WO2013041656A2 - Steuerung einer energie-rückspeisung von einer anzahl von kraftfahrzeug-akkumulatoren in ein energienetz - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for controlling the recovery of energy from a number of accumulators used in motor vehicles into a power grid.
  • Motor vehicles in particular electric vehicles, have an accumulator or a vehicle battery for storing electrical energy required for the drive.
  • the electric vehicle is connected to a charging column, which in turn is coupled to a power grid for providing the electrical energy.
  • the vehicle batteries can be used to stabilize the power grid.
  • part of the physical capacity of the accumulator is used for energy buffering.
  • the accumulator may be charged in the event of an oversupply of electricity in the power grid. If there is a high or additional demand for electricity in the energy network by other consumers, the electrical energy from the vehicle accumulator of the electric vehicle can be fed back into the energy grid via the charging station.
  • vehicle-to-grid The recovery of electrical energy from a vehicle battery of an electric vehicle to a power grid is known as a so-called vehicle-to-grid (see
  • a so-called battery management unit BMU
  • BMS battery management system
  • the battery management unit is suitable for monitoring the state of health (SOH) of the accumulator as well as the individual cells of the accumulator.
  • SOH state of health
  • the standard Battery management features include cell protection, load control, load management, charge state determination, cell health assessment, cell balancing, history storage, authentication, identification, and communication.
  • the vehicle battery can be damaged by the charging and discharging, even in the energy recovery. This can reduce the useful life of the vehicle accumulator and its capacity.
  • a method for controlling a recovery of energy from a number of batteries used in automobiles to a power grid is proposed.
  • at least one regenerative process of energy is carried out by the respective rechargeable battery into the energy network.
  • at least one parame ter ⁇ for each accumulator is determined, which represents an at least one carried out regenerative operation caused by the degradation of the battery.
  • the damage to the battery caused by the energy-energy is fed back into the power grid can be controlled and limited. It differentiates between degradation due to energy recovery, degradation due to aging of the accumulator and degradation due to driving. Thus, the absolute state of health or SOH value (SOH, state-of-health) of the accumulator is not detected, but it is determined depending on the type of use of the accumulator, which damage has already occurred.
  • the return feed is differentiated as a separate use of a use for driving and from aging.
  • the use of the rechargeable battery for the subsequent feeding back into the at least one regenerative process is decided as a function of the at least one specific parameter.
  • the accumulator is only used for the subsequent feeding back to the carried out feedback process, if the specific parameter is smaller than a predetermined threshold value. So that the predetermined threshold value indicates a material injury ⁇ supply limit for the reverse power caused by Degrada ⁇ tion of the accumulator.
  • decision on the use of the accumulator for the at least one souge gleich ⁇ th regenerative process following regeneration in dependence on the at least one determined parameter, and a function of at least one operating parameter of the motor vehicle eliminated. Examples of such operating parameters include the state of charge of the battery, the state-of-health value (SOH; state-of-health) of the battery or the ambient tempera ture ⁇ in the surroundings of the motor vehicle.
  • SOH state-of-health
  • an accumulator can be damaged to varying degrees during a charge-discharge cycle, depending on its state of charge, the ambient temperature, and the like. Thereby, in the presence of a plurality of accumulators such a rechargeable battery can be selected, which is less damaged under the current environmental conditions than the other accumulators.
  • the type of regenerative energy following the at least one regenerative process is decided as a function of the at least one specific parameter.
  • the feedback which follows the at least one regenerative process is carried out uniformly and with a current which is less than a predetermined value. certain lower current threshold, performed if the degradation represented by the determined parameter is greater than a predetermined degradation threshold. Due to the current with a relatively low current value of the accumulator is only slightly strained.
  • the at least one carried out regenerative process following regeneration is intermittently and with a current which is smaller than a réelle ⁇ certain upper current threshold, performed if the group represented by the determined parameter degradation is less than the predetermined degradation threshold value.
  • the return can be intermittent and also with higher currents.
  • the predetermined upper current threshold is greater than the predetermined lower current threshold.
  • the method further comprises the steps of: detecting a regenerative demand in the power grid; Determining a regeneration priority for the respective accumulator of the number of accumulators as a function of the particular parameter determined; and selecting the respective rechargeable battery for subsequent recovery depending on the regenerative priority determined for the respective rechargeable battery.
  • the method further comprises determining the number of accumulators required for the subsequent recovery in dependence on the detected recovery demand in the power grid and selecting the determined number of required accumulators in dependence on the determined recovery priorities of the accumulators.
  • the method includes detecting a feedback requirement in the power grid; determining a regenerative priority for the respective accumulator to the number of accumulators in dependence on the respective determined parameter, generating a random value between 0 and 1, and selecting the jeweili ⁇ gen accumulator for the next regeneration in dependence on the respective determined power feedback priority of the accumulator and the generated random value.
  • the random value can be generated by means of a pseudo-random generator.
  • the respective rechargeable battery is selected if its particular regenerative priority is greater than the generated random value.
  • the at least one parameter for representing the degradation caused by the at least one regenerative operation is a function of a total number of performed feedback operations, a number of performed feedback operations within a particular past time interval, and / or one performed by the regenerative processes from the accumulator to the power grid returned energy amount determined.
  • the past time interval is one day, one week, one month or one year.
  • the reduction of the measured battery capacity for example, relatively 12% or absolutely 30kWh, proportionally weighted according to the number and / or the amount of energy of the feedback to the total amount of energy delivered to determine the attributable to the feedback fed share.
  • the absolute regenerative se-degradation result is used, but a relation to the groove ⁇ useful life of the battery weighted value. That is, there is no particularly strong degradation of new Akkumulato ⁇ Ren, but over an expected period of use, for example, three years, evenly distributed use.
  • Degradati ⁇ on and degradation caused by aging of the battery is taken into account in the determination of the at least a parameter for representing at least one of the degradation performed regenerative operation caused by the.
  • the at least one parameter determined for the respective accumulator is managed by means of a control device for controlling the accumulator.
  • the accumulators are coupled by means of charging columns for charging and discharging with the power grid, wherein the parameters for the accumulators Parame ⁇ ter be managed by the charging stations or by a server provided for the power grid.
  • the central management of the specific parameters of the majority of the accumulators allows them to be compared with one another in order to make a suitable selection in the case of a return requirement.
  • a computer program product which on a program-controlled device causes the execution of at least one step of the method explained above for controlling a recovery of energy from a number of accumulators used in motor vehicles in a power grid.
  • a computer program product such as a computer program means can be provided or supplied, for example, as a storage medium, such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD or in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wire-less ⁇ communication network by the transmission of a corresponding file with the computer program product or computer program means.
  • the device comprises a regenerative device, a determination means and a control means for controlling the regenerative device.
  • the regenerative device is arranged to perform at least one regenerative operation of energy from the accumulator to the power grid.
  • the determining means is for
  • the control means is set up to control a return of energy from the accumulator to the energy network following the at least one regenerative process carried out as a function of the at least one specific parameter.
  • the device is realized, for example, as part of the battery management unit (BMU) of the vehicle accumulator.
  • BMU battery management unit
  • the respective means for example the determination means or the control means, can be implemented by hardware technology or also by software technology.
