DE102018132187A1 - Verfahren, Vorrichtung und Fortbewegungsmittel zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes durch ein Fortbewegungsmittel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Fortbewegungsmittel zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes (60) durch ein Fortbewegungsmittel (80). Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln einer Position des Fortbewegungsmittels (80) mittels einer ersten Sensorik (30) des Fortbewegungsmittels (80), Ermitteln von Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) mittels einer zweiten Sensorik (56) des Fortbewegungsmittels (80), Erstellen eines Datensatzes umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) und die Position des Fortbewegungsmittels (80), und Senden des Datensatzes mittels einer Drahtloskommunikationsvorrichtung (40) des Fortbewegungsmittels (80).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Fortbewegungsmittel zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes durch ein F ortbewegungsm ittel.
  • Aus dem Stand der Technik sind elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel bekannt, deren elektrische Energiespeicher in Form von Batterien u.a. an dedizierten Ladestationen und/oder an herkömmlichen Haushaltssteckdosen aufgeladen werden können. Solche modernen Fortbewegungsmittel verfügen darüber hinaus häufig über Drahtloskommunikationsvorrichtungen zum Herstellen unterschiedlicher Drahtloskommunikationsverbindungen (z.B. Mobilfunk, WLAN, usw.) mit einem jeweiligen Umfeld der Fortbewegungsmittel. Ferner umfassen moderne Fortbewegungsmittel i.d.R. auch ein oder mehrere Systeme zur Umfelderfassung der Fortbewegungsmittel, deren Ausgangssignale beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen und/oder Systemen für einen vollautomatisierten Fahrbetrieb der Fortbewegungsmittel verwendet werden können.
  • Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Stromnetze bekannt, aus welchen von einer Mehrzahl von Stromverbrauchern nicht nur elektrische Energie entnommen, sondern in die auch elektrische Energie lokaler Stromerzeuger (z.B. Photovoltaikanlagen, Windenergieanlagen usw.) eingespeist werden kann. Durch das Entnehmen bzw. Einspeisen elektrischer Energie aus bzw. in die Stromnetze können sich vordefinierte Netzkenngrößen der Stromnetze außerhalb ihrer Toleranzbereiche bewegen, wodurch eine Funktionalität von Stromverbrauchern innerhalb der Stromnetze beeinträchtigt werden kann. Eine Kompensation von Abweichungen der vordefinierten Netzkenngrößen erfordert eine im Wesentlichen lückenlose Erfassung der Netzkenngrößen in allen Stromnetzen bzw. Teilnetzen der Stromnetze.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Fortbewegungsmittel zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes durch ein Fortbewegungsmittel bereitzustellen.
  • Die Lösung der vorstehend identifizierten Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes durch ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Das Stromnetz kann ein Verbundnetz oder ein Inselnetz zur Versorgung einer Mehrzahl von Verbrauchern mit entsprechenden landespezifischen elektrischen Spannungen und Netzfrequenzen darstellen, in welches durch einen oder mehrere Energieversorger elektrische Energie eingespeist wird. Darüber hinaus kann in das Stromnetz elektrische Energie lokaler Energieerzeuger eingespeist werden. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug oder ein elektrisch angetriebenes Luftfahrzeug/Flugzeug oder ein elektrisch angetriebenes Wasserfahrzeug sein. Das Fortbewegungsmittel kann bevorzugt eine Batterie zur Versorgung des Antriebsstrangs des Fortbewegungsmittels mit elektrischer Energie umfassen. Des Weiteren kann das Fortbewegungsmittel eingerichtet sein, elektrische Energie von einer externen Ladestation zum Laden der Batterie entgegenzunehmen. Hierfür kann das Fortbewegungsmittel über ein On-Board-Ladegerät verfügen, welches eingerichtet ist, einen Schnellladevorgang mittels eines DC-Ladevorgangs und/oder einen Ladevorgang mittels eines AC-Ladevorgangs durchzuführen.
