DE102020211161A1

DE102020211161A1 - Verfahren zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen, sowie Ladeinfrastruktursystem, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger

Info

Publication number: DE102020211161A1
Application number: DE102020211161.8A
Authority: DE
Inventors: Dominik Husarek; Simon PAULUS
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-03-03
Also published as: WO2022043025A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen (2), bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden:- Erfassen erster Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen von Elektrofahrzeugen (5),- Bereitstellen von zweiten Daten bezüglich Ortsinformationen über eine Region (3),- Bereitstellen von dritten Daten bezüglich mindestens eines Typs von Ladestationen (2, 7) für die Elektrofahrzeuge (5),- Erfassen von vierten Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender Ladestationen (7) in der Region (3),- Bestimmen von fünften Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten,- Ermitteln der zu installierenden Ladestationen (2) in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ladeinfrastruktursystem (1), sowie ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Ladeinfrastruktursystem zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen. Ebenso betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
Durch die Integration der Elektromobilität im Verkehrssektor kommt es zu neuartigen, hohen elektrischen Lasten in regionalen beziehungsweise städtischen oder auch ländlichen Energienetzen. Diese elektrische Last ist insofern neuartig, da der Ladeort, die Ladezeit und die Lademenge, welche von den Elektrofahrzeugen beeinflusst werden, unbekannt sind. Hinzu kommt, dass die elektrische Last dynamischen Veränderungen unterliegt. Diese Veränderungen werden im hohen Maß von individuellen Fahrprofilen und Präferenzen der Fahrertypen getrieben. Technisch wird eine zeitliche Entkopplung des Energiebezugs aus dem Stromnetz und des tatsächlichen Nutzens der Energie zur Fortbewegung durch den verbauten Batterietyp des Elektrofahrzeugs ermöglicht. Dies verstärkt die geschilderte Ladedynamik.
Bisher wurde der Ladesäulenausbau durch einen großflächigen, meist überdimensionierten Ansatz realisiert. Das bedeutet in der Praxis eine Überdeckung der Ladesäulen für die betrachtete Region. Zudem werden Ladesäulen basierend auf Standortgüte nach zufälligen Kriterien platziert. Die Erreichung einer hohen Marktdurchdringungsrate nach einem äquidistanten Platzierungsansatz („Alle X-km sollen Y-Ladepunkte realisiert sein“) steht dabei oftmals im Vordergrund. Im Kern erfolgt der Ladesäulenausbau daher deterministisch und ohne ausreichende Berücksichtigung von obigen Unsicherheiten und systemdienlichen Aspekten, wie beispielsweise Spitzenlastsenkung, Engpassmanagement, systemdienlicher Lastverschiebung et cetera.
Zur Planung des Ladesäulenausbaus werden zumindest meist statische Simulationsverfahren wie beispielsweise „Markov-Chains“ verwendet. Auch agenten-basierte Simulationen werden genutzt, um Ladesäulen zu allokieren.
Aktuelle Verfahren beinhalten keine Berücksichtigung von Unsicherheiten und entstehenden Dynamiken.
Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Konzept für regionale Ladeinfrastrukturen zum Laden von Elektrofahrzeugen zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Ladeinfrastruktursystem, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen gelöst. Dabei werden folgende Schritt durchgeführt:

- Erfassen erster Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen von Elektrofahrzeugen,
- Bereitstellung von zweiten Daten bezüglich Ortsinformationen über eine Region,
- Bereitstellung von dritten Daten bezüglich mindestens eines Typs von Ladestationen für Elektrofahrzeuge,
- Erfassen von vierten Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität für bestehende Ladestationen in der Region,
- Bestimmen von fünften Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten,
- Ermitteln der zu installierenden Ladestationen in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten.

Durch das vorgeschlagene Verfahren wird ein verbessertes und insbesondere effizienteres Konzept für eine bedarfsgerechte Ausgestaltung einer Ladeinfrastruktur bereitgestellt. Dabei kann insbesondere die Ladeinfrastruktur derart ausgestaltet werden, so dass diese effizient in bestehende regionale Energiesysteme beziehungsweise Energienetze integriert werden kann. Mit anderen Worten wird eine bestehende Ladeinfrastruktur einer bestimmten Region dahingehend überprüft, ob eine aktuelle Anzahl an Elektrofahrzeugen und/oder eine zukünftige Anzahl an Elektrofahrzeugen von der bestehenden Ladeinfrastruktur oder einer anderweitigen Ausgestaltung der Ladeinfrastruktur bedarfsgerecht mit Energie versorgt werden kann. Insbesondere wird dabei überprüft, ob die gesamte elektrische Leistung der bestehenden Ladeinfrastruktur und insbesondere des dazugehörigen Energienetzes ausreicht, um die benötigte Energie für die Elektrofahrzeuge zur Verfügung zu stellen. Somit können Engpässe bei Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen frühzeitig erkannt und entsprechend darauf reagiert werden, so dass die Ladeinfrastruktur entsprechend angepasst werden kann. Beispielsweise kann als Indikator eine Spitzenlast an verschiedenen Orten berücksichtigt werden. Es können somit die zu installierenden Ladestationen und eine räumlich aufgelöste, elektrische Nachfrage ermittelt werden.
Insbesondere erfolgt mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine Bestimmung von Ladeprofilen der Elektrofahrzeuge und von Spitzenlasten an verschiedenen Orten in der Region.
Durch das vorgeschlagene Verfahren kann des Weiteren eine Bewertung der Spitzenlast, der Systemkosten, der Flexibilität und der Auslastung der Ladesäulen im gesamten Energienetz beziehungsweise in der gesamten Ladeinfrastruktur durchgeführt werden. Somit kann eine Optimierung einer bestehenden Ladeinfrastruktur unter Berücksichtigung verschiedenster Kriterien in einer bestimmten Region durchgeführt werden. Optional kann somit eine bedarfsgerechte und vollumfängliche Ladeinfrastrukturausgestaltung bereitgestellt werden. Dadurch kann eine bedarfsgerechte Ausgestaltung der Ladeinfrastruktur, die zu einer gelungenen Integration der Elektromobilität in Energiesystemen führt, erreicht werden. Dabei kann zusätzliche eine Anschlusskapazität der Ladestation in der Ladeinfrastruktur berücksichtigt werden.
Unter den erfassten ersten Daten ist insbesondere ein spezifischer Parameter und/oder ein Fahrverhalten und/oder ein Nutzungsverhalten und/oder ein Betriebsverhalten der Elektrofahrzeuge zu verstehen. Dabei können mit den ersten Daten umfangreiche und vielfältige Datensätze über die unterschiedlichsten und verschiedensten Typen beziehungsweise Arten von Elektrofahrzeugen erfasst werden.
Unter Elektrofahrzeuge können beispielsweise reine Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge oder Plug-in-Fahrzeuge verstanden werden.