  • the respective means can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor.
  • the respective means may be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • Figure 1 is a flowchart of a first embodiment of a method for controlling an energy recovery
  • Figure 2 is a schematic representation of a system with electric vehicles, charging stations and a power grid.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a rechargeable battery of an electric vehicle of FIG. 2;
  • Fig. 4 is a flowchart of a second exemplary embodiment of a method for controlling a Ener ⁇ energy-recovery
  • FIG. 5 is a flowchart of a third embodiment of a method for controlling an energy feedback
  • FIG. 6 is a sequence diagram of a fourth embodiment of a method for controlling a power feedback
  • FIG. 7 is a sequence diagram of a fifth embodiment of a method for controlling a power feedback
  • Fig. 8 is a sequence diagram of a sixth embodiment of a method for controlling a power regeneration
  • FIG. 9 is a first diagram for illustrating the time-dependent state of health of a storage battery used in a Elect ⁇ rolanguage.
  • Fig. 11 is a block diagram of an embodiment ei ⁇ ner device for controlling an energy recovery.
  • the same or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
  • Fig. 1 is a flow diagram of a first exemplary embodiment of a method for controlling a power ⁇ feedback from a number of used in motor vehicles 11-14 accumulators 21-24 is shown in an energy network 30.
  • 2 shows a schematic representation of a system with electric vehicles 11-14, charging stations 51-56 and a power network coupled to the charging stations 51-56.
  • the respective electric vehicle 11-14 has an accumulator 21-24.
  • the accumulators 21-24 are permanently integrated in the respective electric vehicle 11-14 or exchangeable.
  • the Akkumula ⁇ gates 21-24 are charged via the charging stations 52, 53, 55 and 56 with the power grid 30 and discharged.
  • the accumulators 21-24 are not only charged when they are connected to one of the charging columns 51-56, but they also serve as energy storage to stabilize the power grid 30.
  • step 101 at least one regenerative operation of energy E from the respective accumulator 21-24 into the power grid 30 is performed.
  • a parameter P for the jewei ⁇ time accumulator 21-24 is at least determined which one of the strigin- at least represents a performed recirculation process according to step 101 caused degradation of the respective accumulator 21-24.
  • the at least one parameter P for rep ⁇ presentation of the at least one carried out regeneration process caused degradation preferably the total number of carried out feedback operations, the number of conducted feedback operations within a certain past time interval, for example, a week, and by the performed feedback operations taken into account by the accumulator 21-24 in the power grid 30 total ⁇ amount of energy.
  • the degradation caused by the running operation and the degradation caused by the aging of the battery 21-24 are also taken into consideration.
  • the particular parameter P may be, for example, locally administered in the electric vehicle 11-14, for example by the control device for controlling the accumulator ⁇ 21-24.
  • the determined parameters P can also be managed by the charging stations 51-56 or by a server provided for the power network 30.
  • step 103 the successive regenerations of energy E from the respective accumulator 21-24 into the energy network 30 are controlled in dependence on the determined parameter P.
  • the parameter P is preferably updated after each regeneration process and / or at predetermined time intervals.
  • the use of the respective rechargeable battery 21-24 for the following return feeds as a function of the at least one parameter P. For example, if the particular parameter P of a Akkumula ⁇ tors, for example, the accumulator 21 is smaller than a predetermined threshold, this accumulator 21 is blocked for feedback.
  • the use of the respective accumulator is preferably decided not only as a function of the specific parameter P, but also as a function of at least one operating parameter of the electric vehicle 11-14. Examples of such operating parameters are the state of charge of the accumulator 21-24, Being healthy ⁇ standardized state (SOH, state-of-health) or an ambient temperature of the electric vehicle Tempe ⁇ 11-14.
  • the type of feedback can be decided depending on the particular parameter P. For example, if the parameter P is greater than a predetermined Degradations- threshold, then only a current is used in subsequent feedback, which is smaller than a predetermined lower current threshold.
  • the method or in general the invention can also be applied to replaceable vehicle batteries or accumulators, which are currently not installed in a vehicle.
  • replaceable vehicle batteries are removed from a vehicle at a battery replacement station and charged outside the vehicle at a charging station.
  • Another, be ⁇ already charged vehicle battery is set ⁇ into the vehicle.
  • the removed discharged battery is transported to a loading ⁇ station, for example via a conveyor belt, and there charged.
  • the charging and the feedback for stabilizing the energy network of a removed vehicle battery at a charging station is carried out according to the method described here.
  • a recharged battery can then become a later be transported to another vehicle and replace its empty vehicle battery.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a rechargeable battery 21 of the electric vehicle 11 of FIG. 2.
  • the rechargeable battery 21 of FIG. 3 has a rechargeable battery pack 25 with four rechargeable battery cells 26-29. Without limiting the generality of the accumulator 21 has a battery pack 25 with four battery cells 26-29.
  • a control device 40 is provided, which is designed for example as a battery management unit (BMU).
  • the battery pack 25 can be charged or discharged via the contacts 41 (+) and 42 (-).
  • a contact 43 for kommunika ⁇ tion D is provided.
  • the state of health of the accumulator 21 can be queried via this contact 43.
  • the state of health for example, includes a counter ⁇ value for the number of carried reverse power and a power meter for detecting the fed back total amount of energy.
  • sensor data via the contact 43 can be transmitted, which represent physical Doorssparame ⁇ ter the battery cells 26-29, for example, the impedance or chemical parameters.
  • All of these data via the contact 43 communicated data can be used to determine the parameter P.
  • the parameter P can also be determined by the BMU 40.
  • the parameter P can be communicated as part of the data D via the contact 43.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a second exemplary embodiment of a method for controlling an energy recovery.
  • step 401 at least one regenerative process of energy E from the respective accumulator 21-24 into the power grid
  • a parameter for the jeweili ⁇ gen accumulator 21-24 is at least determined which represents an at least one carried out regenerative operation caused by the degradation according to step 401 of the respective accumulator 21-24.
  • a regenerative demand RB in the power grid 30 is detected.
  • the detected regenerative demand RB indicates that energy, in particular electrical current, is to be fed back into the energy network 30 from the accumulators 21-24.
  • a respective regeneration priority RP is determined for each accumulator 21-24 as a function of the parameter P determined for the respective accumulator 21-24.
  • the accumulators 21-24 are determined for the recovery of energy E to be achieved in the energy network 30 as a function of the determined regeneration priorities RP. For example, in the case that the accumulators 21 and 22 have the highest regenerative priority RP and two accumulators be taken benö- for about taking place recovery, these two accumulators are selected 21 and 22 and the recovery means of this selected Akkumu ⁇ simulators 21 and 22 carried out.
  • FIG. 5 shows a schematic flow diagram of a third exemplary embodiment of a method for controlling energy recovery.
  • At step 501 at least one recovery operation of energy E from the respective accumulator 21-24 to the power grid 30 is performed.
  • step 502 a parameter for the jeweili ⁇ gen accumulator 21-24 is at least determined which one of the strigin- at least one degradation carried out in accordance with step 501 represents degradation of the respective accumulator 21-24.
  • step 503 a regenerative demand RB in the power grid 30 is detected.
