Jahren steigen wird. Dies führt dazu, dass auch das Elektrizitätsnetz stärker ausgelastet wird bzw. dass die Belastung in einem Niederspannungsbereich durch die zusätzlichen Verbraucher ansteigt. Auf der anderen Seite besteht die Chance, die Elektrofahrzeuge selbst als Stromspeicher zu verwenden.
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Die Ladestrategie der einzelnen Elektrofahrzeuge beeinflusst maßgeblich die Belastung des Energienetzes (umfassend auch ein Energieverteilnetz) und hängt von unterschiedlichen Parametern ab, z.B. vom Batterietyp, vom Fahrverhalten, von Energiekosten und/oder der Ladevorrichtung (z.B. einem von der Ladevorrichtung bereitstellbaren Strom).
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Es sind unterschiedliche Ansätze bekannt, einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs zu laden. Beispielsweise kann ein Ladevorgang unmittelbar nach Eintreffen des Elektrofahrzeugs an den Heimatstandort beginnen. Dies führt zu einer erhöhten Anzahl an Ladevorgängen in den Abendstunden und erzeugt eine zusätzliche Belastung für das Energienetz.
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Weiterhin ist aus [Dietz: Simulation-based Analysis of Vehicle-to-Grid Potential of Electric Vehicles, Master Thesis, 2010, Seiten 13 bis 20] bekannt, die Ladekosten abhängig von einem zu erwartenden Strompreis zu optimieren.
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Dies führt jedoch nachteilig zu einer Belastungsspitze für das Energienetz zu Zeiten niedriger Strompreise.
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Aus [A. Peças Lopes, F. J. Soares, P. M. Almeida, M. Moreira da Silva: Smart Charging Strategies for Electric Vehicles: Enhancing Grid Performance and Maximizing the Use of Variable Renewable Energy Resources, EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, 2009] ist eine zentrale Planungseinheit bekannt, die Batterieladevorgänge von mehreren Elektrofahrzeugen koordiniert. Ein solcher Ansatz kann nur dann gut funktionieren, wenn die Halter der Elektrofahrzeuge der Planungseinheit wahrheitsgemäß ihre Präferenzen mitteilen. Anders ausgedrückt kann jeder Halter sich selbst eine hohe Priorität attestieren, um so vorrangig oder schnellstmöglich bei der Vergabe der Ladevorgänge berücksichtigt zu werden. Dies kann in der Praxis leicht dazu führen, dass wieder ein Ladewunsch sehr vieler Verbraucher bedient werden muss und somit das Energienetz ähnlich dem vorstehenden Beispiel stark belastet wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Lösung zu schaffen, die eine Lastverteilung bei der Versorgung bzw. beim Laden elektrischer mobiler Verbraucher ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Werts einer in einem Energiespeicher einer mobilen Einheit speicherbaren oder gespeicherten Energiemenge vorgeschlagen,
- – bei dem basierend auf einem Ladezustand des Energiespeichers eine Energiemenge bestimmt wird,
- – bei dem basierend auf einem Mobilitätsprofil der mobilen Einheit ein Wert für die Energiemenge ermittelt wird,
- – bei dem der Wert für die Energiemenge einer zentralen Einheit bereitgestellt wird.
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Mobilitätsprofile können für verschiedene mobile Einheiten (z.B. für einzelne Fahrzeuge je nach Halter oder Nutzer) stark voneinander abweichen. Aufgrund solcher Mobilitätsprofile (für Fahrzeuge auch bezeichnet als "Fahrprofile") ist es möglich z.B. Ladezeitpunkte, Ladedauern, für die Ladung erforderlichen Strom, usw. unterschiedlich zu allokieren und damit die durch die Ladevorgänge hervorgerufenen Spitzenbelastungen des Energienetzes zu verteilen bzw. zu entzerren.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass der Energiespeicher bedarfsgerecht geladen werden kann unter Berücksichtigung von Speichereigenschaften, Nutzerpräferenzen und Strommarktsignalen. Somit erlaubt der vorgestellte Ansatz ein effizientes Laden von mobilen Energiespeichern, das Lastspitzen in einem Energienetz reduziert oder vermeidet ohne dabei den Komfort des Nutzers einzuschränken oder die Lebensdauer des Energiespeichers unnötig zu verringern. Darüber hinaus ist es möglich, auch die Kosten für die Elektromobilität niedrig zu halten.
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Insbesondere wird das Verfahren zu vorgegebenen Zeitpunkten, regelmäßig oder unregelmäßig, wiederholt. Somit kann z.B. ein vorgegebener Takt einer Iteration zugrunde liegen, anhand derer die Werte neu bestimmt oder aktualisiert werden.
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Eine Weiterbildung ist es, dass die Energiemenge eine von dem Elektrofahrzeug benötigte Energiemenge oder eine von dem Elektrofahrzeug bereitstellbare Energiemenge ist.
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Hierbei ist vorzugsweise der ermittelte Wert, zu dem das Elektrofahrzeug elektrische Energie in das Energienetz einspeisen würde, mindestens um Verschleißkosten des Energiespeichers höher gegenüber dem Wert zu dem es Energie aus dem Energienetz beziehen würde.
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass die mobile Einheit ein Elektrofahrzeug ist.
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Bei dem Elektrofahrzeug kann es sich um ein Fahrzeug mit einem Energiespeicher handeln, insbesondere ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug oder ein Fahrzeug, das auch einen Verbrennungsmotor oder einen sonstigen Antrieb aufweist.
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Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass der Wert für die Energiemenge an die zentrale Einheit übertragen wird.
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Alternativ ist es möglich, dass der Wert von der zentralen Einheit angefordert oder ausgelesen wird.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass
- – von der zentralen Einheit der von der mobilen Einheit bereitgestellte Wert bestätigt wird,
- – entsprechend der Bestätigung der Energiespeicher geladen oder Energie bereitstellt wird.
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Hierbei sei angemerkt, dass die zentrale Einheit eine Allokation des Energietransfers in das bzw. aus dem Energienetz durchführen kann. Insbesondere ist die zentrale Einheit so eingerichtet, dass der Energietransfer koordiniert bzw. gesteuert werden kann. Beispielsweise ist die zentrale Einheit hierzu Teil des Energienetzes oder separat zu dem Energienetz ausgeführt.