  • In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Position des Fortbewegungsmittels mittels einer ersten Sensorik des Fortbewegungsmittels ermittelt. Die erste Sensorik kann beispielsweise ein GPS-Sensor eines Bordcomputersystems und/oder eines anderen Steuergerätes des Fortbewegungsmittels sein. Die hier und nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte können durch eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung des Fortbewegungsmittels ausgeführt werden, welche bevorzugt einen Dateneingang und einen Datenausgang umfasst und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden ist. Durch eine direkte und/oder indirekte (z.B. über das Bordcomputersystem) informationstechnische Anbindung des GPS-Sensors an den Dateneingang der Auswerteeinheit, ist die Auswerteeinheit in der Lage, auf Basis von GPS-Signalen des GPS-Sensors die Position des Fortbewegungsmittels zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Position des Fortbewegungsmittels auch auf Basis eines Odometrieverfahrens unter Verwendung von Informationen über Raddrehzahlen, Radumfänge, Lenkwinkel, eine Fahrgestellgeometrie und ggf. weitere geeignete Einflussgrößen des Fortbewegungsmittels bestimmt werden. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Position des Fortbewegungsmittels auch auf Basis einer WLAN-Ortung, einer GSM-Ortung und auch auf Basis weiterer Ortungsverfahren ermittelt werden. Ein Ergebnis des Ermittelns der Position des Fortbewegungsmittels kann bevorzugt in der an die Auswerteeinheit angebunden Speichereinheit für eine nachgelagerte Verarbeitung gespeichert werden.
  • In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes mittels des Fortbewegungsmittels ermittelt. Das Ermitteln der Informationen repräsentierend Netzkenngrößen wird bevorzugt vor und/oder während und/oder nach einem Ladevorgang des Fortbewegungsmittels durchgeführt, wobei das Fortbewegungsmittel zu einem jeweiligen Zeitpunkt für das Ermitteln elektrisch mit dem Stromnetz verbunden ist. Die elektrische Anbindung des Fortbewegungsmittels an das Stromnetz kann zum Beispiel über eine an das Stromnetz elektrisch angebundene Ladestation erfolgen, welche eingerichtet ist, das Fortbewegungsmittel mit einer für das Fortbewegungsmittel geeigneten Spannung und einem für das Fortbewegungsmittel geeigneten Ladestrom zu versorgen. Alternativ oder zusätzlich zum Verwenden einer Ladestation kann das Fortbewegungsmittel auch elektrisch mit einer herkömmlichen Haushaltssteckdose verbunden werden. Die über die Ladestation und/oder über die Haushaltssteckdose bereitgestellt elektrische Energie kann im Fortbewegungsmittel zum Beispiel durch das On-Board-Ladegerät des Fortbewegungsmittels entgegengenommen werden, im Ladegerät ggf. einer Spannungskonvertierung unterzogen und für einen Ladevorgang der Batterie des Fortbewegungsmittels genutzt werden. Das On-Board-Ladegerät und/oder ein Batteriemanagementsystem der Batterie des Fortbewegungsmittels können informationstechnisch mit einer zweiten Sensorik des On-Board-Ladegeräts und/oder des Batteriemanagementsystems verbunden sein, welche eingerichtet ist, die Netzkenngrößen des Stromnetzes zu erfassen. Die auf diese Weise gewonnenen Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes können u.a. Informationen über eine Netzspannung und/oder eine Welligkeit der Netzspannung und/oder eine Netzfrequenz und/oder eine Phasenschieflast und/oder eine Phasenlage des Stromnetzes umfassen. Das On-Board-Ladegerät und/oder das Batteriemanagementsystem können über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels informationstechnisch mit der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit verbunden sein, so dass die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes an die Auswerteeinheit übertragen werden können. Die Auswerteeinheit kann diese Informationen wiederum in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit ablegen. Indem die Netzkenngrößen wie oben beschrieben vor und/oder während und/oder nach einem Ladevorgang des Fortbewegungsmittels ermittelt werden, können darüber hinaus Informationen über eine Belastung bzw. Beeinflussung des Stromnetzes durch das Fortbewegungsmittel selbst ermittelt werden, indem die Netzkenngrößen des Stromnetzes mittels des On-Board-Ladegeräts und/oder des Batteriemanagementsystems beispielsweise vor und während des Ladevorgangs ermittelt werden. Anhand von Unterschieden zwischen den zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Netzkenngrößen kann entsprechend einen Einfluss des Fortbewegungsmittels auf das Stromnetz bestimmt werden.