Bei den bereitgestellten zweiten Daten handelt es sich insbesondere um Datensätze über eine spezielle Region, wie beispielsweise eine städtische Region oder um eine ländliche Region. Ebenso denkbar ist auch ein spezieller Ausschnitt eines urbanen Gebiets (beispielsweise eines Stadtgebiets).
Unter den bereitgestellten dritten Daten ist besonders die Vielfältigkeit der Typen und/oder Arten der Ladestationen zu verstehen. Dabei kann eine Ladeleistung und/oder eine Ladekapazität der Ladestationen und/oder ein Stromtarif und/oder ein Betreiber der Ladestationen und/oder benötigte Tankkarten für einen Zugriff auf die Ladestationen als Datensätze bereitgestellt werden.
Mit den vierten Daten werden mit anderen Worten alle zur Verfügung stehenden und bereits vorhandenen Ladestationen in der Region erfasst und entsprechend analysiert. Dabei wird die örtliche Verteilung der bestehenden Ladestationen in der Region, also wo in der Region sind welche und wie viele Ladestationen positioniert. Daraus wird die verfügbare Energiebereitstellungskapazität ermittelt, so dass in den jeweiligen geographischen Positionen in der Region eine jeweilige Energiebereitstellungskapazität, welche von den Ladestation zum Laden der Elektrofahrzeuge zur Verfügung gestellt werden kann, bereitgestellt werden kann.
Mit der örtlichen Verteilung der verfügbaren Energiebereitstellungskapazität ist insbesondere eine aktuell maximal zur Verfügung stehende Kapazität an elektrischer Energie zum Laden der Elektrofahrzeuge an verschiedensten Standorten innerhalb der Region zu verstehen.
Bei der Bestimmung beziehungsweise Ermittlung der fünften Daten erfolgt mit anderen Worten eine Bestimmung eines jeweiligen Energiebedarfs der Elektrofahrzeuge zu einem jeweiligen Ort und zu einer jeweiligen Zeit. Somit wird mit den fünften Daten bereitgestellt, wo und wann benötigen die Elektrofahrzeuge in der Region eine Lademöglichkeit. Somit kann beispielsweise ein Verkehrsgeschehen über einen vorgegebenen Zeitraum in der Region überprüft werden und dabei ermittelt werden, an welchen Orten und in welchen Zeitabständen und/oder zu welchen Zeitpunkten die Elektrofahrzeuge geladen werden müssen.
Beispielweise erfolgt die Bestimmung der fünften Daten bezüglich des Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten, zweiten und dritten Daten.
Anhand der vorher erfassten, ermittelten und bestimmten Daten kann nun eine Ermittlung der zu installierenden Ladestationen in der Region und insbesondere für die Ladeinfrastruktur in der Region durchgeführt werden. Bei der Ermittlung der zu installierenden Ladestationen werden die Typen der Ladestationen und die örtliche Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender Ladestationen in der Region und der Energiebedarf in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten berücksichtigt. Somit erfolgt mit anderen Worten die Ermittlung der zu installierenden Ladestationen in Abhängigkeit eines umfangreichen Datenspektrums bezüglich der unterschiedlichsten Einflussgrößen für eine Ladeinfrastruktur in der Region. Mit Hilfe der ermittelten zu installierenden Ladestationen kann das Konzept der Ladeinfrastruktur optimiert und effizienter ausgestaltet werden.
Insbesondere kann das vorgeschlagene Verfahren mit einer Simulationsalgorithmik beziehungsweise einem Simulationssystem durchgeführt beziehungsweise simuliert werden. Dabei kann insbesondere eine agenten-basierte Simulation angewendet werden. Dadurch kann die Ladeinfrastruktur in der Region simuliert und die Durchführung verschiedener Simulationen zur Abbildung von Unsicherheiten für die zu installierenden Ladestationen ermittelt werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anzahl und/oder ein Typ und/oder eine örtliche Verteilung der zu installierenden Ladestationen in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten ermittelt wird. Dadurch kann die Ladeinfrastruktur mit genau der Anzahl an Ladestationen ausgerüstet beziehungsweise nachgerüstet werden, um den Energiebedarf der Elektrofahrzeuge unter Berücksichtigung von Kriterien, wie beispielsweise Spitzenladeleistung, abdecken zu können.
Mit anderen Worten werden die bestehenden Ladestationen der Ladeinfrastruktur in der Region um weitere neue Ladestationen erweitert. Die zu installierenden Ladestationen werden derart ermittelt, so dass diese genau an die aktuellen und/oder zukünftigen Anforderungen in der Region bezüglich der Elektromobilität angepasst sind. In Abhängigkeit von den erfassten, bereitgestellten und ermittelten Daten wird zu jeder neu installierten Ladestation der passende Typ und/oder die passende Art der Ladestation ermittelt und die örtliche Verteilung der neu zu installierenden Ladestationen und die jeweilige geographische Position der zu installierenden neuen Ladestation in der Region.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Daten ein Ladeverhalten und/oder eine Ladestrategie und/oder einen Energieverbrauch und/oder einen Energiespeicher der Elektrofahrzeuge als fahrzeugspezifische Informationen betreffen. Mit anderen Worten betreffen die ersten Daten technische Spezifikationen der Elektrofahrzeuge. Mit diesen vielfältigen fahrzeugspezifischen Informationen kann insbesondere der jeweilige Energiebedarf eines jeweiligen Elektrofahrzeugs in der Region ermittelt werden. Mit den jeweiligen Energiebedarfen der jeweiligen Elektrofahrzeuge kann der gesamte Energiebedarf aller Elektrofahrzeuge in der Region ermittelt und räumlich aufgelöst analysiert werden.
Unter dem Ladeverhalten ist beispielsweise ein Ladezeitpunkt und/oder ein Ladeort und/oder eine Lademenge und/oder eine bevorzugte Ladestation des jeweiligen Elektrofahrzeugs zu verstehen.