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Ferner ist es eine Weiterbildung, dass
- – die zentrale Einheit einen weiteren Wert für die Energiemenge ermittelt,
- – von der zentralen Einheit ein Vergleich mit dem weiteren Wert und dem von der mobilen Einheit bereitgestellten Wert durchgeführt wird,
- – die mobile Einheit eine Bestätigung erhält,
- – wenn im Falle einer der mobilen Einheit bereitzustellenden Energie der Wert über dem weiteren Wert liegt oder
- – wenn im Falle einer von der mobilen Einheit bereitgestellten Energie der Wert unter dem weiteren Wert liegt.
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Hierbei sei angemerkt, dass für die beiden Fälle (Energie an die mobile Einheit, Energie von der mobilen Einheit) unterschiedliche weitere Werte ermittelt werden können.
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Durch den hier beschriebenen Mechanismus ist es möglich, dass die zentrale Einheit durch die Verschiebung des Wertniveaus für den Energietransfer in Richtung der mobilen Einheiten die Belastung des Energienetzes zumindest temporär entzerren kann. Insbesondere kann eine solche Entzerrung zusätzlich verstärkt werden, indem der Energietransfer in Richtung des Energienetzes durchgeführt wird. Diese beiden unterschiedlichen Energietransfers können geeignet von der zentralen Einheit genutzt werden, um gezielt Lastspitzen zu entschärfen und die stark schwankenden Belastungen des Energienetzes möglichst auszugleichen.
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Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird der weitere Wert anhand einer Lastsituation in einem Energienetz und/oder anhand der von mehreren mobilen Einheiten übermittelten Werte für benötigte oder bereitstellbare Energiemengen ermittelt.
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Somit ist es möglich, dass die zentrale Einheit die Heterogenität der vielen mobilen Einheiten sowie der unterschiedlichen Mobilitätsprofile nutzt, um einen Lastausgleich zu erreichen.
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Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass der Wert für die Energiemenge mit zunehmender Dringlichkeit steigt.
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Somit steigt der Wert mit abnehmender Flexibilität an, d.h. der Preis für die Energiemenge ist umso größer je eher sie benötigt wird bzw. je früher ein Ladevorgang abgeschlossen sein muss. Dies gilt auch für die von der mobilen Einheit bereitzustellende Energie, d.h. deren Wert steigt auch mit abnehmender Flexibilität: Je eher die gespeicherte Energiemenge benötigt wird, desto "teurer" ist die Energie des Energiespeichers.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Wert der von der mobilen Einheit bereitgestellten Energie berücksichtigt, dass durch das Einspeisen in das Energienetz und den dadurch resultierenden zusätzlichen Ladevorgang auch die Lebensdauer des Energiespeichers sinkt. Die zusätzliche Belastung des Energiespeichers kann durch eine entsprechend angepasste "Mindestverteuerung" der von dem Energiespeicher bereitgestellten Energie berücksichtigt bzw. ausgeglichen werden.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass der Wert für die Energiemenge ermittelt wird basierend auf
- – einem erforderlichen Ladezustand des Energiespeichers vor Antritt einer bevorstehenden Fahrt,
- – einer verbleibenden Dauer bis zu der bevorstehenden Fahrt und/oder
- – einer vorgegebenen oder einstellbaren Lade- oder Entladegeschwindigkeit des Energiespeichers.
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Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass das Mobilitätsprofil ermittelt wird anhand
- – vergangener Bewegungen oder Fahrten der mobilen Einheit,
- – vorgegebener Bewegungen oder Fahrten,
- – einer Uhrzeit, Tageszeit, Wocheninformation und/oder Jahresinformation,
- – einer Wetterinformation und/oder
- – einer Terminplanung.
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Es ist eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen und/oder Informationsquellen möglich. Beispielsweise kann mittels einer Anbindung über das Internet Wetter-, Verkehrs-, Park- oder sonstige Information abgefragt und berücksichtigt werden. Auch ist es möglich, dass z.B. über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle die mobile Einheit mit einem Terminplaner eines Nutzers verbunden werden kann oder aber einzelne Termine abfragbar oder an die mobile Einheit übertragbar sind, so dass das Mobilitätsprofil entsprechend basierend auf vergangenen und zu erwartenden (geplanten) Fahrten eingesetzt werden kann, um den Wert der Energiemenge zu bestimmen.
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Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass das Mobilitätsprofil lokal in der mobilen Einheit und/oder zentral gespeichert wird, wobei von der mobilen Einheit über eine Kommunikationsschnittstelle zumindest zeitweise auf das zentral gespeicherte Mobilitätsprofil zugegriffen wird.
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Das Mobilitätsprofil kann lokal in der mobilen Einheit, auf einem (entnehmbaren) Speichermedium (z.B. einem wiederbeschreibbaren USB-Speicher) und/oder in einem Netzwerk (z.B. einem Server in einem Kommunikationsnetzwerk) abgespeichert sein. Entsprechend kann das Mobilitätsprofil aktualisiert oder modifiziert werden. Beispielsweise kann auf ein zentral gespeichertes Mobilitätsprofil immer dann zugegriffen werden, wenn die mobile Einheit mit dem Energienetz oder mit der zentralen Einheit verbunden ist. Grundsätzlich kann eine solche Verbindung drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Auch ist es möglich, dass eine Kommunikation über eine Mobilfunkschnittstelle durchgeführt wird.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass das Mobilitätsprofil zwischen mobilen Einheiten portierbar ist.
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Durch die Speicherbarkeit auf externen Speichermedien oder in einem Netzwerk kann die Portierbarkeit erleichtert werden. Insbesondere ist es möglich, dass der Nutzer ein Mobilitätsprofil in dem Netzwerk hat, das bei Bedarf von der mobilen Einheit geladen oder abgefragt werden kann. Auch können mehrere Nutzer, z.B. als Nutzergruppe, eines oder mehrere Mobilitätsprofile haben. Ferner ist es möglich, dass mindestens einem Nutzer und mindestens einer mobilen Einheit ein Mobilitätsprofil zugeordnet ist. So kann beispielsweise ein Nutzer oder eine Familie mehrere Elektrofahrzeuge haben, auf die insgesamt ein einzelnes Mobilitätsprofil anwendbar ist. Dies schafft zusätzliche Flexibilität, wenn der Nutzer oder die Familie bereit ist, immer das Elektrofahrzeug zu verwenden, das gerade den benötigten Ladezustand aufweist.
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Eine Weiterbildung besteht darin, dass der zentralen Einheit der Wert sowie die Energiemenge bereitgestellt, insbesondere übertragen, wird.
