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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeuges an einem Ladepunkt in einem Ladepark mit einer Mehrzahl von Ladepunkten.
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Die
WO 2012/149965 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie. Das Verfahren sieht vor, dass eine Ladestation eine Statusänderung an ein Ladesystem übermittelt und das Ladesystem eine Lastverteilung bestimmt und die an die Ladestation übermittelt, so dass die Ladestation die elektrische Energie gemäß der übermittelten Lastverteilung bereitstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur bedarfsgerechten Bereitstellung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeuges benötigter elektrischer Energie anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeuges an einem Ladepunkt in einem Ladepark mit einer Mehrzahl von Ladepunkten sieht erfindungsgemäß vor, dass einem Nutzer eine länger als nötige Ladezeit zum Laden seines Fahrzeuges an einem Ladepunkt des Ladeparkes angeboten wird, wenn dadurch ein Ladevorgang eines weiteren Fahrzeuges unbeeinträchtigt bleibt, wobei die Ladezeit nach erfolgter Bestätigung des Nutzers verlängert wird, wenn:
- - eine erwartete Auslastung des Ladeparkes über die verlängerte Ladezeit eine vorgegebene Anzahl freier Ladepunkte überschreitet oder
- - eine Auslastung der Ladepunkte des Ladeparkes so hoch ist, dass ein zur Verfügung stehender Ladestrom aufgrund einer begrenzten Anschlussleistung des Ladeparkes verringert werden muss.
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Durch Anwendung des Verfahrens ist es möglich, Komfortgewinne für verschiedene Nutzergruppen elektrischer Fahrzeuge zu erzielen. Zum einen steht durch die Verlängerung des Ladevorganges, insbesondere durch Reduktion einer Ladeleistung mehr Zeit zur Verfügung, beispielsweise um an einem Sportkurs teilzunehmen und/oder Besorgungen zu erledigen. Zum anderen wird durch die Anwendung des Verfahrens eine längere Wartezeit für andere Fahrzeuge vermieden, die einen möglichst schnellen Ladevorgang wünschen und keinen längeren Aufenthalt planen. Die Anwendung ermöglicht damit einen personalisierten, bedürfniszentrierten Ansatz einer Verteilung von Ladeleistung.
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Insbesondere wird zur Verlängerung der Ladezeit ein Ladestrom verringert, wodurch sich eine Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges erhöhen kann. Aufgrund einer Verringerung einer Ladeleistung des Ladepunktes wird der elektrische Energiespeicher geschont, so dass auch elektrische Nebenverbraucher des Fahrzeuges reguliert werden können, so dass während des Ladevorganges weniger elektrische Energie, beispielsweise zur Kühlung, verbraucht wird.
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Basierend auf einer individuellen Verringerung der Ladeleistung des Ladepunktes für Nutzer, welche die somit zur Verfügung stehende Zeit optimiert für sich nutzen, kann eine begrenzte Ressource, das heißt der Ladepunkt oder die Ladeleistung, effizienter genutzt und vor allem sozialverträglich zugeordnet werden, da aufgrund der verlängerten Ladezeit somit ein Ladepunkt nicht ungenutzt blockiert wird und der Nutzer deswegen kein schlechtes Gewissen haben muss.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt die:
- 1 schematisch einen Ladepunkt und ein an diesem stehendes und seinen elektrischen Energiespeicher ladendes Fahrzeug.
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Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug 1, welches an einem Ladepunkt 2, insbesondere an einer Ladesäule, eines Ladeparkes steht, und mit dem Ladepunkt 2 elektrisch gekoppelt ist, um seinen elektrischen Energiespeicher zu laden. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug. Unter einem Ladepark ist eine Örtlichkeit zu verstehen, welche eine Mehrzahl solcher Ladepunkte 2 aufweist.
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Bei einem Ladestopp eines solchen Fahrzeuges 1 soll der elektrische Energiespeicher meistens so schnell wie möglich geladen werden, so dass das Fahrzeug 1 baldmöglichst seinen Fahrbetrieb wieder aufnehmen und seine Reise fortsetzen kann.