Unter der Ladestrategie kann beispielsweise ein langsameres Laden oder ein schnelleres Laden des Elektrofahrzeugs verstanden werden. Mit Hilfe des Energieverbrauchs und des Energiespeichers der Elektrofahrzeuge kann die Reichweite der Elektrofahrzeuge bestimmt werden und in Abhängigkeit der zurückgelegten Strecke und des Energieverbrauchs und der noch verbleibenden Energie des Energiespeichers ein möglicher Ladezeitpunkt und Ladeort der einzelnen Elektrofahrzeuge ermittelt werden. Ladezeitpunkt und Ladeort werden durch den Ladezustand der Batterie des Elektrofahrzeugs und/oder den jeweiligen Tarif an der noch zu erreichenden Ladesäule determiniert. Dadurch werden Ladestrategien, die den Tarif an der Ladesäule innerhalb einer städtischen oder ländlichen Region berücksichtigen, abgebildet
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Daten ein individuelles, elektronisches Fahrprofil eines der Elektrofahrzeuge, mit welchem das jeweilige Fahrverhalten eines der Elektrofahrzeuge charakterisiert wird, betreffen. Dadurch kann jedes beliebige einzelne Elektrofahrzeug in der Region bewertet und hinsichtlich seines Energiebedarfs analysiert werden. Mit dem individuellen, elektronischen Fahrprofil kann eine durchschnittliche Geschwindigkeit und/oder eine durchschnittliche Reisezeit und/oder eine durchschnittliche Reisestrecke und/oder ein Ladezeitpunkt und/oder ein Fahrstil eines Nutzers des Elektrofahrzeugs und/oder ein durchschnittlicher Energieverbrauch des Elektrofahrzeugs und/oder wie oft ein Ladevorgang des Elektrofahrzeugs durchgeführt wird und/oder ein Fahrstil des Nutzers des Elektrofahrzeugs charakterisiert werden. Somit kann zu jedem Elektrofahrzeug in der Region der jeweilige individuelle Energiebedarf pro gefahrene Strecke jedes einzelnen Elektrofahrzeugs ermittelt und ausgewertet werden. Somit können die Ladeinfrastruktur und insbesondere die zu installierenden Ladestationen an die jeweiligen Elektrofahrzeuge in der Region angepasst werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist des Weiteren vorgesehen, dass das jeweilige individuelle, elektronische Fahrprofil einen Routenverlauf und/oder eine zurückgelegte Strecke eines der Elektrofahrzeuge beinhaltet. Somit kann die Bestimmung der fünften Daten bezüglich des Energiebedarfs individuell und spezifisch an die durchgeführten Routenverläufe der Elektrofahrzeuge angepasst werden. Durch die zurückgelegten Strecken und Routenverläufe kann ermittelt werden, an welchen Streckenabschnitten und/oder an welchen spezifischen Routen eine hohe Dichte an Elektrofahrzeugen vorherrscht, so dass daraus schlussgefolgert werden kann, an diesen speziellen Routen oder Strecken neue Ladestationen zu installieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweiten Daten digitale Kartendaten und/oder geographische Positionen und/oder Straßenverläufe und/oder ein Verkehrsaufkommen der Region beinhalten. Somit können die Region und die Ladeinfrastruktur der Region detailliert ausgewertet werden. Mit Hilfe der digitalen Karten und/oder geographischen Positionen und/oder Straßenverläufen und/oder dem Verkehrsaufkommen kann eine Verkehrssituation und/oder ein Verkehrsgeschehen der Region beurteilt werden. Somit kann dies bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen berücksichtigt werden.
Beispielsweise sind in den digitalen Kartendaten die Positionen der bereits bestehenden Ladestationen in der Region digital eingetragen.
Mit anderen Worten spiegeln die zweiten Daten hochgenaue geographische und infrastrukturelle Karten für die Region wider. Dadurch kann die bestehende Ladeinfrastruktur in Verbindung mit regionalen Geodaten in der Region analysiert und bewertet werden. Zudem können weitere regionenspezifische Parameter, wie beispielsweise der Zugang zu Heimladesäulen oder die Anzahl der Erwerbstätigen innerhalb einer Region bestimmt und verwendet werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die dritten Daten eine Ladeleistung und/oder einen Anschlusstyp und/oder eine Verfügbarkeitsinformation des mindestens einen Typs von Ladestationen betreffen. Mit anderen Worten wird mit den dritten Daten die jeweilige verfügbare Energiebereitstellungskapazität des jeweiligen Typs der Ladestation angegeben. Insbesondere können die verschiedensten und umfangreichsten Typen und/oder Arten von Ladestationen berücksichtigt werden. Dabei ist insbesondere die jeweilige Ladeleistung der Ladestation von Bedeutung.
Durch beispielsweise eine hohe Ladeleistung kann die Ladestation einen hohen Energiebedarf der Elektrofahrzeuge abdecken. Ebenso ist der Anschlusstyp der jeweiligen Ladestation von Bedeutung, da in Abhängigkeit des Anschlusstypen nur das Elektrofahrzeug an der Ladestation laden kann, welches einen zu dem Anschlusstyp korrespondierenden Anschlusstyp aufweist.
Mit der Verfügbarkeitsinformation ist insbesondere eine Öffnungszeit und/oder eine Schließzeit und/oder eine Ruhezeit der jeweiligen Ladestation zu verstehen. Zudem ist hier eine Interaktion von simulierten Elektrofahrzeugen vorhanden. In anderen Worten, wenn ein Elektrofahrzeug eine Ladesäule besetzt, muss ein anderes Elektrofahrzeug warten oder bei der nächsten Möglichkeit laden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in vordefinierten Zeitintervallen ein jeweiliger Betriebszustand der Elektrofahrzeuge bestimmt wird und der jeweilige Betriebszustand der Elektrofahrzeuge bei dem Bestimmen der fünften Daten berücksichtigt wird.
Unter dem jeweiligen Betriebszustand ist zu verstehen, ob das jeweilige Elektrofahrzeug aktuell fährt, parkt oder lädt.
Sollten mehrere Elektrofahrzeuge aktuell einen Ladevorgang durchführen, so kann auf einen hohen Energiebedarf zu diesem Zeitpunkt in der Region geschlossen werden. Sollte mit dem jeweiligen Betriebszustand eine Vielzahl der Elektrofahrzeuge aktuell parken, so ist der aktuelle Energiebedarf gering. Hierbei spielen die Typen der Ladesäulen mit deren entsprechenden Leistung eine entscheidende Rolle.
Mit dem Betriebszustand „des Fahrens“ kann darauf geschlossen werden, dass nach Beendigung der aktuellen Fahrt Ladevorgänge der Elektrofahrzeuge bevorstehen. Somit kann mit Hilfe der jeweiligen Betriebszustände der Elektrofahrzeuge eine verbesserte Bestimmung der fünften Daten bezüglich des Energiebedarfs durchgeführt werden.
Beispielsweise können die Elektrofahrzeuge selbständig und automatisch den jeweiligen Betriebszustand ermitteln und bereitstellen. Ebenso kann der jeweilige Betriebszustand auch systemseitig abgerufen werden.
Beispielsweise kann das Zeitintervall zwischen einer Minute und 60 Minuten betragen. Insbesondere wird die Ermittlung der jeweiligen Betriebszustände automatisch in bestimmten Zeitabständen durchgeführt. Beispielsweise kann jedes beliebige Elektrofahrzeug überprüfen, ob ein Update des Betriebszustands erforderlich ist. Dabei kann dies in Abhängigkeit von einem Fahrprofil erfolgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass strukturelle Informationen der Region und/oder Wetterinformationen und/oder eine Anzahl an nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeugen in der Region erfasst und bei der Bestimmung der fünften Daten berücksichtigt werden. Somit kann eine verbesserte, effizientere und situationsangepasste Bestimmung der fünften Daten erfolgen.
Mit den strukturellen Umgebungsinformationen kann beispielsweise angegeben werden, ob die Region Straßen mit einer hohen Steigung aufweist oder ob die Straßen in der Region wenige Steigungen aufweisen. Beispielsweise würde der Energiebedarf in Regionen mit vielen Steigungen ansteigen.