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Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass die zentrale Einheit eine Komponente eines Energienetzes ist und/oder anhand der zentralen Einheit eine Allokation für das Energienetz durchgeführt wird.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Werts einer Energiemenge eines Energiespeichers, mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- – basierend auf einem Ladezustand des Energiespeichers eine Energiemenge bestimmbar ist,
- – basierend auf einem Mobilitätsprofil ein Wert für die Energiemenge ermittelbar ist,
- – der Wert für die Energiemenge einer zentralen Einheit bereitstellbar ist.
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Bei der Vorrichtung kann es sich um eine mobile Einheit, z.B. um ein Elektrofahrzeug handeln. Insbesondere kann eine derartige mobile Einheit oder ein solches Elektrofahrzeug eine solche Vorrichtung aufweisen.
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Die obige Aufgabe wird ebenfalls gelöst anhand einer Vorrichtung zum Durchführen eines Energietransfers mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass von mindestens einer mobilen Einheit wie hierin beschrieben ein erhaltener Wert für die bereitstellbare oder bereitzustellende Energiemenge abhängig von einer Lastsituation eines Energienetzes auswertbar ist.
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Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich um die hier erwähnte zentrale Einheit handeln.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Verarbeitungseinheit derart eingerichtet ist, dass
- – der von der mobilen Einheit bereitgestellte Wert bestätigbar ist,
- – entsprechend der Bestätigung elektrische Energie an die mobile Einheit oder von der mobilen Einheit in das Energienetz transferierbar ist.
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Optional kann auch eine Bestätigung unterbleiben sofern kein Energietransfer erfolgen soll. Ferner ist es möglich, dass explizit eine negative Bestätigung erfolgt, in der angezeigt wird, dass kein Energietransfer erfolgen soll.
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Die hier genannten Verarbeitungseinheiten können jeweils insbesondere als eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise fest verdrahtete oder logische Schaltungsanordnung ausgeführt sein, die beispielsweise derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist. Besagte Verarbeitungseinheit kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, Ein-Ausgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen.
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Die vorstehenden Erläuterungen betreffend das Verfahren gelten für die Vorrichtung entsprechend. Die Vorrichtung kann in einer Komponente oder verteilt in mehreren Komponenten ausgeführt sein. Insbesondere kann auch ein Teil der Vorrichtung über eine Netzwerkschnittstelle (z.B. das Internet) angebunden sein.
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Die hierin vorgestellte Lösung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einen Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, umfassend Programmcodeteile die dazu geeignet sind, Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
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Weiterhin wird das oben genannte Problem gelöst mittels eines computerlesbaren Speichermediums, z.B. eines beliebigen Speichers, umfassend von einem Computer ausführbare Anweisungen (z.B. in Form von Programmcode) die dazu geeignet sind, dass der Computer Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchführt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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Es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm, das einen Nachrichtenfluss (und ggf. einen damit assoziierten Energiefluss) zwischen einem Elektrofahrzeug und einer zentralen Einheit veranschaulicht;
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2 beispielhaft anhand eines schematischen Diagramms eine zumindest zeitweise Verbindung mehrerer Elektrofahrzeuge mit einer zentralen Einheit;
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3 eine schematische Darstellung einer funktionalen Abbildung der Fahrzeug- bzw. Nutzerflexibilität auf einen Wert, z.B. einen Angebotspreis, wobei die Höhe des Preises eine fallende Funktion der Flexibilität ist;
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4 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs für einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs;
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5 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs für einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs sowie der anschließenden Rückspeisung von einem Teil der elektrischen Energie in das Energienetz;
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6 Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung eines Werts einer in einem Energiespeicher einer mobilen Einheit gespeicherten oder speicherbaren Energiemenge.
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Der vorliegende Vorschlag ermöglicht eine verbesserte Auslastung eines Energienetzes, insbesondere die Vermeidung oder Reduzierung von Lastspitzen, indem z.B. mobile Energiespeicher für die Elektromobilität effizient, insbesondere unter Berücksichtigung individueller Fahrprofile, geladen werden.
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Hierbei sei angemerkt, dass nachfolgend beispielhaft auf das Szenario der Elektromobilität eingegangen wird, das mehrere Elektrofahrzeuge (hier auch bezeichnet als Fahrzeuge) mit Energiespeichern umfasst, die mehr oder weniger regelmäßig aufgeladen werden müssen. Das Elektrofahrzeug weist mindestens einen Elektromotor auf, kann aber auch mit einem Verbrennungsmotor oder mit einem sonstigen Antrieb ausgestattet sein. Insbesondere kann es sich um ein Fahrzeug mit einem Hybridantrieb handeln. Grundsätzlich kann das Fahrzeug ein Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug sein.
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Insbesondere besteht hinsichtlich des Ladevorgangs eine gewisse Flexibilität, da nicht die gesamte Standzeit aller Elektrofahrzeuge nötig ist, die Energiespeicher zu laden. Vielmehr kann der Ladevorgang unter Berücksichtigung unterschiedlicher Nebenbedingungen optimiert werden und somit eine Lastverteilung erfolgen, die die vorstehend erwähnten für das Energienetz nachteiligen Lastspitzen weitgehend vermeidet oder zumindest deutlich reduziert.
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Bei dem Energiespeicher kann es sich um mindestens einen Energiespeicher handeln, der zumindest auch elektrische Energie bereitstellen kann und/oder der zumindest auch anhand elektrischer Energie aufgeladen werden kann.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Nachrichtenfluss (und ggf. einen damit assoziierten Energiefluss) zwischen einem Elektrofahrzeug 101 und einer zentralen Einheit 102 veranschaulicht.
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Beispielsweise übermittelt das Elektrofahrzeug 101 (oder ein mobiles Gerät mit einem Energiespeicher) eine Anforderung 103 an die zentrale Einheit 102. Die zentrale Einheit 102 ermittelt z.B. anhand mindestens eines Kriteriums eine mögliche Allokation und einen zugehörigen Preis zu der Anforderung 103. In dem in 1 gezeigten Beispiel wird nach einer Zeitdauer t1 eine Anforderung 104 und nach einer Zeitdauer t2 eine Anforderung 105 von dem Elektrofahrzeug 101 an die zentrale Einheit 102 übermittelt. Die Zeitdauern t1 und t2 können gleiche oder unterschiedliche Längen aufweisen. In diesem Beispiel können die Anforderungen 103 und 104 nicht bedient werden, die zentrale Einheit 102 sendet daher erst auf die bedienbare Anforderung 105 eine positive Bestätigung 106, in dem sie beispielsweise eine Menge und eine Preisinformation als Bestätigung überträgt. Grundsätzlich kann jede Anforderung eine Anfrage betreffend zum Laden benötigte Energie und/oder ein Angebot betreffend Energie, die von dem Elektrofahrzeug 101 in das Energienetz eingespeist werden kann, umfassen.