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Es gibt aber auch Fälle, bei welchen Reisende während eines Ladevorganges beabsichtigen, einer Aktivität nachzugehen, wie beispielsweise essen gehen oder einkaufen, und diese Aktivität länger dauert als eine angegebene Ladezeit. Um einen Ladepunkt 2 schnellstmöglich anderen Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen, muss entweder die Aktivität unterbrochen werden, um das Fahrzeug 1 umzuparken, oder es muss der Ladevorgang abgewartet werden, um das Fahrzeug 1 dann umzuparken, so dass anschließend der geplanten Aktivität nachgegangen werden kann. Mit beiden Möglichkeiten sind beziehungsweise ist ein Komfort- und/oder Zeitverlust für den Nutzer des Fahrzeuges 1 verbunden.
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Im Allgemeinen ist bekannt, dass an Ladepunkten 2 automatisch ein maximal möglicher Ladestrom eingestellt ist, welcher unter anderem abhängig ist von einer Bauart des Fahrzeuges 1, einem aktuellen Ladestand seines Energiespeichers und einer Ladeleistung des Ladepunktes 2.
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Um eine Ausführung einer Aktivität eines Nutzers des Fahrzeuges 1 und des Ladepunktes 2 während der Ladezeit zu ermöglichen, sind ein frei einstellbarer Ladestrom sowie eine Erlaubnis eines Betreibers des Ladeparkes, auch nach einem abgeschlossenen Ladevorgang das Fahrzeug 1 an dem Ladepunkt 2 stehen lassen zu können, nötig. Beides kann dazu führen, dass andere Fahrzeuge länger warten müssen.
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Ladeparks mit einer Mehrzahl von Schnellladepunkten sind in der Regel derart ausgelegt, dass jeder einzelne Ladepunkt 2 eine vergleichsweise hohe Ladeleistung bereitstellen kann, aber eine Gesamtanschlussleistung des Ladeparkes oftmals nicht ausreicht, um alle Ladepunkte 2 gleichzeitig mit einer maximalen Ladeleistung zu bedienen. Bei vergleichsweise hoher Auslastung des Ladeparkes mit Fahrzeugen 1, bei denen das Laden mit einer relativ hohen Ladeleistung möglich ist, ist es erforderlich, ein Lastmanagement zu betreiben, so dass an allen Ladepunkten 2 eine Ladeleistung verringert wird.
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Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mittels dessen ermöglicht werden kann, eine Ladezeit zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeuges 1 unter bestimmten Voraussetzungen zu verlängern.
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Hierzu sieht das Verfahren insbesondere vor, dass eine Verlängerung der Ladezeit, also eine Aufenthaltsdauer an einem Ladepunkt 2, möglich ist, wenn dadurch weitestgehend ausgeschlossen werden kann, dass ein anderer Nutzer, welcher beabsichtigt, ein anderes Fahrzeug zu laden, nicht warten muss. Insbesondere wird einem Nutzer eine solche Verlängerung der Ladezeit, also eine länger als nötige Aufenthaltsdauer an dem Ladepunkt 2, angeboten.
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Die Verlängerung der Ladezeit ist zum einen möglich, wenn eine erwartete Auslastung des Ladeparkes über die Ladezeit so niedrig ist, dass freie Ladepunkte 2 vorhanden sind und zum anderen eine Auslastung mit möglichst schnell ladenden anderen Fahrzeugen so hoch ist, dass der Ladestrom aufgrund der oben genannten begrenzten Anschlussleistung des Ladeparkes verringert werden muss. Wenn dann ein Fahrzeug 1 mit verringerter Ladeleistung lädt, steht anderen Fahrzeugen eine entsprechend höhere Ladeleistung zur Verfügung. Ein solcher Ladepunkt 2 wird dann schneller wieder freigegeben. Solange eine maximale Anschlussleistung ausgeschöpft wird, entsteht keine längere Wartezeit für andere Fahrzeuge.
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In einer Ausführung des Verfahrens wird das Fahrzeug 1 zunächst mittels eines Ladekabels 3 elektrisch mit dem Ladepunkt 2 verbunden. Basierend auf einem momentanen Ladestand des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges 1, gegebenenfalls einem gewünschten maximalen Ladestand, einem möglichen Ladestrom und einer Auslastung des Ladeparkes, wird dem Nutzer des Fahrzeuges 1 eine Verlängerung der Ladezeit mit einer maximalen Aufenthaltsdauer an dem Ladepunkt 2 auf einer Anzeigeeinheit 2.1 des Ladepunktes 2 angeboten. Dieses Angebot kann der Nutzer mittels einer Bestätigung annehmen oder eine von ihm gewünschte Aufenthaltsdauer einstellen, welche insbesondere zwischen einer kürzest möglichen Ladedauer und der angebotenen maximalen Aufenthaltsdauer liegt.
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Alternativ oder zusätzlich kann bei entsprechend vorhandener Kommunikationsverbindung zwischen Fahrzeug 1 und Ladepunkt 2 oder zwischen mobilem Endgerät des Nutzers und dem Ladepunkt 2 die Verlängerung der Ladezeit im Fahrzeug 1 beziehungsweise mittels eines Anwendungsprogrammes aktiviert werden. Diese Vorgabe der Verlängerung kann auch erst nach einer vorgebbaren Zeitdauer nach einem Beginn des Ladevorganges erfolgen, wobei dann eine maximal erlaubte Rest-Aufenthaltsdauer an dem Ladepunkt 2 an den bereits höheren Ladestand des Energiespeichers des Fahrzeuges 1 und an die gegebenenfalls veränderte Auslastung des Ladeparkes angepasst wird.
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Auch kann über ein Anwendungsprogramm während der Verlängerung der Ladezeit die Verlängerung abgebrochen werden und der elektrische Energiespeicher mit dem maximal möglichen Ladestrom geladen werden, insbesondere wenn es die Auslastung des Ladeparkes erfordert.
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Darüber hinaus kann von Seiten des Ladeparkes bereits im Vorfeld eine Information bereitgestellt werden, ob in nächster Zeit eine Verlängerung der Ladezeit angeboten werden kann. Eine solche Information kann bei einer Routenplanung berücksichtigt werden und zum Beispiel kann daraufhin ein alternativer Ladepark gewählt werden. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass es möglich ist, einen Ladepunkt 2 mit Verlängerung der Ladezeit zu reservieren.
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Bei einer Routenplanung im Fahrzeug 1 können Pausenzeiten vorgegeben werden, beispielsweise die nach einer Lenkzeitverordnung vorgeschriebenen Pausen von 45 Minuten nach einer Lenkzeit von maximal 4,5 Stunden, wobei diese Pause für Fahrzeuge 1 ab 3,5 Tonnen zulässigem Gesamtgewicht gilt. Wenn beispielhaft ein Ladepark nach knapp 4,5 Stunden Lenkzeit entlang einer Fahrtroute erreicht werden kann, aber eine Verlängerung der Ladezeit auf 45 Minuten dort nicht möglich ist, kann zum Beispiel automatisch eine Anfahrt eines näher liegenden Ladeparkes auf der Fahrtroute geplant werden, bei welchem die Verlängerung der Ladezeit erlaubt und möglich ist.
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Liegt eine vergleichsweise geringe Auslastung des Ladeparkes vor, dann kann eine minimale Anzahl von Ladepunkten 2 vorgegeben werden, welche bei einer Vereinbarung einer Verlängerung der Ladezeit frei sein muss. Zudem kann ein typischer Verlauf der Auslastung des Ladeparkes während eines Tages betrachtet werden, so dass zum Beispiel kurz vor einem erwarteten Ansteigen der Auslastung keine Verlängerung der Ladezeit mehr angeboten wird.
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Eine maximal erlaubte Aufenthaltsdauer an einem Ladepunkt 2 kann anhand einer sinnvollen minimalen Ladeleistung, beispielsweise 50 Kilowatt, während des Ladevorganges auf Basis des momentanen Ladestandes des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges 1 ermittelt werden. Dabei sollte auch berücksichtigt werden, dass sich zum Ende des Ladevorganges die maximal mögliche Ladeleistung verringert.
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Bei vergleichsweise hoher Auslastung des Ladeparkes wird eine Verlängerung der Ladezeit erlaubt, wenn eine Nachfrage nach der Ladeleistung eine vorhandene Kapazität des Ladeparkes überschreitet. Dabei kann auch ein Puffer vorgesehen sein, so dass die Nachfrage zum Beispiel mindestens 110 Prozent der Kapazität betragen muss. Damit wird dem Rechnung getragen, dass während einer Verlängerung der Ladezeit ein schnell ladendes anderes Fahrzeug den Ladepark verlassen kann und an dessen Stelle ein anderes Fahrzeug mit geringerer maximaler Ladeleistung geladen werden kann.