Mit den Wetterinformationen der Region ist beispielsweise die Temperatur und/oder die klimatischen Bedingungen in der Region zu verstehen. Dies ist insbesondere bei den Energiespeichern, den Energieverbräuchen und den Ladestationen von Relevanz. Die Kapazitäten der Energiespeicher (Batterien, Traktionsbatterien oder Batterieanordnungen) sind temperaturabhängig. Somit kann die jeweilige Temperatur in der Region einen störenden Einfluss auf die Kapazität der Energiespeicher der Elektrofahrzeuge und auf die zur Verfügung stehenden Kapazitäten der Ladestationen ausüben.
Ebenfalls wird bei der Bestimmung der fünften Daten die Anzahl und/oder Art der nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeuge (beispielsweise Fahrzeuge mit einem Verbrennungskraftmotor oder mit einem Wasserstoffantrieb) berücksichtigt. Je mehr nicht-elektrisch-angetriebene Fahrzeuge in der Region fahren, desto niedriger ist der Energiebedarf an elektrischer Energie. Wenn wiederum die Anzahl der Elektrofahrzeuge in der Region deutlich größer als die Anzahl der nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeuge in der Region ist, so ist mit einem erhöhten Energiebedarf zu rechnen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von den bestimmten fünften Daten eine Veränderung eines Typs und/oder einer Position und/oder einer örtlichen Verteilung der bestehenden Ladestationen in der Region ermittelt und die Veränderung bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen berücksichtigt wird. Mit Hilfe der ermittelten fünften Daten bezüglich des Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der fahrzeugspezifischen Informationen der Elektrofahrzeuge und der Ortsinformation über die Region kann eine Anpassung beziehungsweise eine Veränderung der bestehenden Ladestationen durchgeführt werden. Beispielsweise kann als Ergebnis der Bestimmung der fünften Daten festgestellt werden, dass die bestehenden Ladestationen neu positioniert werden sollten, um den aktuellen Energiebedarf der Elektrofahrzeuge abdecken zu können. Somit kann beispielsweise auf neue zusätzliche Ladestationen verzichtet werden. Somit kann die bestehende Ladeinfrastruktur umstrukturiert werden, indem die bestehenden Ladestationen entsprechend verändert werden. Somit können mit der Veränderung die bestehenden Ladestationen an den aktuellen Energiebedarf der Elektrofahrzeuge angepasst werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen eine Leistungsfähigkeit eines lokalen Energienetzes der Region berücksichtigt wird.
Bei dem lokalen Energienetz der Region kann es sich beispielsweise um einen Energieversorger handeln. Mit Hilfe des lokalen Energienetzes werden die Ladestationen in der Region mit elektrischer Energie versorgt.
Bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen muss darauf geachtet werden, dass die neu zu installierenden Ladestationen ausreichend von dem lokalen Energienetz mit Energie versorgt werden können. Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass das lokale Energienetz bzw. Stromnetz durch die Energieanforderungen der Ladestationen nicht überlastet wird. Dies kann durch die räumlich aufgelöste Spitzenlast berücksichtig werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Daten zusätzlich Ladedaten, wie einen Ladezeitpunkt und/oder eine Lademenge und/oder einen Ladeort der Elektrofahrzeuge und/oder eine Historie dieser Ladedaten betreffen. Von den verschiedenen einzelnen Elektrofahrzeugen können der jeweilige Ladezeitpunkt und/oder die jeweilige Lademenge und/oder der jeweilige Ladeort erfasst und gespeichert werden. Dies erfolgt insbesondere zum einen in einer Historie beziehungsweise in einer Datenbank für vergangene Daten oder direkt in den ersten Daten. Somit kann eine dynamische fortlaufende Aktualisierung der ersten Daten anhand der zusätzlichen Ladedaten erfolgen. Somit können zukünftige Berechnungen der zu installierenden Ladestationen besser und detaillierter durchgeführt werden.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Ladeinfrastruktursystem zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen vorgesehen. Das Ladeinfrastruktursystem umfasst:

- eine Erfassungseinheit zum Erfassen erster Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen vorgegebener Elektrofahrzeuge, eine Speichereinheit zum Bereitstellen von zweiten Daten bezüglich Ortsinformationen über eine vorgegebene Region und zum Bereitstellen von dritten Daten bezüglich mindestens eines Typs von vorgegebenen Ladestationen, wobei
- die Erfassungseinheit ausgebildet ist zum Erfassen von vierten Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender, vorgegebener Ladestationen in der vorgegebenen Region, und
- eine Recheneinheit eines Ladeinfrastruktursystems ausgebildet ist zum Bestimmen von fünften Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten und zum Ermitteln der zu installierenden Ladestationen in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten.

Insbesondere ist das Ladeinfrastruktursystem dazu eingerichtet, ein zuvor genanntes Verfahren oder eine vorteilhafte Weiterbildung daraus auszuführen.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Computerprogramm vorgesehen, welches direkt in einem Speicher einer Steuereinrichtung eines Ladeinfrastruktursystems lesbar ist mit Programm-Mitteln, um die Schritte des oben genannten Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung des Ladeinfrastruktursystems ausgeführt wird.
Ebenso ist erfindungsgemäß ein elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorgesehen, welche zumindest ein Computerprogramm wie vorhin geschildert umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung eines Ladeinfrastruktursystems ein oben genanntes Verfahren durchführen.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen und/oder die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren können gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Beschreibung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenenfalls nicht notwendigerweise bezüglich verschiedener Figuren wiederholt.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ladeinfrastruktursystems zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen; und
2 ein beispielhaftes Flussdiagramm einer Simulation zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen.

1 zeigt beispielsweise ein Ausführungsbeispiel für eine bedarfsgerechte Ausgestaltung einer Ladeinfrastruktur in einer bestimmten Region.
Mit einem Ladeinfrastruktursystem 1 können zu installierende Ladestationen 2 in einer Region 3 ermittelt werden. Mit Hilfe des Ladeinfrastruktursystems 1 kann die Region 3 dahingehend beurteilt werden, ob die bestehende Ladeinfrastruktur der Region 3 für eine aktuelle und/oder zukünftige Elektromobilität ausreichend ist. Sollte diese nicht ausreichend sein, werden systemseitig die neu zu installierenden Ladestationen 2 ermittelt.
Beispielsweise kann es sich bei der Region 3 um eine ländliche Region oder um eine städtische Region oder um ein gesamtes Land oder um einen speziellen Ausschnitt einer Region handeln.
Beispielsweise kann es sich bei dem Ladeinfrastruktursystem 1 um ein System einer Cloud-basierte Technologie handeln.