  • Für den Fall, dass das Fortbewegungsmittel über eine Haushaltssteckdose mit elektrischer Energie des Stromnetzes versorgt wird, ist es vorteilhaft, die zweite Sensorik im Bereich einer Eingangsstufe des On-Board-Ladegeräts und/oder einer Batterieversorgungsschaltung der Batterie anzuordnen, um eine eventuelle Beeinflussung der zu messenden Netzkenngrößen des Stromnetzes, zum Beispiel durch Glättungs- und/oder Siebschaltungen dieser Vorrichtungen, zu vermeiden. Für den Fall, dass das Fortbewegungsmittel über eine Ladestation mit elektrischer Energie des Stromnetzes versorgt wird, kann es erforderlich sein, die Netzkenngrößen in einer Eingangsstufe der Ladestation zu ermitteln, da die Ladestation dem Fortbewegungsmittel ggf. eine bereits aufbereitete elektrische Energie (z.B. durch eine Glättungsschaltung usw.) zur Verfügung stellt. In diesem Fall kann die zweite Sensorik alternativ oder zusätzlich in der Ladestation vorgesehen werden, um oben genannte Netzkenngrößen innerhalb der Ladestation ermitteln zu können. Die Informationen repräsentierend die Netzkenngrößen können anschließend in Form analoger und/oder digitaler Daten von der Ladestation an das Fortbewegungsmittel übertragen werden. Zu diesem Zweck kann ein zur Herstellung einer elektrischen Verbindung verwendetes Ladekabel zwischen dem Fortbewegungsmittel und der Ladestation neben einem Leistungskabel eine zusätzliche Datenleitung umfassen, welche eingerichtet ist, die Ladestation und das Fortbewegungsmittel informationstechnisch miteinander zu verbinden. Alternativ oder zusätzlich können die von der Ladestation zu übertragenden Daten mittels einer geeigneten Signalmodulation auch über das Leistungskabel selbst an das Fortbewegungsmittel übertragen werden, wodurch die zusätzliche Datenleitung entfallen kann.
  • In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit ein Datensatz umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes und die Position des Fortbewegungsmittels erstellt. Zu diesem Zweck kann die Auswerteeinheit diese zuvor ermittelten Informationen aus der Speichereinheit auslesen und in einem jeweiligen Datensatz zusammenfassen. Hier ist es möglich, dass die Auswerteeinheit zeitlich korrespondierende Informationen über die Position des Fortbewegungsmittels und Informationen repräsentierend Netzkenngrößen im Datensatz fest miteinander verknüpft, oder die jeweiligen Informationen ohne Berücksichtigung einer zeitlichen Übereinstimmung immer dann zum Datensatz hinzufügt, wenn mindestens eine dieser Größen aktualisiert wird. Indem beim Ermitteln der jeweiligen Informationen stets ein korrespondierender Zeitstempel repräsentierend einen jeweiligen Ermittlungszeitpunkt der Informationen mit den jeweiligen Informationen verknüpft wird, können zeitlich korrespondierende Informationen auch im Zuge einer nachgelagerten Verarbeitung einander zugeordnet werden.
  • In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Datensatz mittels einer Drahtloskommunikationsvorrichtung des Fortbewegungsmittels gesendet. Die Drahtloskommunikationsvorrichtung kann beispielsweise Bestandteil eines Telematik-Steuergerätes des Fortbewegungsmittels sein, welches eingerichtet ist, eine Mobilfunk- und/oder eine Bluetooth- und/oder eine WLAN-Verbindung herzustellen und ggf. weitere Verbindungen herzustellen. Die Drahtloskommunikationsvorrichtung kann darüber hinaus auch ein eigenständiges Steuergerät oder Bestanteil weiteren Steuergerätes sein. Mittels einer informationstechnischen Verbindung des Datenausgangs der Auswerteeinheit mit der Drahtloskommunikationsvorrichtung ist die Auswerteeinheit in der Lage, den Datensatz an die Drahtloskommunikationsvorrichtung des Fortbewegungsmittels übertragen, welche diese im Ansprechen darauf in ein Umfeld des Fortbewegungsmittels aussenden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass oben beschriebenen Verfahrensschritte bevorzugt wiederkehrend (zum Beispiel in vordefinierten zeitlichen Abständen) mittels der Auswerteeinheit ausgeführt werden, um auf diese Weise insbesondere auch zeitliche Veränderungen der Netzkenngrößen des Stromnetzes ermitteln zu können. Dementsprechend kann die Auswerteeinheit ein wiederkehrendes Senden der ermittelten Informationen repräsentierend Netzkenngrößen mittels der Drahtloskommunikationsvorrichtung veranlassen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die gesendeten Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes in einem weiteren Verfahrensschritt durch einen externen Server empfangen werden. Für einen Empfang der gesendeten Informationen kann der Server, welcher beispielsweise ein Backend eines Herstellers des Fortbewegungsmittels und/oder eines das Stromnetz betreibenden Energieversorgers darstellt, ebenfalls über eine entsprechende Drahtloskommunikationsvorrichtung verfügen. Alternativ oder