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Im Folgenden wird ein Anwendungsbeispiel hierzu näher erläutert. Betrachtet wird ein Ladepark mit zehn Ladepunkten 2, an welchen ein Fahrzeug 1 mit jeweils 350 Kilowatt geladen werden kann, wobei eine Anschlussleistung des Ladeparkes 1500 Kilowatt beträgt.
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Es wird angenommen, dass an neun von zehn Ladepunkten 2 Fahrzeuge 1 laden, welche aufgrund ihrer Bauart mit nur maximal 100 Kilowatt laden können und dies auch tun. Einem Nutzer eines zehnten Fahrzeuges 1, welches mit maximal 100 Kilowatt Ladeleistung laden kann, wird eine Verlängerung der Ladezeit nicht angeboten, da eine Gesamtnachfrage von 1000 Kilowatt deutlich unterhalb der Kapazität des Ladeparkes liegt und es daher effizienter ist, die Ladepunkte 2 schnellstmöglich wieder freizugeben und durch andere Fahrzeuge zu belegen.
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Zu einem anderen Zeitpunkt befinden sich neun Fahrzeuge 1 in dem Ladepark, welche mit jeweils 200 Kilowatt laden können. Da damit die maximale Anschlussleistung des Ladeparkes überschritten ist, können die neun Fahrzeuge 1 nur mit 1500 Kilowatt / 9 Fahrzeuge = 167 Kilowatt laden. Nun fährt ein zehntes Fahrzeug 1 in den Ladepark, welches ebenfalls mit 200 Kilowatt Ladeleistung seinen elektrischen Energiespeicher laden kann. Die Insassen des zehnten Fahrzeuges 1 würden die Ladezeit gern nutzen und eine Stunde Mittagessen gehen. Der Einfachheit halber wird in diesem Anwendungsbeispiel von einer konstanten Ladeleistung von 100 Kilowatt ausgegangen, die zum Laden des elektrischen Energiespeichers des zehnten Fahrzeuges 1 erforderlich ist, um eine Stunde lang zu laden. Die Gesamtnachfrage beträgt also 9 Fahrzeuge * 200 Kilowatt + 1 Fahrzeug * 100 Kilowatt = 1900 Kilowatt. Das ist mehr als 110 Prozent der Kapazität, so dass die Verlängerung der Ladezeit um eine Stunde für das zehnte Fahrzeug 1 erlaubt wird.
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Im Fall, dass das zehnte Fahrzeug 1 die maximale Ladeleistung von 200 Kilowatt anfordern würde, müsste die Ladeleistung pro Fahrzeug 1 auf 1500 Kilowatt / 10 Fahrzeuge = 150 Kilowatt verringert werden. Lädt das zehnte Fahrzeug 1 mit der Verlängerung der Ladezeit mit einer Ladeleistung von 100 Kilowatt, werden die übrigen 1400 Kilowatt auf die restlichen neun Fahrzeuge 1 verteilt, die möglichst schnell geladen werden sollen. Dabei steht für jedes der neun Fahrzeuge 1 eine Ladeleistung von 1400 Kilowatt / 9 Fahrzeuge = 156 Kilowatt zur Verfügung, so dass der jeweilige Ladepunkt 2 vergleichsweise schnell für andere Fahrzeuge freigegeben wird.
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Zu einem weiteren Zeitpunkt sind neun der Ladepunkte 2 belegt mit einer Gesamtnachfrage an Ladeleistung von 1550 Kilowatt. Mit einer Nachfrage von weiteren 100 Kilowatt Ladeleistung von einem zehnten Fahrzeug 1 sind die geforderten 110 Prozent der Gesamtkapazität an Nachfrage erreicht. Wenn das zehnte Fahrzeug 1 mit einer Ladeleistung von maximal 200 Kilowatt laden kann und um 100 Kilowattstunden geladen werden soll, wird deshalb eine Verlängerung der Ladezeit für maximal eine Stunde mit einer Ladeleistung von 100 Kilowatt angeboten. Eine Aufenthaltsdauer, das heißt eine Ladezeit, von zwei Stunden mit einer Ladeleistung von 50 Kilowatt, beispielsweise für eine ausgiebige Einkaufstour, ist dagegen nicht möglich, da die Gesamtnachfrage dann unter 110 Prozent Auslastung des Ladeparkes liegen würde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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