Das Ladeinfrastruktursystem 1 weist insbesondere eine Erfassungseinheit 4 auf. Mit der Erfassungseinheit 4 können erste Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen von Elektrofahrzeugen 5 erfasst werden. Bei den ersten Daten handelt es sich insbesondere um ein Ladeverhalten und/oder eine Ladestrategie und/oder einen Energieverbrauch und/oder einen Energiespeicher und/oder technische Parameter und/oder Betriebsgrößen der Elektrofahrzeuge 5. Mit anderen Worten können mit den ersten Daten die jeweiligen einzelnen Elektrofahrzeuge 5 spezifiziert werden.
Ebenfalls betreffen die ersten Daten ein individuelles, elektronisches Fahrprofil eines der Elektrofahrzeuge 5. Mit diesem individuellen, elektronischen Fahrprofil kann das jeweilige Fahrverhalten eines der Elektrofahrzeuge 5 charakterisiert werden. Somit sind von jedem der Elektrofahrzeuge 5 ein Fahrverhalten und/oder ein Nutzungsverhalten und/oder ein Betriebsverhalten dem Ladeinfrastruktursystem 1 bekannt. Des Weiteren können die jeweiligen individuellen elektronischen Fahrprofile einen Routenverlauf und/oder eine zurückgelegte Strecke eines der Elektrofahrzeuge 5 beinhalten. Somit sind die in der Vergangenheit und aktuell durchgeführten Fortbewegungsfahrten entlang einer Route und/oder entlang einer Strecke dem Ladeinfrastruktursystem 1 bekannt.
Bei den Elektrofahrzeugen 5 kann es sich beispielsweise um rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge oder um Plug-in-Fahrzeuge oder um Hybridfahrzeuge handeln. Die Elektrofahrzeuge 5 weisen jeweils einen elektrischen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Fahrzeugbatterie oder eine Traktionsbatterie oder eine Batterieanordnung, auf.
Des Weiteren weist das Ladeinfrastruktursystem 1 eine Speichereinheit 6 auf. Bei der Speichereinheit 6 kann es sich beispielsweise um eine lokale Speichereinheit oder um ein Backend oder um eine dezentrale Datenbank oder um einen Cloudbasierten Speicher handeln. Beispielsweise können die verschiedensten Daten und Informationen dem Ladeinfrastruktursystem 1 über Cloud-basierte Systeme zur Verfügung gestellt werden.
Die Speichereinheit 6 ist insbesondere dazu ausgebildet, zweite Daten bezüglich Ortsinformationen über die Region 3 bereitzustellen. Bei den Ortsinformationen der Region 3 kann es sich beispielsweise um digitale Kartendaten und/oder geographische Positionen und/oder geographische Karten und/oder um Straßenverläufe und/oder um Verkehrsaufkommen und/oder um Verkehrssituationen und/oder um Positionen von Lademöglichkeiten der Region 3 handeln. Somit kann mit Hilfe der Ortsinformationen eine genaue geographische Beurteilung der Beschaffenheit der Region 3 durchgeführt werden. Mit Hilfe der Ortsinformationen der Region 3 können beispielsweise dicht und stark befahrene Strecken und/oder Orte mit einer hohen Dichte an Elektrofahrzeugen 5 ermittelt werden. Beispielsweise können die Ortsinformationen als zweite Daten in einer Datenwolke gespeichert werden.
Des Weiteren ist die Speichereinheit 6 dazu ausgebildet, um dritte Daten bezüglich mindestens eines Typs von Ladestationen bereitzustellen. Dabei werden die unterschiedlichsten Typen und/oder Arten und/oder Modelle von Ladestationen betrachtet. Somit erfährt das Ladeinfrastruktursystem 1 detaillierte Informationen der vielfältigsten und unterschiedlichsten Ladestationen. Insbesondere betreffen die dritten Daten eine Ladeleistung und/oder einen Anschlusstyp und/oder eine Verfügbarkeitsinformation der Ladestationen. Beispielsweise kann es sich bei den Ladestationen um elektrische Ladestationen oder induktive Ladestationen oder um Ladesäulen handeln.
Die Erfassungseinheit 4 ist des Weiteren dazu ausgestaltet, um vierte Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender Ladestationen 7 in der Region 3 zu erfassen. Dabei wertet die Erfassungseinheit 4 alle aktuell bereits vorhandenen Ladestationen 7 in der Region 3 aus. Dabei betrachtet die Erfassungseinheit 4 insbesondere das Ladeinfrastruktursystem 1, die jeweilige Kapazität der einzelnen bestehenden Ladestationen 7 und die jeweilige Positionierung und die Verteilung der bestehenden Ladestation 7. Somit ergibt sich ein detailliertes Bild der aktuellen Ladeinfrastruktur der Region 3. Mit der Energiebereitstellungskapazität ist die maximal abzugebende Energie der bestehenden Ladestationen 7 zu verstehen.
Des Weiteren weist das Ladeinfrastruktursystem 1 eine Recheneinheit 8 auf. Mit der Recheneinheit 8 können fünfte Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten bestimmt werden. Mit anderen Worten verarbeitet beziehungsweise berechnet die Recheneinheit 8 die fünften Daten in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der fahrzeugspezifischen Informationen und der Ortsinformationen der Region 3. Dabei ermittelt die Recheneinheit 5 den jeweiligen Energiebedarf der Elektrofahrzeuge 5 in der Region 3. Aus den jeweiligen einzelnen Energiebedarfen der jeweiligen Elektrofahrzeuge 5 ermittelt die Recheneinheit 8 den gesamten Energiebedarf aller Elektrofahrzeuge 5 innerhalb der Region 3. Dabei wird der jeweilige Energiebedarf der Elektrofahrzeuge 5 in Abhängigkeit von den örtlichen und zeitabhängigen Gegebenheiten ermittelt. Somit kann zu jeder Zeit und an jedem Ort der jeweilige individuelle Energiebedarf der einzelnen Elektrofahrzeuge 5 ermittelt werden und daraus eine genaue Berechnung des gesamten Energiebedarfs aller Elektrofahrzeuge 5 in der Region 3 durchgeführt werden. Beispielsweise können diese bestimmten fünften Daten sowie die davor erfassten und bereitgestellten ersten bis vierten Daten in der Speichereinheit 6 zwischengespeichert beziehungsweise abgelegt werden.
Ebenso können durch die Recheneinheit 8 weitere Einflussgrößen und/oder Störfaktoren bei der Bestimmung der fünften Daten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann in vordefinierten Zeitintervallen ein jeweiliger Betriebszustand der Elektrofahrzeuge 5 bestimmt werden. Dabei handelt es sich bei dem jeweiligen Betriebszustand beispielsweise darum, ob das jeweilige Elektrofahrzeug 5 aktuell fährt, parkt oder einen Ladevorgang durchführt. Somit können die aktuelle Situation und der aktuelle Fahrzeugzustand der Elektrofahrzeuge 5 erfasst werden. Beispielsweise erfolgt die Erfassung des jeweiligen Betriebszustands entweder systemseitig automatisch durch das Ladeinfrastruktursystem 1 oder die Elektrofahrzeuge 5 stellen den jeweiligen Betriebszustand selbst fest und übermitteln diesen an das Ladeinfrastruktursystem 1.