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Die Anforderung drückt beispielsweise einen Wert aus, den das Elektrofahrzeug für eine Menge elektrischer Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelt hat. Die Anforderung kann z.B. in Form eines Tupels, umfassend Preis und Menge, an die zentrale Einheit 102 übertragen werden. Die zentrale Einheit 102 prüft, ob unter Berücksichtigung der allgemeinen Situation, elektrische Energie zu diesem Preis angeboten werden kann und antwortet im positiven Fall dem Elektrofahrzeug 101 z.B. mit einem Tupel (siehe Bestätigung 106) umfassend den Preis und eine Menge, die von dem Energienetz bereitgestellt werden kann. Beispielsweise ist es auch möglich, dass die zentrale Einheit auf den Preis der Anforderung 105 eingeht, jedoch nicht die volle angefragte Menge bereitstellt. Das Elektrofahrzeug 101 bzw. der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs kann entsprechend mit der bereitgestellten elektrischen Energie aufgeladen werden.
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Entsprechend gilt der umgekehrte Fall, dass das Elektrofahrzeug 101 der zentralen Einheit 102 eine Menge an Energie zu einem bestimmten Preis mittels der Anforderungen 103 bis 105 anbietet und die zentrale Einheit mittels der Bestätigung 106 eine bestimmte Menge an Energie zu einem Preis (der z.B. als Bestätigung des in der Anforderung 105 genannten Preises mitübertragen wird) anfordert. Daraufhin wird Energie aus dem Energiespeicher des Elektrofahrzeugs 101 in das Energienetz eingespeist.
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Hierbei sei angemerkt, dass das Elektrofahrzeug 101 eine Funktion, z.B. in Form eines Programms, auch bezeichnet als ein Agent, aufweisen kann, der zu vorgegebenen (regelmäßigen oder unregelmäßigen) Zeitpunkten den Wert für die benötigte Lade-Energie (oder entsprechend den Wert der Energie für die Einspeisung in das Energienetz) bestimmt und dies an die zentrale Einheit übermittelt.
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Hierbei ist es von Vorteil, dass die Anforderung lokal in dem Elektrofahrzeug 101 ermittelt werden kann, das Elektrofahrzeug 101 kann somit festlegen, welchen Preis in einer aktuellen Situation des Fahrzeugs für eine bestimmte Menge an Energie angemessen ist. Mit anderen Worten drückt der Preis ein Maß für einen Wert aus, den eine bestimmte Menge elektrischer Energie für das Fahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt hat. Dieser Wert kann von unterschiedlichen Parametern abhängen.
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Die Anforderungen 103 bis 105 können iterativ ermittelt werden; insbesondere ist es möglich, regelmäßig eine aktualisierte Anforderung an die zentrale Einheit 102 zu übermitteln. Optional kann das Übermitteln der Anforderung 103 bis 105 unterbleiben, wenn die zentrale Einheit 102 bereits die angefragte Menge elektrischer Energie zugewiesen hat und/oder der Ladevorgang bereits begonnen hat. Ergänzend sei angemerkt, dass es alternativ auch möglich ist, dass die zentrale Einheit die Anforderung aktiv bei den einzelnen Elektrofahrzeugen abfragt.
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2 veranschaulicht beispielhaft anhand eines schematischen Diagramms eine zumindest zeitweise Verbindung 205 bis 207 mehrerer Elektrofahrzeuge 201 bis 203 mit einer zentralen Einheit 204. Hierbei kann die Aushandlung, ob elektrische Energie (und gegebenenfalls in welcher Menge) bereitgestellt werden soll über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Schnittstelle erfolgen. Der Transfer der elektrischen Energie erfolgt beispielsweise über eine entsprechende Verbindung mit dem Energienetz (oder einem Anschlusspunkt des Energienetzes). Beispielsweise kann die zentrale Einheit 204 den Energiefluss aus dem Energienetz bzw. in das Energienetz administrieren (z.B. kontrollieren oder freischalten). Hierzu kann die zentrale Einheit eine geeignete Schnittstelle zu dem Energienetz aufweisen oder aber Teil des Energienetzes sein. Die Kommunikation mit den Elektrofahrzeugen 201 bis 203 kann grundsätzlich separat von dem Energiefluss oder zusammen mit Komponenten, die für den Energiefluss benötigt werden, ausgeführt sein. Der Energietransfer zwischen dem jeweiligen Elektrofahrzeug 201 bis 203 und dem Energienetz kann z.B. über ein Anschlusskabel oder induktiv erfolgen.
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Das Kriterium zur Bestimmung, ob die Zuweisung einer bestimmten Menge elektrischer Energie (auch bezeichnet als Allokation) – in Richtung des Elektrofahrzeugs oder in Richtung des Energienetzes – erfolgen kann, kann beispielsweise basieren auf
- – einer Effizienz,
- – einer Budgetbalanciertheit und/oder
- – einer Anreizkompatibilität.
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Die zentrale Einheit ist vorzugsweise für die Kommunikation mit einer Vielzahl von Fahrzeugen zuständig und koordiniert die Anforderungen sowie die Bereitstellung elektrischer Energie (vgl. z.B. obige Ausführungen im Zusammenhang mit 2). Die zentrale Einheit kann zentralisiert oder verteilt in einem Netzwerk angeordnet sein. Insbesondere können mehrere zentrale Einheiten vorgesehen sein, jede für einen Teil des Netzwerks, wobei gegebenenfalls eine Koordination zwischen den zentralen Einheiten erfolgt, abhängig z.B. von einer Art und/oder Größe einer Segmentierung des Energienetzes.
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Das Fahrzeug, bzw. der vorstehend genannte Agent, kann den Wert der benötigten oder (ggf. bis zum maximalen Ladezustand des Energiespeichers) gewünschten elektrischen Energie anhand mindestens eines der folgenden Parameter ermitteln:
- (a) einem aktuellen Ladezustand des Energiespeichers,
- (b) einem erforderlichen Ladezustand des Energiespeichers vor Antritt der nächsten Fahrt,
- (c) einer verbleibenden Zeit bis zu der nächsten Fahrt und
- (d) einer möglichen bzw. vorgegebenen Ladegeschwindigkeit des Energiespeichers.
