DE102019212494A1 - Verfahren und Steuerungsvorrichtung zum Verwalten von elektrischer Energie - Google Patents
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Abstract
Verfahren (100) und Steuerungsvorrichtung zum Verwalten von elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers für elektrische Verbraucher, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (101) ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers bestimmt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (102) eine Benutzerkonfiguration der elektrischen Verbraucher ausgewählt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (103) eine Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers für die ausgewählte Benutzerkonfiguration in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt wird.
Description
- Feld der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung zum Verwalten von elektrischer Energie.
- Stand der Technik
- Die
DE 10 2016 214 171 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Wechselspannungserzeugung in einem an ein Zugfahrzeug ankoppelbaren Anhänger. - Die
DE 10 2017 203 562 A1 zeigt ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs. - Die
DE 198 57 916 A1 zeigt eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern in einem Fahrzeug. - Offenbarung der Erfindung
- Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Verwalten von elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers für elektrische Verbraucher, insbesondere in einem Fahrzeug, besteht darin, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers bestimmt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt eine Benutzerkonfiguration der elektrischen Verbraucher ausgewählt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt eine Verfügbarkeit der elektrischen Energie des elektrischen Energiespeichers für die ausgewählte Benutzerkonfiguration in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt wird.
- Hintergrund der Erfindung ist, dass beim Verwalten von elektrischer Energie für eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, die Abschätzung der Verfügbarkeit von elektrischer Energie für die einzelnen Verbraucher für den Benutzer erleichtert ist. Der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Prozent gibt bei einer komplexen Benutzerkonfiguration dem Benutzer noch wenig Information über die zeitliche Verfügbarkeit der elektrischen Energie.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren zum Verwalten von elektrischer Energie für einen Wohnwagen oder ein Wohnmobil verwendet. Mittels des Verfahrens kann ein Ausflug mit dem Wohnwagen oder Wohnmobil auf die verfügbare elektrische Energie abgestimmt werden. So können zum Beispiel zusätzliche Aufenthalte zum Laden des elektrischen Energiespeichers eingeplant werden. Oder die Auswahl der mitgenommenen elektrischen Verbraucher kann angepasst werden.
- Von Vorteil ist es dabei, wenn im zweiten Verfahrensschritt zumindest ein der ausgewählten Benutzerkonfiguration zugeordneter elektrischer Verbraucher, insbesondere mit einem jeweiligen Verbrauchswert, angezeigt wird. Somit sind die elektrischen Verbraucher übersichtlich darstellbar und die Unterschiede zwischen den Benutzerkonfigurationen sind für den Benutzer leicht erfassbar.
- Weiterhin ist es von Vorteil, wenn in einem vierten Verfahrensschritt ein elektrischer Verbraucher der ausgewählten Benutzerkonfiguration ausgewählt wird und ein dem ausgewählten elektrischen Verbraucher zugeordneter Verbrauchswert angezeigt wird. Dadurch ist der ausgewählte elektrische Verbraucher im Detail darstellbar.
- Vorteilhafterweise beruht der Verbrauchswert auf einem Erfahrungswert. Somit ist der auf einem Erfahrungswert beruhende Verbrauchswert als Startwert für das Verfahren verwendbar.
- Dabei ist es von Vorteil, wenn in einem fünften Verfahrensschritt der dem ausgewählten elektrischen Verbraucher zugeordnete Verbrauchswert eingestellt und gespeichert wird, wobei in einem sechsten Verfahrensschritt erneut die Verfügbarkeit der elektrischen Energie des elektrischen Energiespeichers für die ausgewählte Benutzerkonfiguration in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt wird. Durch diese Verfahrensschritte ist eine Simulation von veränderten Verbrauchswerten und der daraus resultierenden Verfügbarkeit der Energie des elektrischen Energiespeichers ermöglicht. Daraus kann der Benutzer abschätzen, ob beispielsweise der Verzicht auf eine Tasse Kaffee sich stärker auf die Verfügbarkeit der elektrischen Energie auswirkt als der Verzicht auf den Haartrockner, und darauf basierend sein Nutzerverhalten anpassen.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird dem ausgewählten elektrischen Verbraucher die Eigenschaft notwendig oder optional zugeordnet. Dadurch ist es möglich, bei reduzierter Verfügbarkeit von elektrischer Energie, die Verteilung der elektrischen Energie an die elektrischen Verbraucher gemäß einer Priorisierung des Benutzers vorzunehmen und optionale elektrische Verbraucher abzuschalten oder zu drosseln während notwendige elektrische Verbraucher weiterhin betrieben werden.