Des Weiteren können strukturelle Umgebungsinformationen der Region 3 und/oder Wetterinformationen der Region 3 und/oder eine Anzahl an nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeugen in der Region 3 erfasst und bei der Bestimmung der fünften Daten berücksichtigt werden. Dabei werden von den strukturellen Umgebungsinformationen insbesondere ein Zustand der Straßen und/oder ein Verkehrsaufkommen und/oder eine Art der Straßen und/oder von Steigungen und Gefällen der Straßen der Region 3 repräsentiert.
Des Weiteren sind für die jeweiligen Ladevorgänge der Elektrofahrzeuge 5 die Umgebungstemperatur und/oder klimatischen Bedingungen in der Region 3 von Relevanz. Dies ist insbesondere dadurch von Bedeutung, da die Temperatur einen direkten Einfluss auf die Kapazität der Energiespeicher und auf die Ladeleistungen der Ladestationen ausübt. Dadurch kann durch die Berücksichtigung dieser Einflussgrößen eine noch genauere und bessere Bestimmung der fünften Daten erfolgen.
Des Weiteren kann die Durchdringung der anderen, nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeuge in der Region 3 berücksichtigt werden. Bei einer großen Anzahl von nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeugen (Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge oder Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor) reduzieren sich die Anzahl der Elektrofahrzeuge 5 in der Region 3 und somit auch der Energiebedarf in der Region 3. Des Weiteren können vielfältigste und umfangreiche Informationen bei der Bestimmung der fünften Daten berücksichtigt werden.
Des Weiteren ist die Recheneinheit 8 dazu ausgestaltet, die zu installierenden Ladestationen 2 in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten zu ermitteln. Mit anderen Worten werden in Abhängigkeit des Typs der Ladestationen und der örtlichen Verteilung der verfügbaren Energiebereitstellungskapazität der bestehenden Ladestationen 5 in der Region 3 und des Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit die zu installierenden Ladestationen 2 berechnet beziehungsweise ermittelt. Somit wird die Ermittlung der zu installierenden Ladestationen 2 in Abhängigkeit von vielfältigsten und umfangreichen Informationen und Daten durchgeführt. Somit kann eine möglichst genaue und effiziente Ermittlung der zu installierenden Ladestationen 2 in der Region 3 erfolgen. Die ermittelten zu installierenden Ladestationen 2 sind insbesondere weitere, zusätzliche und neue Ladestationen, welche in die Ladeinfrastruktur der Region 3 eingebaut beziehungsweise installiert werden. Somit kann die Energiebereitstellungskapazität der bestehenden Ladestationen 7 in der Region 3 durch die zusätzlich installierten Ladestationen 2 erhöht werden, so dass der Energiebedarf der Elektrofahrzeuge 5 innerhalb der Region 3 abgedeckt werden kann.
Insbesondere erfolgt die Ermittlung der zu installierenden Ladestationen 2 derart, dass zusätzliche Informationen für die zu installierenden Ladestationen 2 bereitgestellt werden. Dabei können eine Anzahl und/oder ein Typ und/oder eine örtliche Verteilung der zu installierenden Ladestationen 2 ermittelt werden. Somit können in Summe die bereits bestehenden Ladestationen 7 und die neu zu installierenden Ladestationen 2 so verteilt werden, dass die Elektrofahrzeuge 5 effizient mit Energie versorgt werden können.
Mit den bestimmten fünften Daten können optional eine Veränderung eines Typs und/oder einer Position und/oder einer örtlichen Verteilung der bereits bestehenden Ladestationen 7 in der Region 3 ermittelt werden. Beispielsweise ist dies dann von Bedeutung, dass der Energiebedarf der Elektrofahrzeuge 5 durch die Energiebereitstellungskapazität der bestehenden Ladestationen 7 abgedeckt werden kann. Mit anderen Worten wird dann eine Veränderung der bestehenden Ladestationen 7 durchgeführt, wenn eine Differenz zwischen dem Energiebedarf aller Elektrofahrzeuge 5 und der verfügbaren Energiebereitstellungskapazität der bestehenden Ladestationen 7 im Wesentlichen null ist. Dies wird insbesondere bei der Ermittlung der zu installierenden Ladestationen 2 berücksichtigt. Beispielsweise kann nach dem Bestimmen der fünften Daten als Ergebnis festgestellt werden, dass keine zusätzlichen neuen Ladestationen 2 benötigt werden, sondern die bestehenden Ladestationen 7 aktualisiert und neu positioniert werden. Somit kann beispielsweise eine kostenreduzierte und effiziente Optimierung der bestehenden Ladeinfrastruktur in der Region 3 erfolgen.
Ein weiterer optionaler Punkt, welcher von dem Ladeinfrastruktursystem 1 bei der Ermittlung der zu installierenden Ladestationen 2 berücksichtigt wird, ist eine Leistungsfähigkeit eines lokalen Energienetzes 9 der Region 3. Bei dem lokalen Energienetz 9 handelt es sich insbesondere um einen Energieversorger. Mit Hilfe des lokalen Energienetzes 9 werden die Ladestationen 2, 7 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei muss stetig beachtet, dass eine Leistungsfähigkeit beziehungsweise eine Kapazität des lokalen Energienetzes 9 nicht überlastet wird. Dementsprechend können nur so viele neu zu installierende Ladestationen 2 in der Region 3 installiert werden, wie diese von dem lokalen Energienetz 9 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Dadurch kann erreicht werden, dass das lokale Energienetz 9 in der Region 3 nicht überlastet wird.
Insbesondere können die ersten Daten zusätzliche Ladedaten, wie einen Ladezeitpunkt und/oder eine Lademenge und/oder einen Ladeort der Elektrofahrzeuge 5 oder eine Historie dieser Ladedaten betreffen. Dies kann insbesondere automatisch durch die Erfassungseinheit 4 durchgeführt werden. Beispielsweise können bei jedem durchgeführten und geplanten Ladevorgang der einzelnen Elektrofahrzeuge 5 der Ladezeitpunkt und/oder die Lademenge und/oder der Ladeort der Elektrofahrzeuge 5 erfasst werden. Diese erfassten Daten können anschließend in der Historie in der Speichereinheit 6 abgelegt werden und insbesondere als zusätzliche Informationen in den ersten Daten erfasst werden.
Beispielsweise sind die ersten bis fünften Daten als umfangreiche Datensätze zu verstehen. Die ersten bis fünften Daten können insbesondere in einer Datenwolke abgelegt und aufgerufen werden. Beispielsweise können die jeweiligen Daten in einer Datenwolke oder Rechenwolke separiert voneinander gespeichert werden.
Beispielsweise kann das Ladeinfrastruktursystem 1 als Informationsinfrastruktur eine Cloud-Computing-Infrastruktur aufweisen.
Beispielsweise kann ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung 10 des Ladeinfrastruktursystems 1 ladbar ist, mit Programm-Mitteln das erfindungsgemäße Verfahren ausführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung 10 des Ladeinfrastruktursystems 1 ausgeführt wird.