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Nun können individuelle Fahrprofile der einzelnen Fahrzeuge bzw. ihrer Halter oder Nutzer stark voneinander abweichen. Aufgrund solcher Fahrprofile ist es möglich z.B. Ladezeitpunkte, Ladedauern, für die Ladung erforderlichen Strom, usw. unterschiedlich zu allokieren und damit die durch die Ladevorgänge hervorgerufenen Spitzenbelastungen des Energienetzes zu verteilen bzw. zu entzerren.
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Das individuelle Fahrprofil kann über einen vorgegebenen Zeitraum automatisch ermittelt werden. Beispielsweise können zeitabhängig die zurückgelegten Strecken gespeichert werden und daraus kann ermittelt werden, wann eine nächste Fahrt ansteht und welche Entfernung (z.B. bis zu einer nächsten Lademöglichkeit) mit dieser Fahrt voraussichtlich zurückgelegt werden wird. Zusätzlich ist es möglich, gewisse Reserven einzuplanen, so dass z.B. ein Umweg möglich ist oder dass beispielsweise stets ein Rückweg an die heimische Ladestation mitberücksichtigt wird.
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Das Fahrprofil kann z.B. Wochentage, Jahreszeiten, Wettervorhersagen, Terminkalender (der mit dem Fahrzeug assoziierten Nutzer), etc. berücksichtigen. Auch können manuelle Eingaben der Nutzer erfolgen, insbesondere bei unregelmäßigen Fahrten: Beispielsweise kann der Nutzer eine unregelmäßige Fahrt, z.B. "morgen früh um 4:00 Uhr Abfahrt zum Flughafen Köln" dem Fahrzeug (z.B. durch Eingabe in dem Fahrzeug, in einem Terminkalender an einem Arbeitsplatzcomputer oder an einem mobilen Endgerät, z.B. einem sogenannten Smartphone) anzeigen. Somit ermittelt das Fahrzeug bzw. eine Verarbeitungseinheit des Fahrzeugs, aus dem Ziel der Fahrt und dem momentanen Standort und ggf. einer Information, ob am Zielort die Möglichkeit einer Aufladung des Energiespeichers besteht (ggf. kann das Fahrzeug zu diesem Zweck eine Ladestation und einen Stellplatz für die Dauer des Aufenthalts am Kölner Flughafen buchen), einen erforderlichen Ladezustand des Energiespeichers am nächsten Tag um 4:00 Uhr. Beispielsweise kann abhängig vom Wetterbericht und/oder der Außentemperatur der Ladevorgang angepasst werden: Bei kalten Temperaturen oder angekündigtem Schneefall kann automatisch der Energiespeicher früher und auf einen höheren Ladezustand aufgeladen werden, so dass der Nutzer auch kurz vor der geplanten Abfahrt losfahren könnte bzw. auch bei einer wetterbedingten Verzögerung bei glatter Fahrbahn noch ausreichend elektrische Energie gespeichert ist.
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Dies ist ein beispielhaftes Szenario, das nahezu beliebig erweitert werden kann und zeigt, dass auf eine Vielzahl von Lebensumständen und Umgebungsbedingungen geeignet reagiert werden kann. Vorzugsweise umfasst das Elektrofahrzeug bzw. die Verarbeitungseinheit des Elektrofahrzeugs eine Schnittstelle zu den Daten des Nutzers (z.B. einem Terminkalender) und/oder dem Internet (z.B. zur Ermittlung von Temperatur- und/oder Wetterdaten).
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Fahrprofil eines Nutzers migriert werden kann. Hierzu kann z.B. der Nutzer ein Speichermedium in einem neuen oder zuvor von ihm noch nicht genutzten Elektrofahrzeug verwenden, anhand dessen sofort sein Fahrprofil bereitsteht ohne dass das erstmalig benutzte Elektrofahrzeug über den Nutzer Wissen gesammelt haben müsste. Entsprechend ist es möglich, dass das Fahrprofil in dem Fahrzeug, auf einem Speichermedium (das z.B. aus dem Fahrzeug entnehmbar ist) und/oder (verteilt oder zentral) in einem Netzwerk, das zumindest zeitweise mit dem Fahrzeug verbunden ist, abgespeichert wird. Im letztgenannten Fall kann das Fahrprofil einem beliebigen Fahrzeug bekanntgemacht werden. Beispielsweise kann das Elektrofahrzeug das Fahrprofil über eine Kommunikationsschnittstelle (z.B. der Verbindung, die auch für die Kommunikation mit der zentralen Einheit genutzt wird) erhalten und entsprechend das darin gespeicherte Wissen zum Laden des Energiespeichers nutzen. Insbesondere ist es eine Möglichkeit, dass die zentrale Einheit Fahrprofile speichert und/oder bereitstellt. In diesem Fall kann eine manuelle Migration mittels Speichermediums entfallen, die für das Fahrprofil benötigten Daten können aus dem Netzwerk geladen werden und sind somit völlig flexibel für eine Vielzahl von Fahrzeugen abrufbar.
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Das Fahrprofil kann verändert oder modifiziert werden anhand weiterer Fahrten, die der Nutzer durchführt. So ist es möglich, dass eine automatisierte Adaption an neue Fahrmuster erfolgt, ohne dass der Nutzer selbst eingreifen müsste. Die Adaption kann ein lokal in dem Fahrzeug gespeichertes Fahrprofil betreffen oder aber können (ggf. anstatt der lokalen Daten oder auch zusätzlich) in dem Netzwerk gespeicherte Daten aktualisiert werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Nutzer Eingaben vornimmt, um das Fahrprofil anzupassen. Auch kann ein automatisierter Abgleich mit einem elektronischen Terminkalender des Nutzers durchgeführt werden: So enthalten Termine Informationen bezüglich Zeit und Ort; daraus kann automatisiert eine zu erwartende Abfahrtzeit bestimmt werden sowie ein für die Fahrt zu dem Ziel (und ggf. wieder zurück) erforderlicher Ladezustand des Energiespeichers.
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Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Ansatzes ist es, dass die Spitzenbelastungen ausgeglichen werden können ohne dass hierfür aufwändige Vorhersagemodelle und -verfahren nötig sind. Allerdings können natürlich derartige Vorhersagemodelle und -verfahren als zusätzliche Informationen zum Ausgleich der Spitzenbelastungen genutzt werden.