- Von Vorteil ist es dabei, wenn in einem siebten Verfahrensschritt ein als optional markierter elektrischer Verbraucher abgeschaltet wird, wenn der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers einen Grenzwert unterschreitet. Somit ist ein Notfallmodus einstellbar, in dem nur die wichtigsten elektrischen Verbraucher betrieben werden, um die zeitliche Verfügbarkeit der elektrischen Energie zu verlängern.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine Benutzerkonfiguration zurückgesetzt. Von Vorteil ist dabei, dass die Benutzerkonfiguration in einfacher Art und Weise auf Erfahrungswerte und/oder Initialwerte eines Herstellers zurücksetzbar ist.
- Der Kern der Erfindung bei der Steuerungsvorrichtung besteht darin, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, elektrische Energie mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Verfahren bezogenen Ansprüche zu verwalten.
- Hintergrund der Erfindung ist, dass beim Verwalten von elektrischer Energie für eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, die Abschätzung der Verfügbarkeit von elektrischer Energie für die einzelnen Verbraucher für den Benutzer erleichtert ist. Der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers in Prozent gibt bei einer komplexen Benutzerkonfiguration dem Benutzer noch wenig Information über die zeitliche Verfügbarkeit der elektrischen Energie.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerungsvorrichtung ein Speichermittel auf, wobei das Speichermittel eingerichtet ist, zumindest eine erste Benutzerkonfiguration und/oder eine zweite Benutzerkonfiguration und/oder eine dritte Benutzerkonfiguration zu speichern. Somit ist die jeweilige Benutzerkonfiguration lokal auf dem Speichermittel der Steuerungsvorrichtung speicherbar. Die Steuerungsvorrichtung ist also eingerichtet, das Verfahren autonom auszuführen.
- Von Vorteil ist es dabei, wenn die Steuervorrichtung ein Bedienelement und/oder ein Anzeigemittel aufweist. Dadurch ist die Steuervorrichtung kompakt ausführbar.
- Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
- Es zeigen:
-
1 ein Bedienelement11 eines Systems10 zur Verwaltung von elektrischer Energie, -
2 eine schematische Darstellung des Systems10 zur Verwaltung von elektrischer Energie und -
3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens100 zur Verwaltung von elektrischer Energie. - In
2 ist ein System zur Verwaltung von elektrischer Energie schematisch dargestellt. - Das System
10 weist auf: - - einen elektrischer Energiespeicher
14 , der ein Steuerungsmittel15 aufweist, - - ein Bedienelement
11 , - - eine Steuerungsvorrichtung
12 und - - eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern (
V1 ,V2 , ...Vn ). - Die elektrischen Verbraucher (
V1 ,V2 , ...Vn ) sind elektrisch leitend mit dem elektrischen Energiespeicher14 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung12 ist signalleitend mit dem Steuerungsmittel15 , dem Bedienelement11 und den elektrischen Verbrauchern (V1 ,V2 , ...Vn ) verbunden. - Ein elektrischer Verbraucher (
V1 ,V2 , ...Vn ) ist beispielsweise eine Heizung, eine Klimaanlage, ein Fernseher, ein Radio, ein Haartrockner, ein Mobiltelefon, ein Kühlschrank, ein Fernseher, eine Kaffeemaschine, eine Beleuchtung und/oder ein Laptop. - Das Steuerungsmittel
15 des elektrischen Energiespeichers14 ist mit Sensoren des elektrischen Energiespeichers14 signalleitend verbunden und eingerichtet, zumindest einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers14 auszuwerten. - Die Steuerungsvorrichtung
12 weist ein Speichermittel13 auf. Das Speichermittel13 ist eingerichtet, zumindest eine erste Benutzerkonfiguration A und/oder eine zweite Benutzerkonfiguration B und/oder eine dritte Benutzerkonfiguration C zu speichern. - Eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) weist dabei einstellbare und/oder hinterlegte und/oder auf Erfahrungswerten beruhende Werte für ein typisches Verbraucherverhalten auf. Die Benutzerkonfigurationen können sich dabei durch die Person beziehungsweise die Personen als Benutzer unterscheiden und/oder durch die Art des Verbraucherverhaltens.