Des Weiteren ist ein elektronisch lesbarer Datenträger 11 mit darauf gespeicherten elektronischen lesbaren Steuerinformationen vorgesehen, welche zumindest ein Computerprogramm umfasst und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 11 in der Steuereinrichtung 10 des Ladeinfrastruktursystems 1 das erfindungsgemäße Verfahren durchführen.
Des Weiteren kann ein hierin beschriebenes Verfahren auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das Verfahren auf der Steuereinheit 10 implementiert, wenn es auf der Steuereinheit 10 ausgeführt wird. Ebenso kann der elektronisch lesbare Datenträger 11 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren elektronischen Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein vorher genanntes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 11 in der Steuereinrichtung 10 des Ladeinfrastruktursystems 1 ein beschriebenes Verfahren durchführen.
In 2 wird ein Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens geschildert.
Insbesondere können die im Verfahren geschilderten Schritte mit einer agenten-basierten Simulation simuliert beziehungsweise modelliert werden.
Als agenten-basierte Simulierung ist eine spezielle, Individuum-basierte Methode der computergestützten Modellbildung und Simulation zu verstehen. Die agenten-basierte Modellierung ist insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens von Vorteil, da sie die Möglichkeiten gibt, heterogene Verhalten und Abhängigkeiten von Individuen (in diesem Fall die Elektrofahrzeuge 5) explizit abbilden zu können.
Beispielsweise kann als Programmiersprache zur Implementierung der agenten-basierten Modellierung „NetLogo“ verwendet werden. Zur Verarbeitung von einmalig eingelesenen Daten (erste bis fünfte Daten) kann beispielsweise „Matlab“ verwendet werden. Für die Analyse der Ergebnisse, welche insbesondere mit der Recheneinheit 8 durchgeführt werden, kann „Python“ verwendet werden. Die Input-Daten für das Bereitstellen und Erfassen der ersten bis vierten Daten erfolgt beispielsweise als „csv-Datei“.
Durch die Verwendung der Simulation kann eine Ladesäulenplanung in städtischen und ländlichen Gebieten durchgeführt werden. Insbesondere können mit Hilfe der Simulation spezielle Ladeprofile für die Elektrofahrzeuge 5 und/oder die Ladesäulen 2, 7 erstellt werden. Insbesondere kann mit Hilfe der Simulation eine Einflussanalyse der Elektromobilität auf das lokale Energienetz 9 der Region 3 durchgeführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms für die Simulation des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dazu sind drei Software-Agenten 12, 13, 14 dargestellt. In dem Software-Agenten 12 sind alle Informationen und Daten bezüglich der Elektrofahrzeuge 5 dargestellt. In dem Software-Agenten 13 sind alle Daten und Informationen bezüglich der Region 3 hinterlegt. In dem Software-Agenten 14 sind alle Informationen und Daten bezüglich der Ladestationen 2, 7 hinterlegt.
Für die Simulation werden mit Hilfe von Mobilitätsmodellen und/oder Ladeinfrastrukturmodellen die Software-Agenten 12, 13, 14 derart verknüpft, dass die verschiedensten Parametervariationen und Szenarien simuliert werden können.
Insbesondere erfolgt mit der agenten-basierten Simulation die Erfassung von Unsicherheiten und Einflüsse der Elektromobilität auf das gesamte Energiesystem der Region 3.
Für die bedarfsgerechte Erfassung werden technische Merkmale benötigt. Diese können beispielsweise durch Abbildung von Unsicherheiten (unbekannter Ladeort, Ladezeit und Lademenge) bereitgestellt werden. Ebenfalls können technische Spezifikationen der Fahrzeuge (Verbrauch, Batteriegröße, Ladesteckertyp und die Auslastung individueller Ladesäulen (basierend auf Ladesäulentypen, zeitlicher und örtlicher Auflösung von Fahrprofilen, gefahrenen Fahrzeugkilometern) berücksichtigt werden. Des Weiteren können unterschiedliche Ladeleistungen in den Fahrzeugen und Ladesäulen in einem System unter wechselseitigen Effekten zwischen verschiedenen Standorten in der Region 3 berücksichtigt werden.
Dabei wird eine Heterogenität des Energiebedarfs durch die individuelle Abbildung von Elektrofahrzeugen 5 und der entsprechenden Fahrzeuglenker (zum Beispiel bestehen unterschiedliche Präferenzen hinsichtlich Ladeentscheidungen) in der Simulation beschrieben. Ausgiebige Parametervariationen und Szenarien erlauben eine Abbildung von Unsicherheiten und führen im Ergebnis zu unterschiedlichen Ausgestaltungen der bedarfsgerechten Ladeinfrastrukturen. Beispielsweise können Unsicherheiten von Fahrprofilen durch wiederholte Simulation zufällig herangezogener Fahrprofile aus einem großen Pool (oder nach statischen Regeln definierter synthetischer Fahrprofile) ermittelt werden. Ebenfalls kann eine Unsicherheit sein, ob und welchen Heimladezugang das jeweilige Elektrofahrzeug 5 besitzt. Dies wird ebenfalls bei der Simulation berücksichtigt.
Beispielsweise umfasst der Software-Agent 12 eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen mit Realwerten (Batterie, Verbrauch, On-Board-Charger) und setzt sich aus zusammengesetzten Fahrzeugkategorien (zum Beispiel Mittelklassewagen, Kleinwagen, Prämienwagen) unter Verwendung von Durchschnittswerten zusammen.
Insbesondere erfolgt die Simulation sukzessive in Zeitschritten. Dabei wird beispielsweise die Programmfunktion „Next-Time-Step“ verwendet. Dies kann beispielsweise rekursiv erfolgen.
Beispielsweise zeigt der Software-Agent bei i = 1 ein Beispiel für ein Elektrofahrzeug 5. Bei dem Schritt 16 erfolgt die Ermittlung des aktuellen Betriebszustands des Elektrofahrzeugs 5. Sollte der aktuelle Betriebszustand „Fahren“ sein, so werden in dem Programmabschnitt 17 spezifische Parameter des Elektrofahrzeugs 5 eingestellt. Dabei kann beispielsweise der Ladezustand des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs 5 (SOC, „State of Charge“) dynamisch angepasst werden. Somit kann die Reichweite des Elektrofahrzeugs 5 beispielsweise erhöht werden. Dabei kann beispielsweise der bevorstehende oder aktuelle Reiseverlauf des Elektrofahrzeugs 5 berücksichtigt werden.