zusätzlich kann der Server die vom Fortbewegungsmittel gesendeten Daten auch drahtgebunden von einem Access-Point eines Mobilfunknetzes und/oder WLAN-Netzes empfangen. Sofern die Informationen über die Position des Fortbewegungsmittels und die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen nicht bereits durch die Auswerteeinheit selbst in eine zeitliche Übereinstimmung gebracht wurden, kann dies auf Basis der mit den Informationen verknüpften Zeitstempeln entsprechend durch den Server erfolgen. Mittels einer Mehrzahl empfangener, unterschiedlicher Datensätze kann der Server in einem weiteren Verfahrensschritt eine Stromnetzqualitätskarte auf Basis der Netzkenngrößen und jeweiliger korrespondierender Positionen erstellen und in einer Datenbank des Servers speichern. Die Mehrzahl von Datensätzen kann sowohl durch ein und dasselbe Fortbewegungsmittel, als auch durch eine Mehrzahl weiterer, am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligter Fortbewegungsmittel erstellt und an den Server übertragen werden. Die Stromnetzqualitätskarte erlaubt nachfolgend eine automatisierte und/oder manuelle Bewertung einer Qualität bzw. einer Leistungsfähigkeit eines jeweiligen Stromnetzes bzw. Teilnetzes und somit auch eine Identifizierung potentieller Schwachstellen in einzelnen Bereichen des Stromnetzes oder im gesamten Stromnetz.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann in einem weiteren Verfahrensschritt durch den Energieversorger in Abhängigkeit der Stromnetzqualitätskarte eine Energieeinspeisung in das Stromnetz gesteuert werden. D. h., dass der Energieversorger auf Basis der in der Stromnetzqualitätskarte enthaltenen Informationen in die Lage versetzt wird, durch ein entsprechendes Lastmanagement unterschiedliche Maßnahmen zur Kompensation von unerwünschten Schwankungen einer oder mehrerer der Netzkenngrößen einzuleiten, um das Stromnetz entsprechend zu stabilisieren und somit eine Qualität des Stromnetzes aufrechtzuerhalten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Stromnetzqualitätskarte und/oder eine mit der Position des Fortbewegungsmittels korrespondierende Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte durch den Server ausgesendet und im Fortbewegungsmittel empfangen. Dies kann beispielsweise über dieselbe Drahtloskommunikationsverbindung erfolgen, mittels welcher die Datensätze vom Fortbewegungsmittel an den Server übertragen werden. Die empfangene Stromnetzqualitätskarte oder die Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte kann mittels der Auswerteeinheit wiederum in der Speichereinheit für eine spätere Verwendung abgelegt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mittels der Auswerteeinheit ein Zeitpunkt und/oder einen Ladestrom und/oder eine Position des Fortbewegungsmittels für einen Ladevorgang des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit der Stromnetzqualitätskarte oder der Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte angepasst. Mit anderen Worten kann das Fortbewegungsmittel und/oder ein Benutzer des Fortbewegungsmittels auf Basis dieser Informationen in die Lage versetzt werden, einen Ladevorgang des Fortbewegungsmittels an eine aktuelle Qualität des Stromnetzes anzupassen, so dass das Fortbewegungsmittel zum Beispiel nicht in einem Teil des Stromnetzes geladen wird, welcher bereits einer starken Belastung unterliegt (z.B. durch eine Mehrzahl stromverbrauchender Haushalte und/oder Industrieanalagen usw.). Auch durch eine Wahl des Zeitpunktes für den Ladevorgang und durch die Wahl einer Höhe eines Ladestroms kann somit eine zusätzliche Belastung eines bereits stark belasteten Stromnetzes vermieden werden. Dies kann u.a. derart umgesetzt werden, dass dem Benutzer des Fortbewegungsmittels auf Basis der Stromnetzqualitätskarte im bzw. durch das Fortbewegungsmittel u.a. eine Ladeempfehlung für einen geeigneten Ladeort, einen Ladestrom, eine Ladedauer und einen Ladezeitraum unterbreitet wird. Diese Empfehlung kann beispielsweise in einem Display des Fortbewegungsmittels und/oder in einem tragbaren mobilen Endgerät des Benutzers (z.B. Smartphone, Tablet-Computer, Smart-Watch, usw.) zur Anzeige gebracht werden, welches mit dem Fortbewegungsmittel informationstechnisch gekoppelt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Empfehlung auch durch den Server selbst ermittelt und an das Fortbewegungsmittel bzw. das mobile Endgerät des Benutzers übertragen werden. Darüber hinaus kann eine solche Empfehlung mit einem durch den Energieversorger betriebenen Anreizsystem gekoppelt sein, so dass dem Benutzer des Fortbewegungsmittels bei einer Wahrnehmung der Ladeempfehlung beispielsweise eine Gutschrift auf einem Benutzerkonto gutgeschrieben wird, so dass eine Wahrscheinlichkeit für ein Einhalten der Ladeempfehlung durch den Benutzer entsprechend erhöht werden kann.