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Somit erlaubt es die hier vorliegende Lösung insbesondere vorhandene (zeitliche) Heterogenität der Fahrprofile für das wiederholte Laden der Energiespeicher zu nutzen. Durch Ausnutzung einer solchen Flexibilität ist es möglich, die Ladekosten für den Fahrzeughalter zu optimieren nahe an ein theoretisch erzielbares Minimum, gleichzeitig aber durch die Heterogenität der Fahrprofile zu vermeiden, dass Lawineneffekte Spitzenlasten für das Energienetz hervorrufen.
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Insbesondere kann anhand der vorstehend aufgeführten Parameter (c) und (b) in Kombination mit (d) als Eingangsgrößen eine aktuelle Flexibilität des Elektrofahrzeugs bzw. dessen Nutzer ermittelt werden.
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Diese Flexibilität kann von dem Agenten verwendet werden, um den Wert und somit einen (Angebots-)Preis für die benötigte Menge elektrischer Energie (bzw. einer von dem Elektrofahrzeug bereitstellbaren Menge elektrischer Energie) zu berechnen. Dieser Preis kann zusammen mit der Mengenangabe an die zentrale Einheit übermittelt werden.
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Wie bereits ausgeführt, kann elektrische Energie von dem Energienetz dem Elektrofahrzeug zum Laden des Energiespeichers bereitgestellt werden als auch das Elektrofahrzeug selbst dem Energienetz elektrische Energie zur Verfügung stellen kann, wenn es diese selbst nicht benötigt. Insofern kann über den Agenten des Elektrofahrzeugs elektrische Energie aktiv angeboten werden. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn in dem Energienetz eine Lastspitze eintritt und das Energienetz diese Lastspitze mit Hilfe der (externen) Energiespeicher der Fahrzeuge ausgleichen kann.
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Hierbei ist vorzugsweise der ermittelte Wert, zu dem das Elektrofahrzeug elektrische Energie in das Energienetz einspeisen würde, mindestens um die Kosten höher, die durch eine entsprechende zusätzliche Beanspruchung des elektrischen Energiespeichers hervorgerufen werden. Beispielsweise beruht eine Wertdifferenz (z.B. Preisdifferenz) zwischen dem Wert zu dem der Agent elektrische Energie aus dem Energienetz bezieht und dem Wert für den er bereit ist, elektrische Energie aus dem Energiespeicher des Fahrzeugs in das Energienetz einzuspeisen, auf den Verschleißkosten, z.B. verursacht durch Lade- und Entladungszyklen des Energiespeichers.
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Somit liefern eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen Werte (Preise) an die zentrale Einheit, zu denen sie elektrische Energie von dem Energienetz beziehen würden und/oder für die sie bereit sind, elektrische Energie in das Energienetz einzuspeisen. Vorzugsweise liefert ein einzelnes Elektrofahrzeug zu einem Zeitpunkt entweder einen Wert für einen Ladevorgang oder einen Wert für eine Bereitstellung elektrischer Energie. Auch ist es möglich, dass ein Elektrofahrzeug zu einem Zeitpunkt einen Wert sowohl für eine Energiemenge zum Laden des Energiespeichers als auch einen Wert für eine Energiemenge, für den es bereit wäre diese Energiemenge in das Energienetz einzuspeisen, an die zentrale Einheit übermittelt.
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Die zentrale Einheit ist daher in der Lage, aus einer Vielzahl an Werten von vielen Fahrzeugen einen aktuellen Preis und eine entsprechende Allokation zu bestimmen bzw. zu entscheiden, welche Energiemengen welchen Fahrzeugen bereitgestellt werden und/oder welche Energiemengen von welchen in das Energienetz rückgespeist werden.
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Damit werden preislich passende Angebote bedient, andere Angebote werden zu dem Zeitpunkt der Entscheidung nicht bedient. Der Vorgang wird z.B. regelmäßig wiederholt, so dass in einem nächsten Durchgang ein Fahrzeug mit einem bis dahin ggf. passenden Angebot bedient werden kann.
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3 zeigt beispielhaft Kurvenverläufe von Werten 301, 302 (oder Preisen) in Abhängigkeit von einer Flexibilität 303.
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Nimmt die Flexibilität 303 ab, d.h. rückt ein Zeitpunkt näher, zu dem der Energiespeicher geladen sein muss, damit der Nutzer mit dem Elektrofahrzeug eine geplante Fahrt durchführen kann, so steigt der Wert 301 der benötigten Energiemenge für das Fahrzeug. Damit fragt der Agent mit zunehmend höherem Preis nach der geforderten Energiemenge bis er den Zuschlag erhält. Da unter Berücksichtigung der Fahrprofile verschiedener Fahrzeuge die Zeitabhängigkeit dieser Werte unterschiedlich ist, entzerrt sich die Belastung des Energienetzes, weil statistisch nicht alle Fahrzeuge zur gleichen Zeit einen unbedingten Ladewunsch anmelden.
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Entsprechendes gilt für den Wert 302 einer Energiemenge, den das Fahrzeug bereit ist, dem Energienetz zur Verfügung zu stellen: Mit abnehmender Flexibilität steigt auch der Wert 302 der bereits in dem Energiespeicher gespeicherten Energie an, weil beispielsweise ein Fahrtantritt bevorsteht und nicht mehr ausreichend Zeit zur Verfügung steht, den Energiespeicher erneut aufzuladen.
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Ein Unterschied 304 zwischen den Werten 301 und 302 kann berücksichtigen, dass die Abgabe von Energie in das Energienetz zusätzliche Kosten verursacht z.B. in Form eines die Lebensdauer des Energiespeichers reduzierenden Entladungsvorgangs (und einen sich daran anschließenden erforderlichen Ladevorgang).
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Hierbei sei angemerkt, dass der exakte Kurvenverlauf dem Agenten des Fahrzeugs überlassen bleiben kann und somit jeder Agent individuell Präferenzen durch eine entsprechende Funktion abbilden kann.
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4 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs für einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs.
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Die Abszisse des Diagramms entspricht einer Zeitachse t und die Ordinate entspricht einem Ladezustand 401 des Energiespeichers. Der Energiespeicher hat einen maximalen Ladezustand 402 und soll zu einem Zeitpunkt 404 mindestens auf einen Ladezustand 405 aufgeladen sein. Dies folgt z.B. aus der oben erläuterten automatisch anhand des Fahrprofils ermittelten nächsten anstehenden Fahrt des Nutzers.