Sollte der aktuelle Betriebszustand des Elektrofahrzeugs 5 nicht „Fahren“ sein, so kann in dem Programmabschnitt 18 eine entsprechende Ladestation 2, 7 ermittelt werden. Beispielsweise kann das Elektrofahrzeug 5 einen Ladewunsch äußern und dabei spezielle Ladestrategien berücksichtigen. Dadurch kann simuliert werden, welche Ladestation 2, 7 in der Umgebung des Elektrofahrzeugs 5 verfügbar ist. Dabei kann die Information bezüglich der passenden Ladestation 2, 7 dem Fahrzeug 5 mitgeteilt werden und beispielsweise zusätzliche Informationen, wie Preis pro Kilowattstunde, bereitgestellt werden. Bei der Suche nach einer passenden Ladestation 2, 7 erfolgt die Verlinkung des Software-Agenten 12 mit dem Software-Agenten 13, 14, so dass abhängig von dem Elektrofahrzeug 5 und der Region 3 und den Ladestationen 2, 7 die passende Ladestation 2, 7 ermittelt werden kann.
Insbesondere können mit der Simulation die genannten Ausführungen in 1 simuliert werden.
Insbesondere erfolgt die Modellierung durch einen simulationsbasierten Ansatz. Dieser berücksichtigt Unsicherheiten durch Replikation der Szenarien und ausgiebiger Parametervariationen. Die Simulation ermöglicht eine schnelle Parametrisierung für die Region 3. Simulationsergebnisse werden effizient aufgrund der Problemformulierung erzeugt. Im Gegensatz zu einem normativen Optimierungsverfahren können deutlich mehr Szenarien in der Simulation verarbeitet werden, wodurch die Szenarien an Robustheit gewinnen. Die geringere Rechenzeit wird unter anderem durch einfache Anpassung in der Simulation (einfaches Hinzufügen von weiteren Fahrzeugen, Fahrzeugklassen, Ladesäulentypen, Standorten) erreicht. Dabei muss der Quellcode nicht verändert werden. Verschiedene regionale Unterschiede können durch die Nutzung realer Daten (Verfügbarkeit von Heimladesäulen, Fahrzeugdichte im Straßenverkehr) erreicht werden.
Konkret beschreibt der Algorithmus für die Simulation eine veränderbare Last über die Zeit, welche durch das Hinzufügen von Ladestationen in der Simulation gedeckt werden kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, verschiedene Durchdringungen von Ladeinfrastrukturen auf der Angebotsseite simulativ auf Spitzenlast, Systemkosten, Flexibilität und Auslastung der Ladesituationen im Gesamtsystem zu bewerten. Die Verwendung von einzelnen Daten der ersten bis fünften Daten erfolgt insbesondere stochastisch.
Bezugszeichenliste

1: Ladeinfrastruktursystem
2: zu installierende Ladestationen
3: Region
4: Erfassungseinheit
5: Elektrofahrzeuge
6: Speichereinheit
7: bestehende Ladestationen
8: Recheneinheit
9: lokales Energienetz
10: Steuereinrichtung
11: Datenträger
12, 13, 14: Software-Agenten
15: Programmschritt
16: Schritt
17, 18: Programmabschnitte

Claims

Verfahren zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen (2), bei welchem folgende Schritte durchgeführt werden: - Erfassen erster Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen von Elektrofahrzeugen (5), - Bereitstellen von zweiten Daten bezüglich Ortsinformationen über eine Region (3), - Bereitstellen von dritten Daten bezüglich mindestens eines Typs von Ladestationen (2, 7) für die Elektrofahrzeuge (5), - Erfassen von vierten Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender Ladestationen (7) in der Region (3), - Bestimmen von fünften Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten, - Ermitteln der zu installierenden Ladestationen (2) in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl und/oder ein Typ und/oder eine örtliche Verteilung der zu installierenden Ladestationen (2) in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Daten ein Ladeverhalten und/oder eine Ladestrategie und/oder einen Energieverbrauch und/oder einen Energiespeicher der Elektrofahrzeuge (5) als fahrzeugspezifische Informationen betreffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ersten Daten ein individuelles, elektronisches Fahrprofil eines der Elektrofahrzeuge (5), mit welchem das jeweilige Fahrverhalten eines der Elektrofahrzeuge (5) charakterisiert wird, betreffen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das jeweilige individuelle, elektronische Fahrprofil einen Routenverlauf und/oder eine zurückgelegte Strecke eines der Elektrofahrzeuge (5) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zweiten Daten digitale Kartendaten und/oder geographische Positionen und/oder Straßenverläufe und/oder ein Verkehrsaufkommen der Region (3) betreffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritten Daten eine Ladeleistung und/oder einen Anschlusstyp und/oder eine Verfügbarkeitsinformation des mindestens eines Typs von Ladestationen (2, 7) betreffen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in vordefinierten Zeitintervallen ein jeweiliger Betriebszustand der Elektrofahrzeuge (5) bestimmt wird, und der jeweilige Betriebszustand der Elektrofahrzeuge (5) bei dem Bestimmen der fünften Daten berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei strukturelle Umgebungsinformationen der Region (3) und/oder Wetterinformationen der Region (3) und/oder eine Anzahl an nicht-elektrisch-angetriebenen Fahrzeugen in der Region (3) erfasst und bei der Bestimmung der fünften Daten berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von den bestimmten fünften Daten eine Veränderung eines Typs und/oder einer Position und/oder einer örtlichen Verteilung der bestehenden Ladestationen (7) in der Region (3) ermittelt und die Veränderung bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen (2) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Ermitteln der zu installierenden Ladestationen (2) eine Leistungsfähigkeit eines lokalen Energienetzes (9) der Region (3) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Daten zusätzlich Ladedaten, wie einen Ladezeitpunkt und/oder eine Lademenge und/oder einen Ladeort der Elektrofahrzeuge (5), oder eine Historie dieser Ladedaten betreffen.
Ladeinfrastruktursystem (1) zum Ermitteln von zu installierenden Ladestationen (2), mit - einer Erfassungseinheit (4) zum Erfassen erster Daten bezüglich fahrzeugspezifischer Informationen vorgegebener Elektrofahrzeuge (5), - einer Speichereinheit (6) zum Bereitstellen von zweiten Daten bezüglich Ortsinformationen über eine vorgegebene Region (3) und zum Bereitstellen von dritten Daten bezüglich mindestens eines Typs von vorgegebenen Ladestationen (2, 7), wobei - die Erfassungseinheit (4) ausgebildet ist zum Erfassen von vierten Daten bezüglich einer örtlichen Verteilung einer verfügbaren Energiebereitstellungskapazität bestehender, vorgegebenen Ladestationen (7) in der vorgegebenen Region (3), und - eine Recheneinheit (8) des Ladeinfrastruktursystems (1) ausgebildet ist zum Bestimmen von fünften Daten bezüglich eines Energiebedarfs in Abhängigkeit von Ort und Zeit auf Basis der ersten und zweiten Daten, und zum Ermitteln der zu installierenden Ladestationen (2) in Abhängigkeit von den dritten, vierten und fünften Daten.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung (10) eines Ladeinfrastruktursystem (1) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (10) des Ladeinfrastruktursystems (1) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger (11) mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerprogramm nach Anspruch 14 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (11) in einer Steuereinrichtung (10) eines Ladeinfrastruktursystems (1) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchführen.