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Die Erfindung betrifft ein elektrifiziertes Zweirad mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Zweirads.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Zweiräder bekannt, welche einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Beispielsweise können hierbei zumindest teilweise elektrisch betriebene Motorräder als elektrifiziertes Zweirad angesehen werden. Diese weisen einen elektrischen Energiespeicher auf, welcher zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildet ist. Die elektrische Energie wird dabei zum Betreiben einer elektrischen Motoreinrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet. Insbesondere um eine entsprechend hohe Reichweite des elektrifizierten Zweirads realisieren zu können, sind bereits Energiespeicher in den Zweirädern verbaut, welche beispielsweise eine Kapazität von 10 Kilowattstunden oder mehr aufweisen.
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Die
EP 2 308 164 B1 betrifft eine Schaltungsanordnung für einen elektrischen Antrieb sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schaltungsanordnung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrifiziertes Zweirad sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen hochfunktionell das elektrifizierte Zweirad genutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein elektrifiziertes Zweirad sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrifiziertes Zweirad mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher, wobei der elektrische Energiespeicher zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen zumindest teilweise elektrischen Betrieb des Zweirads ausgebildet ist, und wobei das Zweirad zumindest eine Ladebuchse aufweist, welche mit dem elektrischen Energiespeicher kontaktiert ist und zum Laden des elektrischen Energiespeichers mit einer zweiradexternen Energieversorgung ausgebildet ist.
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Es ist vorgesehen, dass die Ladebuchse zur bidirektionalen Energiebereitstellung ausgebildet ist, so dass elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung zum elektrischen Energiespeicher oder umgekehrt übertragbar ist.
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Insbesondere ist somit die Ladebuchse und der elektrische Energiespeicher zum bidirektionalen Energiebereitstellen ausgebildet. Insbesondere kann somit der elektrische Energiespeicher somit zweiradextern mit Energie versorgt werden und beispielsweise Energie eingespeist werden, und es kann alternativ von dem elektrischen Energiespeicher elektrische Energie für die zweiradexterne Energieversorgung bereitgestellt werden. Somit kann hochfunktionell das elektrifizierte Zweirad betrieben werden.
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Insbesondere die zunehmende Elektrifizierung auch im Bereich der Zweiräder erfordert somit Lösungen zum kostengünstigen Laden dieser Fahrzeuge. Durch die teilweise hohen Standzeiten der meist für Freizeitzwecke genutzten elektrifizierten Zweiräder ergeben sich optimale Betriebsbedingungen, um den elektrischen Energiespeicher dieser Zweiräder auch für V2H (Vehicle to Home - Kraftfahrzeug zu Haus) sowie V2G (Vehicle to Grid - Kraftfahrzeug zu Stromnetz) Anwendungen ergeben. Insbesondere kann somit ein bidirektionales Laden genutzt werden. Insbesondere im V2H-Anwendungsfall dient der elektrische Energiespeicher des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Zweirads als ein Stationärspeicher, wenn an der hauseigenen Wallbox dieser angeschlossen ist. Die Fahrzeugbatterie beziehungsweise der elektrische Energiespeicher wird mit überschüssiger Energie aus der hauseigenen Solaranlage beispielsweise tagsüber geladen. Nachts wird die elektrische Energie in das Hausnetz eingespeist. So wird der Eigenverbrauch des Stroms der Solaranlage erhöht und der Netzbezug von Strom verringert. Weitere Anwendungen im V2H Kontext sind Insel- bzw. Notstrombetrieb hier übernimmt der elektrische Energiespeicher mit Wandlerelement die Notstromversorgung bei Stromausfall im Lokalnetz durch Abkopplung vom öffentlichen Stromnetz, oder ein Netzanschlusspunkt wird abgekoppelt vom öffentlichen Stromnetz (bspw. Wochenenddhaus in der Wildnis ohne Stromanschluss) ggf. mit Solaranlage den Nutzer zur Verfügung gestellt. Damit der Nutzer seine Haushaltsgeräte mit Strom versorgen kann. In einer weiteren Ausführung können beispielsweise auch Werkzeuge mit Strom versorgt werden (Vehicle to Device). In einer weiteren Ausführung wird die Rückspeisefähigkeit des Zweirads genutzt, um ein anderes Zweirad oder Kraftfahrzeug mit Energie zu laden (Vehicle to Vehicle) oder Energie in das Zweirad zu laden. Im Vehicle-to-Grid-Anwendungsfall wird der elektrische Energiespeicher geladen, wenn Energiepreise am Energiemarkt niedrig