  • a feedback priority is RP for each ⁇ woven accumulator 21-24 depending on the respective certain parameter P determined.
  • step 505 a random value between 0 and 1 is generated ⁇ riert.
  • step 506 the respective battery is selected for the following 21-24 feedback depending on the respective specific regenerative priority RP of the accumulator 2 and the gene ⁇ tured random value. A comparison of the determined feedback priorities RP of the different accumulators 21-24 is not necessary due to the use of the random value.
  • FIGS. 6 to 8 show sequence diagrams of various From ⁇ exemplary embodiments of the method for controlling an energy energy-recovery.
  • the accumulator 21 is via a vehicle 70 or a vehicle power supply to the electric vehicle 11 ge ⁇ coupled.
  • the electric vehicle 11 is connected to the charging station 52 by means of a charging cable 80.
  • the embodiment of FIG. 6 includes the steps 601 to 605.
  • step 601 at least one parameter P is determined and transmitted to the charging station 52, which represents the degradation of the battery ⁇ mulators 21 caused by already performed recovery operations.
  • step 602 the feedback priority RP will be true in ⁇ Depending ⁇ ness of the particular parameter P by the charging column 52nd
  • step 603 When a regenerative RB needs of the power system 30 is detected in step 603, so those are selected from the plurality of current composites ⁇ NEN electric vehicles 11-14 with the best return for the feed-specific health recovery.
  • the recovery-specific health status is represented by the determined parameter P. This ensures that those accumulators which have been less damaged by feedback feeds than the other accumulators are preferably used for new regenerations. As a result, the already above average damaged by the recovery batteries are spared.
  • the accumulator 21 is selected for the following energy recovery, so that the return ⁇ supply is started in step 604.
  • step 605 the energy E is then fed back from the accumulator 21 via the charging cable 80 to the charging station 52 and thus to the power grid 30.
  • Fig. 7 shows a second sequence diagram for controlling an energy recovery.
  • the parameters P for representing the degradation caused by regeneration are managed in a server 60 associated with the power grid 30.
  • an identifier ID of the accumulator 21 is transmitted to the charging column 52.
  • a request R (ID) is generated by the charging column 52 to request the parameter P (ID) associated with the identifier ID from the server 60.
  • the server 60 transmits the queried parameter P (ID) to the charging station 52.
  • the feedback ⁇ sepriortician RP for the accumulator 21 as a function of the queried ⁇ parameter P (ID) is determined.
  • a regenerative power RB of the power grid 30 is detected.
  • the determined back ⁇ dining priority RP indicates a use of the accumulator 21 for the coverage of the detected recovery demand RB of the power grid 30. Consequently, in step 706, the feedback is started. In step 707, the energy E from the accumulator 21 to the charging station 52 and thus to the power grid 30 is Retired ⁇ fed. In step 708, the parameter P (ID) is updated and the updated parameter P (ID) is provided to the server 60.
  • Fig. 8 is a sequence diagram of a sixth embodiment of the method for controlling an energy recovery is shown.
  • step 801 a regenerative power RB of the power network 30 is detected.
  • step 802 the feedback is triggered by a start signal to the Akkumula ⁇ gate 21.
  • step 803 the parameter P is ⁇ be true.
  • step 804 it is determined that the particular parameter P is greater than a predetermined threshold. Consequently, the accumulator 21 stands for an energy
  • FIG. 9 shows a first diagram for illustrating the time-dependent health status BHS of a rechargeable battery used in an electric vehicle.
  • the x-axis of FIG. 9 represents the time t.
  • the y-axis of FIG. 9 shows the health status BHS (Battery Health Status).
  • BHS Battery Health Status
  • the accumulator has a BHS of 100%. Consequently, at this time, the capacity of the accumulator corresponds to its nominal capacity. Over time, the BHS deteriorates. At the time t0, this deterioration is represented by two parts AI and A2.
  • the proportion AI shows the degradation caused by regenerations.
  • the share A2 Degradati ⁇ on which is caused by the driving operation and the aging represents.
  • a BHS of 80% represents the lower limit for the use of the accumulator for energy recovery.
  • the proportion AI no longer changes from the time t1.
  • 10 shows a second diagram for illustrating the time-dependent health status of an accumulator used in an electric vehicle.
  • the curve Kl shows the actual course of the degradation of the BBB.
  • Curve K2 illustrates the desired course of the regenerative component of the degradation of the BHS.
  • the curve shows the K3 did ⁇ extraneous chart of the regenerative component of the degradation of the BBB.
  • sub-degradation UD means that the rechargeable battery is less damaged by regenerations than planned.
  • about degradation DOMs means that the battery is already strongly damaged by reverse power than plans ge ⁇ .
  • the battery is preferred over ande ⁇ ren accumulators selected for recovery, whereas the accumulator in an over-degradation overseas departments, such as the time t3 under prioritized is selected for periodically postsspei ⁇ solutions ,
  • FIG. 11 shows a schematic block diagram of an embodiment of the device 1 for controlling a recovery of energy E from a number of rechargeable batteries 21-14 used in motor vehicles 11-14 into an energy network 30.
  • the device 1 is coupled between an accumulator 21 shown by way of example and a charging station 51.
  • the device 1 has a regenerative means 2, a determination means 3 and control means 4.
  • the back feeder 2 is to perform ⁇ is directed at least one regenerative operation of energy E of the accumulator 21st
  • the determining means 3 monitors monitoring parameters Ü, which in particular represent the battery health status BHS of the accumulator 21. Depending on the monitoring parameter Ü, the determination means 3 determines at least one parameter P for the accumulator 21, which represents a degradation of the accumulator 21 caused by the at least one conducted feedback process.
  • the control means 4 is designed to control the accumulator 21 with ⁇ means of a first control signal Sl and the control of the regenerative device 2 by means of a second control signal S2. In this case, the control means 4 controls the return ⁇ feeding device 2 such that a subsequent to the at least one carried out feedback process recovery of
  • the regenerative device 2, the determining means 3 and the control means 4 are in particular part of a control device for controlling the accumulator 21.
  • the control device is designed in particular as a battery management unit (BMU).

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Rückspeisung von Energie (E) von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen (11-14) verwendeten Akkumulatoren (21-24) in ein Energienetz (30) vorgeschlagen. Dabei wird zumindest ein Rückspeisevorgang von Energie (E) von dem jeweiligen Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30) durchgeführt (101). Dann wird zumindest ein Parameter (P) für den jeweiligen Akkumulator (21-24) bestimmt (102), welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators (21-24) repräsentiert. Eine auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung von Energie (E) von dem jeweiligen Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30) wird dann in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters (P) gesteuert (103). Durch die Bestimmung des Parameters, der die durch die bereits durchgeführten Rückspeisevorgänge verursachte Degradation des Akkumulators repräsentiert, kann die durch die Energie-Rückspeisung in das Energienetz verursachte Schädigung des Akkumulators kontrolliert und beschränkt werden. Ferner wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Energie-Rückspeisung vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Steuerung einer Energie-Rückspeisung von einer Anzahl von Kraftfahrzeug-Akkumulatoren in ein Energienetz
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Rückspeisung von Energie von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen verwendeten Akkumulatoren in ein Energienetz.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge, verfügen über einen Akkumulator oder eine Fahrzeugbatterie zum Speichern von für den Antrieb benötigter elektrischer Energie. Zum Aufladen des Akkumulators wird das Elektrofahrzeug mit einer La- desäule verbunden, welche wiederum mit einem Energienetz zur Bereitstellung der elektrischen Energie gekoppelt ist.