  • Da sich die Netzkenngrößen des Stromnetzes nicht nur durch eine Energieentnahme von Verbrauchern im Stromnetz in ungünstige Bereiche verschieben können, sondern auch durch lokale Energieerzeuger (z.B. Photovoltaikanlangen, Windenergieanlagen, usw.) ungünstig beeinflusst werden können, kann es von Vorteil sein, dem Datensatz zusätzlich aktuelle Informationen über eine Umgebungshelligkeit im Umfeld des Fortbewegungsmittels hinzuzufügen. Die Umgebungshelligkeit kann beispielsweise mittels eines Lichtsensors des Fortbewegungsmittels ermittelt und an die Auswerteeinheit des Fortbewegungsmittels übertragen werden. Durch Senden der Informationen über die Umgebungshelligkeit an den Server kann dieser eine voraussichtliche Energieeinspeisung in das Stromnetz durch Photovoltaikanlagen im Umfeld des Fortbewegungsmittels abschätzen und diesen Schätzwert bei der Steuerung der Energieeinspeisung in das Stromnetz entsprechend berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich kann der Datensatz auch Informationen über eine Kapazität einer Batterie des Fortbewegungsmittels und/oder einen aktuellen Ladezustand der Batterie und/oder einen aktuellen Ladestrom der Batterie und/oder einen aktuellen Lademodus (z.B. AC-Ladevorgang oder DC-Ladevorgang) der Batterie und/oder ein aktuelles Datum und/oder eine aktuelle Uhrzeit umfassen. Diese Informationen können durch den Server beim Ermitteln der Ladeempfehlung für das Fortbewegungsmittel und/oder beim Erstellen der Stromnetzqualitätskarte entsprechend zusätzlich vorteilhaft berücksichtigt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Information über weitere Stromverbraucher und/oder lokale Stromerzeuger im Umfeld des Fortbewegungsmittels ermittelt. Dies kann zum Beispiel auf Basis eines Umfeldsensors des Fortbewegungsmittels durchgeführt werden. Der Umfeldsensor kann beispielsweise eine Kamera, ein LIDAR-Sensor, oder ein weiterer Sensor des Fortbewegungsmittels sein. Durch eine informationstechnische Anbindung des Umfeldsensors an die erfindungsgemäße Auswerteeinheit kann die Auswerteeinheit zusätzlich eingerichtet sein, insbesondere solch weitere Fortbewegungsmittel im Umfeld des Fortbewegungsmittels zu ermitteln, die im Bereich einer Ladestation verortet und bevorzugt mit der Ladestation verbunden sind. Des Weiteren können auch Photovoltaikanlagen auf Dächern oder an anderen Positionen im Umfeld des Fortbewegungsmittels durch den Umfeldsensor erfasst und durch die Auswerteeinheit ermittelt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt werden diese zusätzlichen Informationen als Teil des Datensatzes oder als separates Datenpaket an den Server übertragen. Der Server kann die Informationen anschließend analog zu obiger Beschreibung entsprechend berücksichtigen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der durch das Fortbewegungsmittel gesendete Datensatz nicht nur vom Server, sondern zusätzlich von weiteren Fortbewegungsmitteln empfangen und angewendet. D. h., dass die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen und ggf. weitere, in den vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung beschriebene Informationen, zwischen den Fortbewegungsmitteln direkt ausgetauscht werden können (Car2Car), um geeignete Ladeorte, Ladeströme, Ladezeitpunkte zusätzlich zum Server ermitteln zu können. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Server aufgrund einer unzureichenden Drahtloskommunikationsverbindung an einer aktuellen Position des Fortbewegungsmittels nicht erreichbar ist, oder wenn die Aktualisierungsintervalle des Servers aus unterschiedlichen Gründen zu groß sein sollten. Zusätzlich können weitere Datensätze durch die weiteren Fortbewegungsmittel erstellt, gesendet und durch das Fortbewegungsmittel empfangen werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes durch ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, einen Dateneingang und ein Datenausgang. Die Auswerteeinheit kann als Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet sein und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden sein, in welcher u.a. von der Auswerteinheit empfangene Daten und/oder durch die Auswerteeinheit berechnete Daten abgelegt werden können. Die Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kann mittels eines die Verfahrensschritte implementierenden Computerprogramms umgesetzt werden, welches durch die Auswerteeinheit ausgeführt wird. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, in Verbindung mit dem Dateneingang eine Position des Fortbewegungsmittels mittels einer ersten Sensorik des Fortbewegungsmittels, die insbesondere ein GPS-Sensor sein kann, zu ermitteln. Ferner ist die Auswerteeinheit in Verbindung mit dem Dateneingang eingerichtet, Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes mittels einer zweiten Sensorik des Fortbewegungsmittels zu ermitteln. Die zweite Sensorik kann beispielsweise eine Sensorik eines Ladegeräts des Fortbewegungsmittels und/oder eine Sensorik eines Batteriemanagementsystems einer Batterie des Fortbewegungsmittels sein. Darüber hinaus ist die Auswerteeinheit eingerichtet, einen Datensatz umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes und die aktuelle Position des Fortbewegungsmittels zu erstellen. In Verbindung mit dem Datenausgang ist die Auswerteeinheit weiter eingerichtet, den Datensatz mittels einer Drahtloskommunikationsvorrichtung des Fortbewegungsmittels zu senden. Die Drahtloskommunikationsvorrichtung kann insbesondere ein Bestandteil eines Telematik-Steuergeräts des Fortbewegungsmittels sein.