sind, und entladen, wenn Energiepreise am Energiemarkt hoch sind. So können durch die Arbitrage von Einkaufspreis zu Verkaufspreis Erlöse erwirtschaftet werden. Hierfür werden die einzelnen Zweiräder gebündelt und in den Energiemarkt beziehungsweise Übertragungsstromnetze integriert. Im V2G-Anwendungsfall können durch Lastspitzenmanagement, Redispatch oder Erbringen von Regelleistung auch Stromnetze stabilisiert werden. So kann in Standzeiten Energie gespart beziehungsweise durch Energiemarktdienste Geld erwirtschaftet werden, der elektrische Energiespeicher lebensdaueroptimiert geladen und ein stationärer Heimspeicher entweder unterstützt oder ganz gespart werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Ladebuchse ein elektrisches Wandlerelement zum Wandeln von Gleichstrom zu Wechselstrom auf. Insbesondere ist der elektrische Energiespeicher als Gleichstrom-Energiespeicher ausgebildet. Bevorzugt ist das Wandlerelement zwischen einem Anschlusspunkt der Ladebuchse und dem elektrischen Energiespeicher verortet. Das Wandlerelement ist insbesondere zum Umwandeln von Wechselstrom (AC) zu Gleichstrom (DC) ausgebildet. Insbesondere kann beispielsweise ein Stecker einer handelsüblichen Schuko-Steckdose genutzt werden, um über das Wandlerelement der Ladebuchse den elektrischen Energiespeicher zu versorgen. Somit kann auf einfache Art und Weise lediglich mit einem einfachen Kabel elektrische Energie in den Energiespeicher eingespeist oder wiederum aus dem Energiespeicher in die zweiradexterne Energieversorgung eingespeist werden.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ladebuchse zum Anschließen an ein elektrisches Wandlerelement von Gleichstrom zu Wechselstrom ausgebildet ist, wobei das Wandlerelement zweiradextern ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Wandlerelement dann in einer so genannten Wallbox ausgebildet sein. Die Ladebuchse kann somit einfacher ausgebildet sein und lediglich zum Anschließen des elektrischen Energiespeichers an der Wallbox dienen. Somit sind entsprechende Wandlerelemente zweiradextern ausgebildet, wodurch das elektrifizierte Zweirad äußerst einfach aufgebaut werden kann.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das elektrifizierte Zweirad als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Motorrad ausgebildet ist. Insbesondere aufgrund des Gewichts und der entsprechenden zu erwartenden Kilometerleistung weisen die elektrisch betriebenen Motorräder einen entsprechend großen, insbesondere bezüglich der Kapazität, Energiespeicher auf, so dass dieser zuverlässig als „Zwischenspeicher“ genutzt werden kann.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das elektrifizierte Zweirad als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrrad oder als elektrischer Scooter ausgebildet ist. Insbesondere das elektrisch betriebene Fahrrad oder der elektrische Scooter sind bereits vielfach in der Gesellschaft etabliert, wodurch auch diese elektrifizierten Zweiräder als Zwischenspeicher genutzt werden können. Somit ist auch das elektrisch betriebene Fahrrad sowie der elektrische Scooter hochfunktionell einsetzbar.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass das elektrifizierte Zweirad eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, wobei die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal zu entscheiden, elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung zum elektrischen Energiespeicher oder umgekehrt zu übertragen. Beispielsweise kann die elektronische Recheneinrichtung hierzu mit dem lokalen, häuslichen Energienetz (V2H) oder auch mit dem Stromnetz (V2G) kommunizieren, und in Abhängigkeit von dem Steuersignal entscheiden, ob nun elektrische Energie, beispielsweise bei hoher Solarstromerzeugung, in den elektrischen Energiespeicher eingespeist wird, oder, ob elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird. Des Weiteren kann auch mit dem übergeordneten Stromnetz kommuniziert werden, so dass beispielsweise Lastspitzen über den elektrischen Energiespeicher ausgeglichen werden können.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die elektronische Recheneinrichtung zum Kommunizieren mit einer weiteren elektronischen Recheneinrichtung der zweiradexternen Energieversorgung ausgebildet ist. Beispielsweise kann die weitere elektronische Recheneinrichtung im Haus und/oder im übergeordneten Stromnetz ausgebildet sein und entsprechend mit der elektronischen Recheneinrichtung kommunizieren, so dass eine intelligente Steuerung des bidirektionalen Ladens beziehungsweise Entladens des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
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Ferner betrifft die Erfindung auch ein System, bestehend aus dem elektrifizierten Zweirad und in einer Ausgestaltungsform einem zweiradexternen Wandlerelement.
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Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrifizierten Zweirads nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei mittels der Ladebuchse eine bidirektionale Energiebereitstellung bereitgestellt wird, so dass elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung zum elektrischen Energiespeicher oder umgekehrt übertragen wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass die Energiebereitstellung für ein lokales Energienetz (V2H) und/oder für ein überregionales Energienetz (übergeordnetes Stromnetz V2G) durchgeführt wird.
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Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einer aktuellen lokalen Energienutzung und/oder einem aktuellen lokalen Energieverbrauch entschieden wird, wann elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung zum elektrischen Energiespeicher oder umgekehrt übertragen wird. Somit kann auf intelligente Art und Weise ein bidirektionales Laden beziehungsweise Entladen des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem lokalen Energieverbrauch beziehungsweise der lokalen Energieerzeugung, beispielsweise bei Solaranlagen, realisiert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrifizierten Zweirads sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Systems sowie des Verfahrens anzusehen. Das elektrifizierte Zweirad sowie das System weisen gegenständliche Merkmale auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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 oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt dabei die einzige 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrifizierten Zweirads.
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In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Zweirads 10. Das elektrische Zweirad 10 ist im folgenden Ausführungsbeispiel insbesondere als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Motorrad ausgebildet. Alternativ kann das elektrifizierte Zweirad 10 auch als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrrad oder als elektrischer Scooter ausgebildet sein. Das elektrifizierte Zweirad weist zumindest einen elektrischen Energiespeicher 12 sowie eine Ladebuchse 14 auf. Die Ladebuchse 14 ist wiederum mit dem elektrischen Energiespeicher 12 kontaktiert. Über die Ladebuchse 14 kann beispielsweise eine Kabelverbindung 16 zu einer Wallbox 18 hergestellt werden, so dass über die Wallbox 18 wiederum der elektrische Energiespeicher 12 geladen werden kann. Die Wallbox 18 befindet sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere an einem Haus 20, welches insbesondere als lokales Energienetz 22 angesehen werden kann. Das Haus 20 ist wiederum an einem überregionalen Energienetz 24 angeschlossen. Das lokale Energienetz 22 sowie das überregionale Energienetz 24 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere als zweiradexterne Energieversorgung 26 anzusehen.
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Das elektrifizierte Zweirad 10 ist für einen zumindest teilweise elektrischen Betrieb ausgebildet, wobei das Zweirad 10 hierzu insbesondere die Ladebuchse 14 aufweist, welche mit dem elektrischen Energiespeicher 12 kontaktiert ist und zum Laden des elektrischen Energiespeichers 12 mit der zweiradexternen Energieversorgung 26 ausgebildet ist. Es ist dabei vorgesehen, dass die Ladebuchse 14 zur bidirektionalen Energiebereitstellung 28 ausgebildet ist, so dass elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung 26 zum elektrischen Energiespeicher 12 oder umgekehrt übertragbar ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere gezeigt, dass die Ladebuchse 14 zum Anschließen an ein elektrisches Wandlerelement 30 von Gleichstrom zu Wechselstrom und umgehe kehrt, insbesondere bidirektional, ausgeführt ist, wobei das Wandlerelement 30 zweiradextern ausgebildet ist und insbesondere vorliegend über die Wallbox 18 bereitgestellt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ladebuchse 14 selbst ein elektrisches Wandlerelement zum Wandeln von Gleichstrom zu Wechselstrom aufweist, wobei das Wandlerelement dann beispielsweise zwischen einem Anschlusspunkt der Ladebuchse 14 und dem elektrischen Energiespeicher 12 verortet ist.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das elektrifizierte Zweirad eine elektronische Recheneinrichtung 32 aufweist, wobei die elektronische Recheneinrichtung 32 dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal zu entscheiden, elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung 26 zum elektrischen Energiespeicher 12 oder umgekehrt zu übertragen. Die elektronische Recheneinrichtung 32 kann zusätzlich zum Kommunizieren mit einer weiteren elektronischen Recheneinrichtung 34, vorliegend in der Wallbox 18 bereitgestellt, ausgebildet sein. Insbesondere kann somit ein Verfahren bereitgestellt werden, wobei mittels der Ladebuchse 14 eine bidirektionale Energiebereitstellung bereitgestellt wird, so dass elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung 26 zum elektrischen Energiespeicher 12 oder umgekehrt übertragen wird.