- Bei der Anwendung des Verfahrens in einem Fahrzeug, insbesondere einem Wohnwagen oder Wohnmobil, wird bei einer größeren Zahl von Benutzern beispielsweise intensiver die Kaffeemaschine benutzt, der Energiebedarf des Kühlschranks bleibt aber gleich. Wenn das Fahrzeug für einen mehrwöchigen Sommerurlaub am Strand genutzt wird, wird die Klimaanlage eingeschaltet und die Heizung selten oder nicht genutzt. Bei einem Wochenendausflug im Winter wird dagegen intensiv die Heizung genutzt und die Beleuchtung ist viele Stunden pro Tag eingeschaltet.
- Das in
1 dargestellte Bedienelement11 weist auf: - - ein Anzeigemittel
1 , aufweisend ein Ladezustandsanzeigeelement2 und ein Verfügbarkeitsanzeigeelement3 , - - erste Auswahlelemente
4 zur Auswahl eines elektrischen VerbrauchersV1 ,V2 , ...Vn , - - zweite Auswahlelemente
5 zur Auswahl einer Benutzerkonfiguration (A, B, C) und - - ein Rückstellelement
6 . - Das Bedienelement
11 weist beispielsweise ein berührungsempfindliches Anzeigemittel1 auf, in das die Auswahlelemente (4 ,5 ) und/oder das Rückstellelement6 integriert sind, beispielsweise als Smartphone oder Tablet-PC. Alternativ ist das Anzeigemittel1 als einfaches Display und die Auswahlelemente (4 ,5 ) und das Rückstellelement6 sind als Tasten ausgeführt. Das Bedienelement11 ist als Teil der Steuerungsvorrichtung12 ausführbar. - Mittels der zweiten Auswahlelemente
5 ist eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) auswählbar. Durch Anwählen eines jeweiligen Auswahlelementes5 wird eine erste, zweite oder dritte Benutzerkonfiguration (A, B, C) angezeigt. - Mittels der ersten Auswahlelemente
4 sind einzelne Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) der jeweiligen Benutzerkonfiguration (A, B, C) auswählbar und geplante Verbrauchswerte pro Tag einstellbar, dabei können auf Erfahrungswerten beruhende Verbrauchswerte, die in dem Speichermittel13 gespeichert sind, übernommen oder überschrieben werden. Dabei werden die Verbrauchswerte in für den Benutzer einfach abschätzbaren Einheiten erfasst, zum Beispiel Kaffeetassen pro Tag oder Betriebsstunden der Heizung pro Tag oder Anzahl der Ladevorgänge des Smartphones pro Tag. - Mittels des Rückstellelementes
6 ist eine ausgewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) zurücksetzbar und/oder löschbar. - Das Ladezustandsanzeigeelement
2 ist eingerichtet, einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers14 in Prozent anzuzeigen. - Das Verfügbarkeitsanzeigeelement
3 ist eingerichtet, eine verbleibende Energieverfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers14 für eine gewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) in Zeiteinheiten, zum Beispiel in Tagen und/oder Stunden und/oder Minuten, anzuzeigen. Dabei wird die angezeigte verbleibende Energieverfügbarkeit angepasst, wenn eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) geändert wird. - Wenn zum Beispiel ein Benutzer feststellt, dass die verbleibende Energieverfügbarkeit für den geplanten Aufenthalt in seinem Fahrzeug nicht ausreicht und keine Möglichkeit besteht, den elektrischen Energiespeicher ausreichend nachzuladen, kann der Benutzer seine Benutzerkonfiguration ändern, um einen veränderten Energieverbrauch zu simulieren und zu entscheiden, auf welche Verbraucher verzichtet werden kann.