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches eine Vorrichtung gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt umfasst. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erst- und zweitgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
    • 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • 2 eine schematische Übersicht über Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel; und
    • 3 ein Beispiel für einen Betrieb eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels in Verbindung mit einem Stromnetz.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes 60 durch ein Fortbewegungsmittel 80. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines an eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit 10 des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch angebundenen GPS-Sensors 30 des Fortbewegungsmittels 80 eine Position des Fortbewegungsmittels 80 ermittelt. Die Auswerteeinheit 10 ist hier ein Mikrocontroller mit einer internen Speichereinheit 20 zum Ablegen durch die Auswerteeinheit 10 empfangener und berechneter Daten. Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes 60 mittels einer zweiten Sensorik 56 eines On-Board-Ladegerätes 52 des Fortbewegungsmittels 80 ermittelt, während das Fortbewegungsmittel 80 elektrisch mit einer Ladestation 54 verbunden ist. Ein Ladevorgang einer Batterie 50 des Fortbewegungsmittels 80 durch das On-Board-Ladegerät 52 sei zu diesem Zeitpunkt noch nicht gestartet. Mittels der zweiten Sensorik 56 erfasst das On-Board-Ladegerät 52 eine aktuelle Netzspannung, eine Welligkeit der Netzspannung, eine Netzfrequenz, eine Phasenschieflast und eine Phasenlage des Stromnetzes 60. im Schritt 300 wird mittels der Auswerteeinheit 10 ein Datensatz umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes 60, die damit korrespondierende Position des Fortbewegungsmittels 80 und einen aktuellen Zeitstempel erstellt und in der Speichereinheit 20 abgelegt. Im Schritt 400 wird der Datensatz mittels einer Mobilfunkeinheit 40 des Fortbewegungsmittels 80 an einen externen Server 70 eines das Stromnetz 60 betreibenden Energieversorgers 65 übertragen. Im Schritt 500 werden die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes 60 mittels des Servers 70 empfangen. Im Ansprechen darauf erstellt der Server 70 des Energieversorgers 65 im Schritt 550 eine Stromnetzqualitätskarte auf Basis der empfangenen Netzkenngrößen der jeweiligen korrespondierenden Positionen und den Zeitstempeln. Im Schritt 580 verwendet der Server 70 des Energieversorgers 65 die in der Stromnetzqualitätskarte enthaltenen Informationen, um ein Lastmanagement für das Stromnetz 60 an aktuelle Gegebenheiten anzupassen. Im Schritt 600 wird eine mit der aktuellen Position des Fortbewegungsmittels 80 korrespondierende Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte vom Server 70 an das Fortbewegungsmittel 80 übertragen und vom Fortbewegungsmittel 80 mittels der Mobilfunkeinheit 40 empfangen. Die Auswerteeinheit 10 verschiebt im Schritt 650 einen aktuell vorgesehenen Ladevorgang für die Batterie 50 des Fortbewegungsmittels 80 aufgrund der in der Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte enthaltenen Informationen auf einen späteren Zeitpunkt, da das Stromnetz 60 im Bereich des Fortbewegungsmittels 80 durch eine Stromaufnahme stationärer Stromverbraucher 90 im Stromnetz 60 bereits stark belastet ist. Im Schritt 700 ermittelt die Auswerteeinheit 10 auf Basis einer Kamera 35 des Fortbewegungsmittels 80 eine Windenergieanlage im Umfeld des Fortbewegungsmittels 80. Durch eine Auswertung der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorblätter der Windenergieanalage stellt die Auswerteeinheit 10 fest, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit aufgrund eines zunehmenden Windes stetig erhöht. Diese Information wird im Schritt 750 ebenfalls an den Server 70 übertragen, woraus dieser eine Kompensationsmöglichkeit der aktuell erhöhten Energieentnahme durch die stationären Stromverbraucher 90 durch die zusätzliche Energieeinspeisung der Windenergieanlage ermittelt. Diese Information wird anschließend in Form einer aktualisierten Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte an das Fortbewegungsmittel 80 übertragen, woraufhin dieses den zunächst auf einen späteren Zeitpunkt verschobenen Ladevorgang für die Batterie 50, aufgrund der Stabilisierung der Energieversorgung durch die Windenergieanlage, vorzeitig beginnen kann.
  • 2 zeigt eine schematische Übersicht über Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80, welches über eine Ladestation 54 elektrisch mit einem Stromnetz 60 verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit 10, die hier ein Mikrocontroller ist, mit einem Dateneingang 12 und einen Datenausgang 14. Die Auswerteeinheit 10 ist informationstechnisch mit einer externen Speichereinheit 20 verbunden. Mittels des Dateneingangs 12 ist die Auswerteeinheit 10 über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels 80 mit einem GPS-Sensor 30, einer Kamera 35 und einem On-Board-Ladegerät 52 informationstechnisch verbunden. Auf Basis des GPS-Sensors 30 ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, eine aktuelle Position des Fortbewegungsmittels 80 zu ermitteln. Auf Basis der in Fahrtrichtung des Fortbewegungsmittels 80 ausgerichteten Kamera 35 ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, weitere Fortbewegungsmittel 85 im Umfeld des Fortbewegungsmittels 80 zu ermitteln, die ebenfalls elektrisch mit dem Stromnetz 60 verbunden sind. Auf Basis des On-Board-Ladegerätes 52 ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, Netzkenngrößen des Stromnetzes 60 zu ermitteln. Des Weiteren ist das On-Board-Ladegerät 52 elektrisch mit einer Batterie 50 eines Antriebsstrangs des Fortbewegungsmittels 80 verbunden und eingerichtet, die Batterie 50 mittels einer durch die Ladestation 54 bereitgestellten elektrischen Energie zu laden. Außerdem ist die Auswerteeinheit 10 mittels des Datenausgangs 14 informationstechnisch mit einer Mobilfunkeinheit 40 verbunden. Mittels der Mobilfunkeinheit 40 ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, Informationen repräsentierend die ermittelten Netzkenngrößen über eine Mobilfunkverbindung 45 des Fortbewegungsmittels 80 an einen externen Server 70 eines Energieversorgers 65 des Stromnetzes 60 zu übertragen.
  • 3 zeigt ein Beispiel für einen Betrieb eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels 80 in Verbindung mit einem Stromnetz 60. Das Stromnetz 60 wird von einem Energieversorger 65 mit elektrischer Energie versorgt. Über eine an das Stromnetz 60 angeschlossene Ladestation 54 ist ein erfindungsgemäßes Fortbewegungsmittel 80 elektrisch mit dem Stromnetz 60 verbunden. Im unmittelbaren Umfeld der Ladestation 54 befindet sich eine weitere Ladestation 54, welche ebenfalls an das Stromnetz 60 angeschlossen ist und welche ein weiteres Fortbewegungsmittel 85 mit elektrischer Energie des Stromnetzes 60 versorgt. Darüber hinaus ist eine Mehrzahl stationärer Stromverbraucher 90 an das Stromnetz 60 angeschlossen, welche Netzkenngrößen des Stromnetzes 60 ungünstig beeinflussen können. Sowohl das Fortbewegungsmittel 80, als auch das weitere Fortbewegungsmittel 85 ermitteln während jeweiliger Ladevorgänge von (nicht gezeigten) Batterien 50 der Fortbewegungsmittel 80, 85, aktuelle Informationen über Netzkenngrößen des Stromnetzes 60. Diese Informationen werden anschließend mittels jeweiliger (nicht gezeigter) Mobilfunkeinheiten 40 der Fortbewegungsmittel 80, 85 an einen Server 70 des Energieversorgers 65 übertragen. Dieser wertet die Informationen in geeigneter Weise aus und passt ein Lastmanagement für das Stromnetz 60 in Abhängigkeit einer daraus ermittelten aktuellen Qualität des Stromnetzes 60 entsprechend an.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Auswerteeinheit
    12
    Dateneingang
    14
    Datenausgang
    20
    Speichereinheit
    30
    GPS-Sensor
    35
    Kamera
    40
    Mobilfunkeinheit
    45
    Mobilfunkverbindung
    50
    Batterie
    52
    On-Board-Ladegerät
    54
    Ladestation
    56
    zweite Sensorik
    60
    Stromnetz
    65
    Energieversorger
    70
    Server
    80
    Fortbewegungsmittel
    85
    weiteres Fortbewegungsmittel
    90
    stationärer Stromverbraucher
    100 - 500
    Verfahrensschritte

Claims (11)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes (60) durch ein Fortbewegungsmittel (80) umfassend die Schritte: • Ermitteln (100) einer Position des Fortbewegungsmittels (80) mittels einer ersten Sensorik (30) des Fortbewegungsmittels (80), • Ermitteln (200) von Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) mittels einer zweiten Sensorik (56) des Fortbewegungsmittels (80), • Erstellen (300) eines Datensatzes umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) und die Position des Fortbewegungsmittels (80), und • Senden (400) des Datensatzes mittels einer Drahtloskommunikationsvorrichtung (40) des Fortbewegungsmittels (80).