Ferner können die Fahrzeug-Akkumulatoren zur Stabilisierung des Energienetzes eingesetzt werden. Dazu wird ein Teil der physikalischen Kapazität des Akkumulators zur Energiepuffe- rung verwendet. Der Akkumulator kann bei einem Überangebot von Strom in dem Energienetz aufgeladen werden. Bei einem hohen oder zusätzlichen Bedarf von Strom im Energienetz durch andere Verbraucher kann die elektrische Energie von dem Fahr- zeug-Akkumulator des Elektrofahrzeuges über die Ladesäule wieder in das Energienetz zurückgespeist werden.
Die Rückspeisung von elektrischer Energie von einem Fahrzeug- Akkumulator eines Elektrofahrzeuges zu einem Energienetz ist als so genanntes Vehicle-to-grid bekannt (siehe
http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle-to-grid). Zur Steuerung des Fahrzeug-Akkumulators wird dabei eine so genannte Batte- ry-Management-Unit (BMU) bzw. ein so genanntes Battery- Management-System (BMS) eingesetzt. Die Battery-Management- Unit ist dazu geeignet, den Gesundheitszustand (SOH; State- of-Health) des Akkumulators sowie der einzelnen Zellen des Akkumulators zu überwachen. Insbesondere werden dabei die La¬ de- und Entladevorgänge als SOH-Parameter umfasst. Die Stan- dardfunktionen eines Battery-Managements umfassen Zellschutz, Ladekontrolle, Lastmanagement, Bestimmung des Ladezustands, Bestimmung der Zellgesundheit, Ausbalancieren der Zellen, Speicherung der Historie, Authentifizierung, Identifizierung und Kommunikation.
Allerdings kann der Fahrzeug-Akkumulator durch das Laden und Entladen, auch bei der Energierückspeisung, geschädigt werden. Dadurch können sich die nutzbare Lebensdauer des Fahr- zeug-Akkumulators sowie dessen Kapazität verringern.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch Energierückspeisung verursachte Schädigung des Fahrzeug-Akkumulators einzuschränken .
Demgemäß wird ein Verfahren zum Steuern einer Rückspeisung von Energie von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen verwendeten Akkumulatoren in ein Energienetz vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird zumindest ein Rückspeisevorgang von Ener- gie von dem jeweiligen Akkumulator in das Energienetz durchgeführt. In einem zweiten Schritt wird zumindest ein Parame¬ ter für den jeweiligen Akkumulator bestimmt, welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des Akkumulators repräsentiert. In einem dritten Schritt wird eine auf den zumindest einen durchge¬ führten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung von Energie von dem jeweiligen Akkumulator in das Energienetz in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters gesteuert. Durch die Bestimmung des Parameters, der die durch die be¬ reits durchgeführten Rückspeisevorgänge verursachte Degrada¬ tion des Akkumulators repräsentiert, kann die durch die Ener- gie-Rückspeisung in das Energienetz verursachte Schädigung des Akkumulators kontrolliert und beschränkt werden. Dabei wird zwischen der Degradation durch Energie-Rückspeisungen, der Degradation durch Alterung des Akkumulators und der Degradation durch den Fahrbetrieb differenziert. Damit wird nicht der absolute Gesundheitszustand oder SOH- Wert (SOH; State-Of-Health) des Akkumulators erfasst, sondern es wird abhängig von der Art der Nutzung des Akkumulators ermittelt, welche Schädigung bereits eingetreten ist. Dabei wird die Rückspeisung als gesonderte Nutzung von einer Verwendung zum Fahren und von der Alterung unterschieden. Dadurch ist durch den bestimmten Parameter eine Information verfügbar, wie stark ein bestimmter Akkumulator bereits speziell durch erfolgte Energie-Rückspeisungen, d.h. insbesonde- re durch seine Verwendung für Vehicle-to-grid-Aufgaben geschädigt ist. Abhängig hiervon kann eine Entscheidung über die Verwendung des jeweiligen Akkumulators für eine weitere Energiepufferung oder Rückspeisung erfolgen. Insgesamt kann hierdurch erzielt werden, dass die Schädigung eines einzelnen Akkumulators eines Elektrofahrzeuges durch Energie-Rückspeisevorgänge begrenzt wird, insbesondere unter Verwendung einer oberen Schranke für durch Rückspeisungen verursachte Schädigungen. Dadurch kann einem Nutzer eines Elektrofahrzeuges garantiert werden, dass sein Fahrzeug- Akkumulator nicht kaputt gemacht wird, wenn er ihn für Energie-Rückspeisungen und Energiepufferung zur Verfügung stellt.
Bei einer Ausführungsform wird über die Verwendung des Akku- mulators für die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters entschieden.
Damit kann in Abhängigkeit des bestimmten Parameters ent- schieden werden, ob der jeweilige Akkumulator überhaupt für Energie-Rückspeisungen oder weitere Energiepufferungen zur Verfügung steht.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Akkumulator für die auf den durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung nur dann verwendet, falls der bestimmte Parameter kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Der vorbestimmte Schwellwert indiziert damit eine Schädi¬ gungsgrenze für die durch Rückspeisungen verursachte Degrada¬ tion des Akkumulators. Bei einer weiteren Ausführungsform wird über die Verwendung des Akkumulators für die auf den zumindest einen durchgeführ¬ ten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters und in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs ent- schieden. Beispiele für solche Betriebsparameter sind der Ladezustand des Akkumulators, der State-Of-Health-Wert (SOH; State-Of-Health) des Akkumulators oder die Umgebungstempera¬ tur in der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Damit kann berücksichtigt werden, wie hoch der Schädigungs- Gradient des Akkumulators unter den aktuell vorliegenden Be¬ triebsparametern ist. Ein Akkumulator kann beispielsweise abhängig von seinem Ladezustand, der Umgebungstemperatur und dergleichen unterschiedlich stark während eines Lade-Entlade- zyklus geschädigt werden. Dadurch kann bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Akkumulatoren ein solcher Akkumulator für die Rückspeisung ausgewählt werden, der unter den aktuellen Umgebungsbedingungen weniger stark geschädigt wird als die anderen Akkumulatoren.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird über die Art der auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters entschieden.
Insbesondere bei einem durch Rückspeisungen bereits stärker geschädigten Akkumulator kann eine bestimmte Art der Rückspeisung, insbesondere mit geringeren Strömen, eingesetzt werden, die den Akkumulator weniger strapaziert.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung gleichmäßig und mit einem Strom, welcher kleiner als ein vor- bestimmter unterer Stromschwellwert ist, durchgeführt, falls die durch den bestimmten Parameter repräsentierte Degradation größer als ein vorbestimmter Degradations-Schwellwert ist. Durch den Strom mit einem relativ geringen Stromwert wird der Akkumulator nur geringfügig strapaziert.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung stoßweise und mit einem Strom, der kleiner als ein vorbe¬ stimmter oberer Stromschwellwert ist, durchgeführt, falls die durch den bestimmten Parameter repräsentierte Degradation kleiner als der vorbestimmte Degradations-Schwellwert ist. Bei weniger stark geschädigten Akkumulatoren kann die Rückspeisung stoßweise und auch mit höheren Strömen erfolgen.
Der vorbestimmte obere Stromschwellwert ist größer als der vorbestimmte untere Stromschwellwert.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Detektieren eines Rückspeisebedarfs in dem Energienetz; Bestimmen einer Rückspeisepriorität für den jeweiligen Akkumulator der Anzahl der Akkumulatoren in Abhän- gigkeit des jeweiligen bestimmten Parameters; und Auswählen des jeweiligen Akkumulators für die folgende Rückspeisung in Abhängigkeit der für den jeweiligen Akkumulator bestimmten Rückspeisepriorität . Durch die Auswahl der Akkumulatoren in Abhängigkeit der bestimmten Rückspeiseprioritäten kann eine gleichmäßige Schädigung der Akkumulatoren durch Energie-Rückspeisungen innerhalb einer Fahrzeugflotte auch bei unterschiedlichem Nutzungsverhalten der Einzelfahrzeuge gewährleistet werden. Akkumulato- ren von Fahrzeugen, die häufig oder lange mit dem Energienetz verbunden sind, werden deshalb nicht stärker geschädigt als solche, die nur selten oder kurz mit dem Energienetz verbunden sind. Dadurch hat ein Fahrzeugnutzer keinen Nachteil hin- sichtlich der Lebensdauer seines Fahrzeug-Akkumulators, wenn er diesen während einer langen Zeitdauer für eine Energiepuf- ferung und Rückspeisung zur Verfügung stellt. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen der Zahl der für die folgende Rückspeisung benötigten Akkumulatoren in Abhängigkeit des detektierten Rückspeisebedarfs in dem Energienetz und das Auswählen der bestimmten Zahl benötigter Akkumulatoren in Abhängigkeit der bestimmten Rückspeiseprioritäten der Akkumulatoren.
Bei dieser Ausführungsform wird zum einen nur die notwendige Zahl der Akkumulatoren eingesetzt und dabei nur diejenigen Akkumulatoren, die bisher durch Rückspeisungen am wenigsten geschädigt wurden.
Bei einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Detektieren eines Rückspeisebedarfs in dem Energienetz; das Bestimmen einer Rückspeisepriorität für den jeweiligen Akkumulator der Anzahl der Akkumulatoren in Abhängigkeit des jeweiligen bestimmten Parameters, das Generieren eines Zufallswertes zwischen 0 und 1, und das Auswählen des jeweili¬ gen Akkumulators für die folgende Rückspeisung in Abhängigkeit der jeweiligen bestimmten Rückspeisepriorität des Akku- mulators und des generierten Zufallswertes.
Durch den Einsatz des Zufallswertes muss die für den jeweili¬ gen Akkumulator bestimmte Rückspeisepriorität für den Schritt des Auswählens für die folgende Rückspeisung nicht mit den Rückspeiseprioritäten der weiteren Akkumulatoren verglichen werden. Folglich ist hier keine Liste mit den bestimmten Rückspeiseprioritäten zu verwalten. Der Zufallswert kann mittels eines Pseudo-Zufallsgenerators generiert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der jeweilige Akkumulator für die Rückspeisung ausgewählt, falls seine bestimmte Rückspeisepriorität größer als der generierte Zufallswert ist . Bei einer weiteren Ausführungsform wird der zumindest eine Parameter zur Repräsentation der von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachten Degradation in Abhängigkeit einer Gesamtzahl durchgeführter Rückspeisevorgänge, einer Zahl durchgeführter Rückspeisevorgänge innerhalb eines bestimmten zurückliegenden Zeitintervalls und/oder einer durch die durchgeführten Rückspeisevorgänge von dem Akkumulator in das Energienetz zurückgespeisten Energiemenge bestimmt .
Beispielsweise beträgt das zurückliegende Zeitintervall einen Tag, eine Woche, einen Monat oder ein Jahr. Dabei kann zum Beispiel die Reduktion der gemessenen Batteriekapazität, zum Beispiel relativ 12% oder absolut 30kWh, anteilig gemäß der Anzahl und/oder der Energiemenge der Rückspeisungen zur insgesamt abgegebenen Energiemenge gewichtet werden, um den auf die durchgeführten Rückspeisungen entfallenden Anteil zu ermitteln. Vorzugsweise wird auch nicht der absolute Rückspei- se-Degradationswert verwendet, sondern ein bezüglich der Nut¬ zungsdauer des Akkumulators gewichteter Wert. Das heißt, es erfolgt keine besonders starke Degradation neuer Akkumulato¬ ren, sondern eine über einen erwarteten Nutzungszeitraum, von zum Beispiel drei Jahren, gleichmäßig verteilte Nutzung.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird bei der Ermittlung des zumindest einen Parameters zur Repräsentation der von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachten Degradation eine durch den Fahrbetrieb verursachte Degradati¬ on und eine durch eine Alterung des Akkumulators verursachte Degradation berücksichtigt.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der für den jeweili- gen Akkumulator bestimmte zumindest eine Parameter mittels einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Akkumulators ver- waltet . Durch die lokale Verwaltung des Parameters in der Steuervorrichtung für den Akkumulator besteht eine nur geringe
Zugriffszeit auf den verwalteten Parameter.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Akkumulatoren mittels Ladesäulen zum Laden und Entladen mit dem Energienetz gekoppelt, wobei die für die Akkumulatoren bestimmten Parame¬ ter durch die Ladesäulen oder durch einen für das Energienetz vorgesehenen Server verwaltet werden.
Durch die zentrale Verwaltung der bestimmten Parameter der Mehrzahl der Akkumulatoren können diese miteinander vergüchen werden, um eine geeignete Auswahl bei einem Rückspeise- bedarf zu treffen.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung zumindest eines Schrittes des wie oben erläuterten Verfahrens zum Steuern einer Rückspeisung von Energie von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen verwendeten Akkumulatoren in ein Energienetz veranlasst.
Ein Computerprogramm-Produkt wie ein Computerprogramm-Mittel kann beispielsweise als Speichermedium, wie Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem draht¬ losen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogramm-Produkt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen .
Ferner wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Rückspeisung von Energie von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen verwendeten Akkumulatoren in ein Energienetz vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Rückspeiseeinrichtung, ein Bestimmungsmittel und ein Steuermittel zum Steuern der Rückspeiseeinrichtung auf. Die Rückspeiseeinrichtung ist zum Durchführen zumindest eines Rückspeisevorgangs von Energie von dem Akkumulator in das Energienetz eingerichtet. Das Bestimmungsmittel ist zum
Bestimmen zumindest eines Parameters für den jeweiligen Akku- mulator eingerichtet, wobei der Parameter eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators repräsentiert. Das Steuermittel ist dazu eingerichtet, eine auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung von Energie von dem Akkumulator in das Energienetz in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters zu steuern.
Die Vorrichtung ist beispielsweise als Teil der Battery- Management-Unit (BMU) des Fahrzeug-Akkumulators realisiert.
Das jeweilige Mittel, beispielsweise das Bestimmungsmittel oder das Steuermittel, kann hardwaretechnisch oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann das jeweilige Mittel als Vorrich- tung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann das jeweilige Mittel als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Systems mit Elektrofahrzeugen, Ladesäulen und einem Energienetz;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels ei¬ nes Akkumulators eines Elektrofahrzeugs der Fig. 2 ;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbei- spiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Ener¬ gie-Rückspeisung;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Ener- gie-Rückspeisung;
Fig. 6 ein Sequenzdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung;
Fig. 7 ein Sequenzdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung; Fig. 8 ein Sequenzdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung;
Fig. 9 ein erstes Diagramm zur Illustrierung des zeitab- hängigen Gesundheitszustands eines in einem Elekt¬ rofahrzeug verwendeten Akkumulators;
Fig. 10 ein zweites Diagramm zur Illustrierung des zeitabhängigen Gesundheitszustands eines in einem Elekt- rofahrzeug verwendeten Akkumulators; und Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels ei¬ ner Vorrichtung zur Steuerung einer Energie- Rückspeisung . In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In der Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie¬ rückspeisung von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen 11-14 verwendeten Akkumulatoren 21-24 in ein Energienetz 30 dargestellt. Dazu zeigt die Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Systems mit Elektrofahrzeugen 11-14, Ladesäulen 51-56 und ein mit den Ladesäulen 51-56 gekoppeltes Energienetz. Das jeweilige Elektrofahrzeug 11-14 weist einen Akkumulator 21-24 auf. Die Akkumulatoren 21-24 sind in dem jeweiligen Elektro- fahrzeug 11-14 fest integriert oder wechselbar. Die Akkumula¬ toren 21-24 werden über die Ladesäulen 52, 53, 55 und 56 mit dem Energienetz 30 geladen und entladen. Die Akkumulatoren 21-24 werden dabei nicht nur aufgeladen, wenn sie mit einer der Ladesäulen 51-56 verbunden sind, sondern sie dienen auch als Energiespeicher zur Stabilisierung des Energienetzes 30. Dazu wird bei einem hohen Strombedarf im Energienetz 30 durch andere, nicht dargestellte Strom-Verbraucher Strom von den Akkumulatoren 21-24 der mit einer Ladesäule 52, 53, 55, 56 verbundenen Elektrofahrzeuge 11-14 in das Energienetz 30 zurückgespeist. Durch die im Folgenden näher beschriebenen Verfahrensschritte 101 bis 103 der Fig. 1 kann das Rückspeisen durch die Akkumulatoren 21-24 gleichmäßig durchgeführt und nach oben begrenzt werden.
In Schritt 101 wird zumindest ein Rückspeisevorgang von Energie E von dem jeweiligen Akkumulator 21-24 in das Energienetz 30 durchgeführt.
In Schritt 102 wird zumindest ein Parameter P für den jewei¬ ligen Akkumulator 21-24 bestimmt, welcher eine von dem zumin- dest einen durchgeführten Rückspeisevorgang gemäß Schritt 101 verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators 21-24 repräsentiert . Bei der Bestimmung des zumindest einen Parameters P zur Rep¬ räsentation der von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachten Degradation wird vorzugsweise die Gesamtzahl durchgeführter Rückspeisevorgänge, die Zahl durchgeführter Rückspeisevorgänge innerhalb eines bestimmten zu- rückliegenden Zeitintervalls, beispielsweise einer Woche, und eine durch die durchgeführten Rückspeisevorgänge von dem Akkumulator 21-24 in das Energienetz 30 zurückgespeiste Gesamt¬ energiemenge berücksichtigt. Ferner wird bei der Bestimmung des Parameters P auch die durch den Fahrbetrieb verursachte Degradation und die durch die Alterung des Akkumulators 21-24 verursachte Degradation berücksichtigt . Die bestimmten Parameter P können beispielsweise lokal in dem Elektrofahrzeug 11-14, beispielsweise durch die Steuerungs¬ vorrichtung zum Steuern des Akkumulators 21-24, verwaltet werden. Alternativ können die bestimmten Parameter P auch durch die Ladesäulen 51-56 oder durch einen für das Energie- netz 30 vorgesehenen Server verwaltet werden.
In Schritt 103 werden die fortfolgenden Rückspeisungen von Energie E von dem jeweiligen Akkumulator 21-24 in das Energienetz 30 in Abhängigkeit des bestimmten Parameters P ge- steuert. Dabei wird der Parameter P vorzugsweise nach einem jedem Rückspeisevorgang und/oder in vorbestimmten Zeitabständen aktualisiert.
Dabei kann beispielsweise über die Verwendung des jeweiligen Akkumulators 21-24 für die folgenden Rückspeisungen in Abhängigkeit des zumindest einen Parameters P entschieden werden. Ist beispielsweise der bestimmte Parameter P eines Akkumula¬ tors, beispielsweise des Akkumulators 21, kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert, so wird dieser Akkumulator 21 für Rückspeisungen gesperrt. Ferner wird vorzugsweise über die Verwendung des jeweiligen Akkumulators nicht nur in Abhängigkeit des bestimmten Parameters P, sondern auch in Abhängig- keit zumindest eines Betriebsparameters des Elektrofahrzeuges 11-14 entschieden. Beispiele für solche Betriebsparameter sind der Ladezustand des Akkumulators 21-24, sein Gesund¬ heitszustand (SOH, State-Of-Health) oder eine Umgebungstempe¬ ratur des Elektrofahrzeuges 11-14.
Auch über die Art der Rückspeisungen kann in Abhängigkeit des bestimmten Parameters P entschieden werden. Ist beispielsweise der Parameter P größer als ein vorbestimmter Degradations- Schwellwert, so wird bei folgenden Rückspeisungen nur ein Strom eingesetzt, der kleiner als ein vorbestimmter unterer Stromschwellwert ist.
Ist der bestimmte Parameter P aber kleiner als der vorbestimmte Degradations-Schwellwert , so kann ein höherer Strom eingesetzt werden, der kleiner als ein vorbestimmter oberer Stromschwellwert ist. Dabei ist der obere Stromschwellwert größer, beispielsweise doppelt so groß, wie der untere Strom¬ schwellwert . Das Verfahren bzw. allgemein die Erfindung kann auch für wechselbare Fahrzeugbatterien bzw. Akkumulatoren angewandt werden, die aktuell nicht in einem Fahrzeug installiert sind. Solche wechselbaren Fahrzeugbatterien werden an einer Batteriewechselstation aus einem Fahrzeug entnommen und außerhalb des Fahrzeugs an einer Ladestation geladen. Eine andere, be¬ reits geladene Fahrzeugbatterie wird in das Fahrzeug einge¬ setzt. Die entnommene entladene Batterie wird zu einer Lade¬ station transportiert, z.B. über ein Förderband, und dort aufgeladen. Das Laden und die Rückspeisung zur Stabilisierung des Energienetzes einer entnommenen Fahrzeugbatterie an einer Ladestation erfolgt entsprechend dem hier beschriebenen Verfahren. Eine wieder aufgeladene Batterie kann dann zu einem späteren Zeitpunkt zu einem anderen Fahrzeug transportiert werden und dessen leere Fahrzeugbatterie ersetzen.
Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei- spiels eines Akkumulators 21 des Elektrofahrzeuges 11 der Fig. 2. Der Akkumulator 21 der Fig. 3 hat ein Akku-Pack 25 mit vier Akku-Zellen 26-29. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit hat der Akkumulator 21 einen Akku-Pack 25 mit vier Akku- Zellen 26-29.
Zur Steuerung des Akku-Packs 25 und der einzelnen Zellen 26-
29 ist eine Steuervorrichtung 40 vorgesehen, die beispielsweise als Battery-Management-Unit (BMU) ausgebildet ist. Der Akku-Pack 25 ist über die Kontakte 41 (+) und 42 (-) ladbar bzw. entladbar. Ferner ist ein Kontakt 43 zur Datenkommunika¬ tion D vorgesehen. Über diesen Kontakt 43 kann beispielsweise der Gesundheitszustand des Akkumulators 21 abgefragt werden. Der Gesundheitszustand umfasst beispielsweise einen Zähler¬ wert für die Anzahl der erfolgten Rückspeisungen und einen Energiemengenzähler zum Erfassen der zurückgespeisten Gesamtenergiemenge. Ferner können auch Sensordaten über den Kontakt 43 übertragen werden, welche physikalische Gesundheitsparame¬ ter der Akkumulator-Zellen 26-29 repräsentieren, zum Beispiel die Impedanz oder chemische Parameter.
Alle diese über die den Kontakt 43 kommunizierten Daten können zur Bestimmung des Parameters P verwendet werden. Allerdings kann auch der Parameter P durch die BMU 40 bestimmt werden. In diesem Fall kann der Parameter P als Teil der Da- ten D über den Kontakt 43 kommuniziert werden.
In Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie- Rückspeisung dargestellt.
In Schritt 401 wird zumindest ein Rückspeisevorgang von Energie E von dem jeweiligen Akkumulator 21-24 in das Energienetz
30 durchgeführt. In Schritt 402 wird zumindest ein Parameter für den jeweili¬ gen Akkumulator 21-24 bestimmt, welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang gemäß Schritt 401 verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators 21-24 repräsentiert .
In Schritt 403 wird ein Rückspeisebedarf RB in dem Energienetz 30 detektiert. Der detektierte Rückspeisebedarf RB indi- ziert, dass von den Akkumulatoren 21-24 Energie, insbesondere elektrischer Strom, in das Energienetz 30 zurückzuspeisen ist .
In Schritt 404 wird für einen jeden Akkumulator 21-24 eine jeweilige Rückspeisepriorität RP in Abhängigkeit des für den jeweiligen Akkumulator 21-24 bestimmten Parameters P ermittelt .
In Schritt 405 werden die Akkumulatoren 21-24 für die zu er- folgende Rückspeisung von Energie E in das Energienetz 30 in Abhängigkeit der bestimmten Rückspeiseprioritäten RP bestimmt. Beispielsweise für den Fall, dass die Akkumulatoren 21 und 22 die höchste Rückspeisepriorität RP besitzen und zwei Akkumulatoren für die zu erfolgende Rückspeisung benö- tigt werden, so werden diese beiden Akkumulatoren 21 und 22 gewählt und die Rückspeisung mittels dieser gewählten Akkumu¬ latoren 21 und 22 durchgeführt.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung .
In Schritt 501 wird zumindest ein Rückspeisevorgang von Energie E von dem jeweiligen Akkumulator 21-24 in das Energienetz 30 durchgeführt.
In Schritt 502 wird zumindest ein Parameter für den jeweili¬ gen Akkumulator 21-24 bestimmt, welcher eine von dem zumin- dest einen durchgeführten Rückspeisevorgang gemäß Schritt 501 verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators 21-24 repräsentiert . In Schritt 503 wird ein Rückspeisebedarf RB in dem Energienetz 30 detektiert.
In Schritt 504 wird eine Rückspeisepriorität RP für den je¬ weiligen Akkumulator 21-24 in Abhängigkeit des jeweiligen be- stimmten Parameters P bestimmt.
In Schritt 505 wird ein Zufallswert zwischen 0 und 1 gene¬ riert . In Schritt 506 wird der jeweilige Akkumulator 21-24 für die folgende Rückspeisung in Abhängigkeit der jeweiligen bestimmten Rückspeisepriorität RP des Akkumulators 2 und des gene¬ rierten Zufallswertes ausgewählt. Ein Vergleich der bestimmten Rückspeiseprioritäten RP der verschiedenen Akkumulatoren 21-24 ist auf Grund des Einsatzes des Zufallswertes nicht notwendig .
Die Fig. 6 bis 8 zeigen Sequenzdiagramme verschiedener Aus¬ führungsbeispiele für das Verfahren zur Steuerung einer Ener- gie-Rückspeisung . Bei den Sequenzdiagrammen der Fig. 6 bis 8 kommunizieren ein Akkumulator 21, ein Elektrofahrzeug 11 und eine Ladesäule 52. Der Akkumulator 21 ist über einen Fahrzeugbus 70 oder ein Bordnetz mit dem Elektrofahrzeug 11 ge¬ koppelt. Das Elektrofahrzeug 11 ist mittels eines Ladekabels 80 mit der Ladesäule 52 verbunden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 umfasst die Schritte 601 bis 605. In Schritt 601 wird zumindest ein Parameter P bestimmt und an die Ladesäule 52 übertragen, welcher die durch bereits durchgeführte Rückspeisevorgänge verursachte Degradation des Akku¬ mulators 21 repräsentiert. In Schritt 602 wird die Rückspeisepriorität RP in Abhängig¬ keit des bestimmten Parameters P durch die Ladesäule 52 be¬ stimmt .
Wenn in Schritt 603 ein Rückspeisebedarf RB des Energienetzes 30 erkannt wird, so werden von den mehreren aktuell verbunde¬ nen Elektrofahrzeugen 11-14 diejenigen mit dem besten rück- speisungsspezifischen Gesundheitszustand für die Rückspeisung ausgewählt. Der rückspeisungsspezifische Gesundheitszustand wird dabei durch den ermittelten Parameter P repräsentiert. Dadurch wird erreicht, dass diejenigen Akkumulatoren, die im Vergleich zu den anderen Akkumulatoren weniger durch Rück- speisungen geschädigt wurden, bevorzugt für neue Rückspeisun- gen verwendet werden. Dadurch werden die bereits überdurchschnittlich durch die Rückspeisung geschädigten Akkumulatoren geschont .
In dem Beispiel der Fig. 6 ist der Akkumulator 21 für die folgende Energie-Rückspeisung ausgewählt, so dass die Rück¬ speisung im Schritt 604 gestartet wird.
Im Schritt 605 wird dann die Energie E von dem Akkumulator 21 über das Ladekabel 80 an die Ladesäule 52 und damit an das Energienetz 30 zurückgespeist.