- Weiterhin ist die Steuerungsvorrichtung
12 eingerichtet, Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) einzuschalten oder auszuschalten oder sogar ein manuelles Einschalten zu verhindern. Der Benutzer kann die Steuerungsvorrichtung beispielsweise anweisen, die Heizung abends, bevor er zum Fahrzeug zurückkehrt, einzuschalten oder den Fernseher nach 22 Uhr automatisch auszuschalten. Wenn der elektrische Energiespeicher einen niedrigen Ladezustand aufweist, schaltet die Steuerungsvorrichtung12 alle nicht notwendigen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) aus und verhindert gegebenenfalls sogar ein manuelles Einschalten, um beispielsweise einen durchgehenden Betrieb des Kühlschranks oder einen Motorstart eines Antriebsmotors sicherzustellen. Dabei ist die Auswahl der notwendigen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) und der nicht notwendigen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) in der jeweiligen Benutzerkonfiguration (A, B, C) zumindest teilweise konfigurierbar. - Das in
3 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren100 zum Verwalten von elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers14 weist die folgenden Verfahrensschritte auf: - In einem ersten Verfahrensschritt
101 wird ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers14 bestimmt. - In einem zweiten Verfahrensschritt
102 wird eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) ausgewählt und die der ausgewählten Benutzerkonfiguration (A, B, C) zugeordneten elektrischen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ), insbesondere mit ihren jeweiligen Verbrauchswerten, werden angezeigt. - In einem dritten Verfahrensschritt
103 wird eine Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers14 für die ausgewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt. - In einem vierten Verfahrensschritt
104 wird ein elektrischer Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) der ausgewählten Benutzerkonfiguration (A, B, C) ausgewählt und ein dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) zugeordneter Verbrauchswert wird angezeigt. - In einem fünften Verfahrensschritt
105 wird der dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) zugeordnete Verbrauchswert eingestellt und gespeichert. Zusätzlich kann dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1 ,V2 , ...Vn ) die Eigenschaft „notwendig“ oder „optional“ zugeordnet werden. - In einem sechsten Verfahrensschritt
106 wird die Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers14 für die ausgewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) in Zeiteinheiten erneut berechnet und angezeigt. - In einem siebten Verfahrensschritt
107 wird ein mit „optional“ markierter elektrischer Verbraucher abgeschaltet, wenn der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers14 einen Grenzwert unterschreitet. - Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt. Der elektrische Energiespeicher weist eine Nennspannung von 12 V oder 48 V auf.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016214171 A1 [0002]
- DE 102017203562 A1 [0003]
- DE 19857916 A1 [0004]
Claims (11)
- Verfahren (100) zum Verwalten von elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers (14) für elektrische Verbraucher (V1, V2, ... Vn), insbesondere in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt (101) ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (14) bestimmt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt (102) eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) der elektrischen Verbraucher (V1, V2, ... Vn) ausgewählt wird, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (103) eine Verfügbarkeit der elektrischen Energie des elektrischen Energiespeichers (14) für die ausgewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt wird.
- Verfahren (100) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) zum Verwalten von elektrischer Energie für einen Wohnwagen oder ein Wohnmobil verwendet wird. - Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt (102) zumindest ein der ausgewählten Benutzerkonfiguration (A, B, C) zugeordneter elektrischer Verbraucher (V1, V2, ... Vn), insbesondere mit einem jeweiligen Verbrauchswert, angezeigt wird.
- Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Verfahrensschritt (104) ein elektrischer Verbraucher (V1, V2, ... Vn) der ausgewählten Benutzerkonfiguration (A, B, C) ausgewählt wird und ein dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1, V2, ... Vn) zugeordneter Verbrauchswert angezeigt wird, insbesondere wobei der Verbrauchswert auf einem Erfahrungswert beruht.
- Verfahren (100) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem fünften Verfahrensschritt (105) der dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1, V2, ... Vn) zugeordnete Verbrauchswert eingestellt und gespeichert wird, wobei in einem sechsten Verfahrensschritt (106) erneut die Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers (14) für die ausgewählte Benutzerkonfiguration (A, B, C) in Zeiteinheiten berechnet und angezeigt wird. - Verfahren (100) nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass dem ausgewählten elektrischen Verbraucher (V1, V2, ... Vn) die Eigenschaft notwendig oder optional zugeordnet wird. - Verfahren (100) nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass in einem siebten Verfahrensschritt (107) ein als optional markierter elektrischer Verbraucher abgeschaltet wird, wenn der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (14) einen Grenzwert unterschreitet. - Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine Benutzerkonfiguration (A, B, C) zurückgesetzt wird.
- Steuerungsvorrichtung (12) zum Verwalten von elektrischer Energie mittels eines Verfahrens (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Steuerungsvorrichtung (12) nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (12) ein Speichermittel (13) aufweist, wobei das Speichermittel (13) eingerichtet ist, zumindest eine erste Benutzerkonfiguration (A) und/oder eine zweite Benutzerkonfiguration (B) und/oder eine dritte Benutzerkonfiguration (C) zu speichern. - Steuerungsvorrichtung (12) nach
Anspruch 9 oder10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ein Bedienelement (11) und/oder ein Anzeigemittel (1) aufweist.
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Publication number | Publication date |
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WO2021032438A1 (de) | 2021-02-25 |
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