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Insbesondere sieht eine vorteilhafte Ausgestaltungsform vor, dass in Abhängigkeit von der aktuellen lokalen Energieerzeugung 36 und/oder einem aktuellen lokalen Energieverbrauch 38 entschieden wird, ob elektrische Energie von der zweiradexternen Energieversorgung 26 zum elektrischen Energiespeicher 12 oder umgekehrt übertragen wird.
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Insbesondere ist somit vorgesehen, da das Zweirad 10 heutzutage über eine effiziente standardisierte skalierbare Ladeschnittstelle verfügt, diese zum bidirektionalen Laden auszubilden. Hierzu kann auch ein AC-Ladegerät zusätzlich verbaut werden, welches beispielsweise auch bidirektional ausgebildet sein kann. Es wird somit eine leistungsfähige bidirektionale Gleichstrom-Ladeschnittstelle implementiert, die auch in der Öffentlichkeit zum Schnellladen genutzt werden kann. Die Bereitstellung einer bidirektionalen Gleichstrom-Wallbox 18 für das Laden zu Hause kann ebenfalls realisiert werden. So kann das AC-Ladegerät am Zweirad 10 entfallen und das Zweirad 10 zu Standzeiten zum Rückspeisen für V2H-/V2G-Anwendungen genutzt werden. Die Integration des Zweirads 10 mit der DC-Wallbox 18 in das Lokalnetz des Kunden (V2H) beziehungsweise in das Verteilnetz (V2G) kann realisiert werden. Hierbei kann eine Optimierung der Anwendungen realisiert werden.
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Die 1 zeigt dabei eine Implementierung der leistungsfähigen bidirektionalen Gleichstrom-Ladeschnittstelle an dem Zweirad 10 auf Basis der ISO-15 118-20 mit der bidirektionalen Wallbox 18 für das Laden beziehungsweise Entladen zu Hause. Über diese Schnittstelle kann das Zweirad 10 auch im öffentlichen Bereich (Gleichstrom) schnellgeladen werden. Das bidirektionale AC-Ladegerät ist damit optional und kann entfallen. Das Zweirad 10 ist über die elektronische Recheneinrichtung 32, beispielsweise über sogenannte Service-Applikationen, verbunden. So kann der Ladevorgang geregelt werden. Durch Vernetzung mit einem mobilen Endgerät kann ein Nutzer über den Speicherfüllstand informiert werden und eine Abfahrzeit zu dem der Speicher auf einen vorgegebenen Speicherfüllstand geladen sein soll angeben. erhalten. Prognosen über Fahrzeitverfügbarkeit können erstellt werden und der elektrische Energiespeicher 12 kann lebensdaueroptimiert geladen werden. Das Zweirad 10 ist voll in das lokale Energienetz 22 des Kunden integriert und kann über beispielsweise eine PV-Solaranlage 40 geladen werden und den Haushalt mit Strom versorgen, wenn kein PV-Strom zur Verfügung steht. Über die Integration in den Energiemarkt, insbesondere in das überregionale Energienetz 24 kann es am Energiemarkt beziehungsweise Regelleistungsmarkt teilnehmen. Optional kann der Lade-/Entladevorgang über ein Energiemanagementsystem gesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zweirad
- 12
- elektrischer Energiespeicher
- 14
- Ladebuchse
- 16
- Kabelverbindung
- 18
- Wallbox
- 20
- Haus
- 22
- lokales Energienetz
- 24
- überregionales Energienetz
- 26
- zweiradexterne Energieversorgung
- 28
- elektrische Energie/bidirektionales Laden
- 30
- Wandlerelement
- 32
- elektronische Recheneinrichtung
- 34
- weitere elektronische Recheneinrichtung
- 36
- lokale Energieerzeugung
- 38
- lokaler Energieverbrauch
- 40
- Solaranlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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