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Beispielhaft ist der Energiespeicher zu Beginn völlig leer. Entsprechend kann der Energiespeicher zu Beginn auch einen anderen, von Null verschiedenen, Ladezustand aufweisen (dies ist in 4 durch einen initialen Ladezustand 413 angedeutet).
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Ein beispielhafter Ladeverlauf 406 zeigt, dass zu einem Zeitpunkt 403 der Energiespeicher so schnell wie möglich aufgeladen wird (insofern zeigt die Steigung der Ladeverlaufs 406 von dem Zeitpunkt 403 bis zu einem Zeitpunkt 410 eine für diesen Energiespeicher maximal zulässige Steigung; dieser Ladevorgang wird auch als "Schnell-Lademodus" bezeichnet). Zu dem Zeitpunkt 410 ist der Energiespeicher somit auf den Ladezustand 402 aufgeladen. Der Ladeverlauf 406 deutet weiterhin an, dass der Energiespeicher auf dem maximalen Ladezustand 402 aufgeladen bleibt, bis das Fahrzeug zu dem Zeitpunkt 404 losfährt. In diesem Beispiel steht also zu dem Zeitpunkt 404 in dem Energiespeicher mehr als die benötigte elektrische Energie 405 bereit (d.h. ein Energieüberschuss aus dem Ladezustand 402 minus des Ladezustands 405).
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Weiterhin ist ein beispielhafter Ladeverlauf 407 dargestellt, der einen spätesten Zeitpunkt 412 zeigt, zu dem mit dem Aufladen des Energiespeichers in dem o.g. "Schnell-Lademodus" begonnen werden kann. Somit ist die Steigung des Ladeverlaufs 406 zwischen den Zeitpunkten 403 und 410 identisch mit der Steigung des Ladeverlaufs 407. Der Ladeverlauf 407 ermöglicht also ein spätmöglichstes Aufladen des Energiespeichers ausgehend von dem Ladezustand 413 auf den Ladezustand 405.
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Hieraus folgt, dass ein Zeitraum 408 von dem Zeitpunkt 403 bis zu dem Zeitpunkt 412 genutzt werden kann, um den Energiespeicher effizient auf den Ladezustand 405 aufzuladen. Auch ist es grundsätzlich möglich, dass die Zeitdauer bis zu dem Zeitpunkt 404 genutzt werden kann, um elektrische Energie dem Energienetz bereitzustellen (sofern ausreichend Energie in dem Energiespeicher gespeichert ist, siehe nachfolgendes Beispiel zu 5).
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Ausgehend von dem in 4 gezeigten Fall und dem initialen Ladezustand 413 zu dem Zeitpunkt 403 gibt der Zeitraum 408 also eine gewisse Flexibilität dahingehend, dass z.B. ein den Energiespeicher schonender Ladevorgang zu einem günstigen Preis durchgeführt wird.
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Hierzu bestimmt z.B. der vorstehend beschriebene Agent des Elektrofahrzeugs zu vorgegebenen Zeitpunkten einen Preis zum Laden des Energiespeichers beispielsweise auf den Ladezustand 405. Zu dem Zeitpunkt 403 ist dieser Preis noch gering, steigt aber mit abnehmender Flexibilität, also mit dem näherkommenden Zeitpunkt 412 als letztmöglichen Zeitpunkt zum Laden des Energiespeichers, an. Die Art des Ansteigens kann dabei gemäß dem in 3 gezeigten Verlauf 301 gegeben sein. Dadurch, dass der Agent der zentralen Einheit schrittweise eine Anforderung mit einem höheren Preis übermittelt, erhält er zu einem Zeitpunkt 411 den Zuschlag z.B. in Form der in 1 gezeigten Bestätigung.
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Der Zeitpunkt 411 liegt weit vor dem Zeitpunkt 412, so dass der Energiespeicher nicht in dem "Schnell-Lademodus" geladen werden muss, sondern in einem schonenden Lademodus 409 langsam geladen werden kann. Insofern weist der Lademodus 409 zwischen einem Zeitpunkt 414 und dem Zeitpunkt 411 eine geringere Steigung auf als der Lademodus 407.
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Beispielhaft erfolgt gemäß dem Lademodus 409 eine Aufladung nur bis zu dem Ladezustand 405, dieser wird dann bis zu dem Zeitpunkt 404 beibehalten. Optional könnte der Ladevorgang auch bis zu dem Zeitpunkt 404 fortgesetzt werden (nicht in 4 dargestellt), so dass zu dem Zeitpunkt 404 der Energiespeicher einen Ladezustand zwischen dem Ladezustand 405 und dem maximalen Ladezustand 402 aufweist. Dies kann z.B. abhängig von einem Preis erfolgen, den der Nutzer zum (weiteren) Aufladen des Energiespeichers bezahlen muss.
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5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs für einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs sowie der anschließenden Rückspeisung von einem Teil der elektrischen Energie in das Energienetz.
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Hinsichtlich des Diagramms, der Funktionalität sowie der Achsbeschriftungen sei insbesondere auf die vorstehenden Ausführungen zu 4 verwiesen.
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Zu dem Zeitpunkt 403 wird der Energiespeicher von seinem initialen Ladezustand 413 aufgeladen und zwar in dem vorstehend erläuterten "Schnell-Lademodus". Es ergibt sich ein Lade- und Entladungsverlauf 501 der nachfolgend erläutert wird.
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Hierbei sei angemerkt, dass auch ein anderer Modus als der "Schnell-Lademodus" zum Aufladen des Energiespeichers verwendet werden kann. Entsprechend ist es möglich, unterschiedliche Modi, d.h. Ladevorgänge mit unterschiedlichen Steigungen, einzusetzen.
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Zu einem Zeitpunkt 503 hat der Energiespeicher den Ladezustand 405 erreicht, der zu dem Zeitpunkt 404 erforderlich ist, um die geplante Fahrt durchzuführen. Somit ergibt sich ab dem Zeitpunkt 503 bis zu dem Zeitpunkt 404 eine Flexibilität (veranschaulicht durch einen Zeitraum 502), die genutzt werden kann, um mittels des Energiespeichers zeitweise Energie in das Energienetz zurückzuspeisen.