  2. Verfahren nach Anspruch 1 weiter umfassend • Empfangen (500) der Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) in einem externen Server (70), und • Erstellen (550) einer Stromnetzqualitätskarte auf Basis der Netzkenngrößen und jeweiliger korrespondierender Positionen durch den externen Server (70).
  3. Verfahren nach Anspruch 2 weiter umfassend Steuern (580) einer Energieeinspeisung in das Stromnetz (60) in Abhängigkeit der Stromnetzqualitätskarte durch einen Energieversorger (65).
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 weiter umfassend • Empfangen (600) der Stromnetzqualitätskarte oder einer mit der Position des Fortbewegungsmittels (80) korrespondierenden Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte im Fortbewegungsmittel (80), und • Anpassen (650) eines Zeitpunktes und/oder eines Ladestroms und/oder einer Position des Fortbewegungsmittels (80) für einen Ladevorgang des Fortbewegungsmittels (80) in Abhängigkeit der Stromnetzqualitätskarte oder der Teilmenge der Stromnetzqualitätskarte.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (200) der Informationen repräsentierend Netzkenngrößen vor und/oder während und/oder nach einem Ladevorgang des Fortbewegungsmittels (80) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen Informationen über • eine Netzspannung, und/oder • eine Welligkeit der Netzspannung, und/oder • eine Netzfrequenz, und/oder • eine Phasenschieflast, und/oder • eine Phasenlage des Stromnetzes (60) umfassen.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Datensatz zusätzlich Informationen über • eine aktuelle Umgebungshelligkeit im Umfeld des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • eine Kapazität einer Batterie (50) des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • einen aktuellen Ladezustand der Batterie (50), und/oder • einen aktuellen Ladestrom der Batterie (50), und/oder • einen aktuellen Lademodus der Batterie (50), und/oder • ein aktuelles Datum und/oder eine aktuelle Uhrzeit umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend • Ermitteln (700) einer Information über weitere Stromverbraucher (90) und/oder weiterer Stromerzeuger im Umfeld des Fortbewegungsmittels (80), und • Senden der Information (750) über weitere Stromverbraucher (90) und/oder weitere Stromerzeuger.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • der Datensatz durch weitere Fortbewegungsmittel (85) empfangen und angewendet wird, und/oder • weitere Datensätze durch weitere Fortbewegungsmittel (85) erstellt und gesendet werden.
  10. Vorrichtung zum Ermitteln einer Qualität eines Stromnetzes (60) durch ein Fortbewegungsmittel (80) umfassend: • eine Auswerteeinheit (10), • einen Dateneingang (12), und • einen Datenausgang (14), wobei die Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, • in Verbindung mit dem Dateneingang (12) ◯ eine Position des Fortbewegungsmittels (80) mittels einer ersten Sensorik (30) des Fortbewegungsmittels (80) zu ermitteln, und ◯ Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) mittels einer zweiten Sensorik (56) des Fortbewegungsmittels (80) zu ermitteln, • einen Datensatz umfassend die Informationen repräsentierend Netzkenngrößen des Stromnetzes (60) und die Position des Fortbewegungsmittels (80) zu erstellen, und • in Verbindung mit dem Datenausgang (14) den Datensatz mittels einer Drahtloskommunikationsvorrichtung (40) des Fortbewegungsmittels (80) zu senden.
  11. Fortbewegungsmittel (80) umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 10.
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