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So wird der Energiespeicher zunächst von dem Zeitpunkt 503 bis zu dem Zeitpunkt 410 voll aufgeladen. Ab dem Zeitpunkt 410 bis zu einem Zeitpunkt 504 stellt der Energiespeicher, z.B. zum Ausgleich einer Lastspitze, dem Energienetz Energie bereit. Mit Erreichen des Ladezustands 405 kann diese Bereitstellung abgebrochen werden, da der Agent des Elektrofahrzeugs optional so eingestellt ist, dass der Ladezustand nicht den zu dem Zeitpunkt 404 erforderlichen Ladezustand 405 unterschreiten darf. Alternativ kann entsprechend ein Unterschreiten um eine vorgegebene Menge zugelassen sein, insbesondere kann diese Menge in Abhängigkeit der noch verbleibenden Zeit bis zu dem Zeitpunkt 404 variieren. Vorteilhaft kann es zulässig sein, den Ladezustand 405 zu unterschreiten, wenn noch ausreichend Zeit bleibt, den Energiespeicher rechtzeitig bis zu dem Zeitpunkt 404 wieder auf den Ladezustand 405 aufzuladen.
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Hierbei sei darauf hingewiesen, dass für die Rückspeisung ebenso wie für das Aufladen eine Preisverhandlung zwischen dem Elektrofahrzeug und der zentralen Einheit durchgeführt wird. So übermittelt beispielsweise das Elektrofahrzeug ab dem Zeitpunkt 410 (oder ggf. auch schon früher mit dem Hinweis, dass die angebotene Energie erst zu dem Zeitpunkt 410 angeboten werden kann) eine Anforderung an die zentrale Einheit, in der ein Preis und die bereitstellbare Menge elektrischer Energie enthalten sind. In dem vorliegenden Beispiel bestätigt wegen der Lastspitze die zentrale Einheit die Anforderung und es kommt zu der beschriebenen Rückspeisung. Auch ist es beispielsweise möglich, dass das Aufladen des Energiespeichers unterbrochen wird, um zeitnah elektrische Energie in das Energienetz einzuspeisen. Dies kann z.B. abhängig vom Ladezustand sowie von dem Preis, der von der zentralen Einheit angeboten wird, sein.
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Von dem Zeitpunkt 504 bis zu dem Zeitpunkt 505 wird der Energiespeicher beispielhaft in dem "Schnell-Lademodus" auf den maximalen Ladezustand 402 aufgeladen. Bis zu einem Zeitpunkt 506 erfolgt keine Rückspeisung bzw. nimmt die zentrale Einheit keines der Angebote des Agenten an. Beispielhaft kommt es erst ab dem Zeitpunkt 506 bis zu einem Zeitpunkt 507 wieder zu einer Einspeisung von Energie in das Energienetz. Diesmal ist beispielhaft die bereitgestellte Leistung kleiner, angedeutet durch eine geringere negative Steigung. Auch benötigt die zentrale Einheit ab dem Zeitpunkt 507 keine weitere Energie mehr aus diesem Energiespeicher (hier beispielhaft daran zu erkennen, dass noch nicht der Ladezustand 405 erreicht ist).
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Von dem Zeitpunkt 507 bis zu einem Zeitpunkt 508 wird der Energiespeicher wieder in dem "Schnell-Lademodus" aufgeladen und stellt ab dem Zeitpunkt 508 bis zu dem Zeitpunkt 404 dem Energienetz Energie zur Verfügung. Ab dem Zeitpunkt 404 wird die Rückspeisung unterbrochen, das Elektrofahrzeug beginnt die geplante Fahrt.
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Optional kann zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Energienetz vereinbart sein, dass der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs z.B. unter vorgegebenen Bedingungen eine gewisse Mindestmenge elektrischer Energie (Offset) auf Anfrage dem Energienetz bereitstellen muss. In diesem Szenario kann z.B. beim Laden des Energiespeichers zu dem erforderlichen Ladezustand ein solcher Offset addiert werden, so dass jederzeit eine Entnahme von elektrischer Energie bis zu dem Wert des Offsets aus dem Energiespeicher in das Energienetz möglich ist. Danach ist allerdings sicherzustellen, dass der Energiespeicher wieder auf den Wert des Offsets aufgeladen werden kann. In Ergänzung können Mechanismen vorgesehen sein, die unter bestimmten Bedingungen, z.B. während eines zeitkritischen Ladens des Energiespeichers, um den erforderlichen Ladezustand 405 zu erreichen, eine Rückspeisung aus dem Energiespeicher in das Energienetz verbieten.
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6 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung eines Werts einer in einem Energiespeicher einer mobilen Einheit gespeicherten oder speicherbaren Energiemenge. In einem Schritt 601 wird basierend auf einem Ladezustand des Energiespeichers die gespeicherte oder speicherbare Energiemenge ermittelt. In einem Schritt 602 wird basierend auf einem Mobilitätsprofil der mobilen Einheit ein Wert für die Energiemenge ermittelt wird und in einem Schritt 603 wird der Wert für die Energiemenge einer zentralen Einheit bereitgestellt, z.B. an die zentrale Einheit übermittelt oder von dieser aktiv angefordert.
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In einem Schritt 604 ermittelt die zentrale Einheit z.B. basierend auf einer Vielzahl von Informationen unterschiedlicher mobiler Einheiten und/oder einer Lastsituation des Energienetzes oder anderen Kriterien, ob abhängig von der Art der Anforderung der mobilen Einheit
- – für den ermittelten Wert Energie von der mobilen Einheit bezogen werden soll oder
- – ob für den ermittelten Wert der mobilen Einheit Energie bereitgestellt werden kann.
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Ist dies der Fall, so findet in einem Schritt 605 der Energietransfer statt, ansonsten wird zu einem Schritt 606 verzweigt, es findet kein Energietransfer statt. Die Schritte des Verfahrens, insbesondere ab Schritt 602 können (z.B. im Anschluss zu dem Schritt 606) iterativ zu vorgegebenen Zeiten, z.B. alle paar Minuten oder alle 15 Sekunden, durchgeführt werden, wobei abhängig von dem Mobilitätsprofil ein geänderter Wert ermittelt werden kann, der ggf. dann zu einem Energietransfer führt. Beispielsweise kann nach einem erfolgreichen Energietransfer zu Schritt 601 verzweigt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das mindestens eine gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Dietz: Simulation-based Analysis of Vehicle-to-Grid Potential of Electric Vehicles, Master Thesis, 2010, Seiten 13 bis 20 [0005]
- A. Peças Lopes, F. J. Soares, P. M. Almeida, M. Moreira da Silva: Smart Charging Strategies for Electric Vehicles: Enhancing Grid Performance and Maximizing the Use of Variable Renewable Energy Resources, EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium, 2009 [0007]