Fig. 7 zeigt ein zweites Sequenzdiagramm zur Steuerung einer Energie-Rückspeisung . In dem Beispiel der Fig. 7 werden die Parameter P zur Repräsentation der durch Rückspeisung verursachten Degradation in einem Server 60 verwaltet, welcher dem Energienetz 30 zugeordnet ist. In Schritt 701 wird eine Kennung ID des Akkumulators 21 an die Ladesäule 52 übertragen. In Schritt 702 wird eine Anfrage R(ID) von der Ladesäule 52 generiert, um den der Kennung ID zugeordneten Parameter P(ID) von dem Server 60 abzufragen. In Schritt 703 überträgt der Server 60 den abgefragten Parameter P(ID) an die Ladesäule 52. In Schritt 704 wird die Rückspei¬ sepriorität RP für den Akkumulator 21 in Abhängigkeit des ab¬ gefragten Parameter P(ID) bestimmt. In Schritt 705 wird ein Rückspeisebedarf RB des Energienetzes 30 erkannt.
Gemäß dem Beispiel der Fig. 7 indiziert die bestimmte Rück¬ speisepriorität RP eine Nutzung des Akkumulators 21 für die Deckung des erkannten Rückspeisebedarfes RB des Energienetzes 30. Folglich wird in Schritt 706 die Rückspeisung gestartet. In Schritt 707 wird die Energie E von dem Akkumulator 21 an die Ladesäule 52 und damit an das Energienetz 30 zurückge¬ speist. In Schritt 708 wird der Parameter P(ID) aktualisiert und der aktualisierte Parameter P(ID) wird dem Server 60 be- reitgestellt.
In Fig. 8 ist ein Sequenzdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Steuerung einer Energie- Rückspeisung dargestellt. In Schritt 801 wird ein Rückspeise- bedarf RB des Energienetzes 30 detektiert. In Schritt 802 wird die Rückspeisung durch ein Start-Signal an den Akkumula¬ tor 21 getriggert. In Schritt 803 wird der Parameter P be¬ stimmt. In Schritt 804 wird festgestellt, dass der bestimmte Parameter P größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Folglich steht der Akkumulator 21 für eine Energie-
Rückspeisung nicht zur Verfügung. Somit wird in Schritt 805 ein Zurückweisungssignal von dem Akkumulator 21 an die Lade¬ säule 52 übertragen. In Fig. 9 ist ein erstes Diagramm zur Illustrierung des zeitabhängigen Gesundheitszustands BHS eines in einem Elektro- fahrzeug verwendeten Akkumulators dargestellt. Die x-Achse der Fig. 9 repräsentiert die Zeit t. Die y-Achse der Fig. 9 zeigt den Gesundheitszustand BHS (Battery Health Status) . An- fangs hat der Akkumulator einen BHS von 100%. Folglich entspricht zu diesem Zeitpunkt die Kapazität des Akkumulators seiner nominellen Kapazität. Im Laufe der Zeit verschlechtert sich der BHS. Im Zeitpunkt tO ist diese Verschlechterung durch zwei Anteile AI und A2 repräsentiert. Der Anteil AI zeigt die Degradation, welche durch Rückspeisungen verursacht ist. Demgegenüber repräsentiert der Anteil A2 die Degradati¬ on, die durch den Fahrbetrieb sowie die Alterung verursacht ist. In dem Beispiel der Fig. 9 stellt ein BHS von 80% die untere Grenze für die Nutzung des Akkumulators für Energie- Rückspeisungen dar. Folglich ändert sich der Anteil AI ab dem Zeitpunkt tl nicht mehr. Fig. 10 zeigt ein zweites Diagramm zur Illustrierung des zeitabhängigen Gesundheitszustands eines in einem Elektro- fahrzeug verwendeten Akkumulators. Dabei zeigt die Kurve Kl den tatsächlichen Verlauf der Degradation des BHS. Die Kurve K2 illustriert den Soll-Verlauf des Rückspeiseanteils der De- gradation des BHS. Demgegenüber zeigt die Kurve K3 den tat¬ sächlichen Verlauf des Rückspeiseanteils der Degradation des BHS. Durch Vergleich der Kurven K2 und K3 wird klar, dass zum Zeitpunkt t2 eine Unter-Degradation UD vorliegt, wohingegen zum Zeitpunkt t3 eine Über-Degradation ÜD vorliegt. In diesem Zusammenhang bedeutet Unter-Degradation UD, dass der Akkumulator weniger stark durch Rückspeisungen geschädigt ist als geplant. Über-Degradation ÜD bedeutet, dass der Akkumulator bereits stärker durch Rückspeisungen geschädigt ist als ge¬ plant. Bei einer Unter-Degradation UD, wie beispielsweise zum Zeitpunkt t2, wird der Akkumulator bevorzugt gegenüber ande¬ ren Akkumulatoren für eine Rückspeisung ausgewählt, wohingegen der Akkumulator bei einer Über-Degradation ÜD, wie beispielsweise zum Zeitpunkt t3, unterpriorisiert für Rückspei¬ sungen ausgewählt wird.
Dadurch ergibt sich bei einer Mehrzahl von Akkumulatoren insgesamt eine gleichmäßige Degradation der durch Rückspeisung verursachten Degradation der Akkumulatoren. Dies wird insbesondere auch dann erreicht, wenn die Fahrzeuge unterschiedli- che Nutzungsprofile aufweisen. So kann ein Fahrzeug- Akkumulator nicht dadurch geschont werden, dass er nur möglichst selten und kurz mit einer Ladesäule verbunden wird und dadurch für eine Rückspeisung nicht zur Verfügung steht. In Fig. 11 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Aus¬ führungsbeispiels der Vorrichtung 1 zur Steuerung einer Rückspeisung von Energie E von einer Anzahl von in Kraftfahrzeu- gen 11-14 verwendeten Akkumulatoren 21-14 in ein Energienetz 30 dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist zwischen einem beispielhaft dargestellten Akkumulator 21 und einer Ladesäule 51 gekoppelt. Die Vorrichtung 1 hat eine Rückspeiseeinrichtung 2, ein Bestimmungsmittel 3 und ein Steuermittel 4. Die Rück- Speiseeinrichtung 2 ist zum Durchführen zumindest eines Rückspeisevorgangs von Energie E von dem Akkumulator 21 einge¬ richtet. Das Bestimmungsmittel 3 überwacht Überwachungspara¬ meter Ü, die insbesondere den Battery-Health-Status BHS des Akkumulators 21 repräsentieren. In Abhängigkeit der Überwa- chungsparameter Ü bestimmt das Bestimmungsmittel 3 zumindest einen Parameter P für den Akkumulator 21, welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des Akkumulators 21 repräsentiert. Das Steuermittel 4 ist zur Steuerung des Akkumulators 21 mit¬ tels eines ersten Steuersignals Sl und zur Steuerung der Rückspeiseeinrichtung 2 mittels eines zweiten Steuersignals S2 eingerichtet. Dabei steuert das Steuermittel 4 die Rück¬ speiseeinrichtung 2 derart, dass eine auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung von
Energie E von dem Akkumulator 21 in das Energienetz 30 in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters P er¬ folgt. Die Rückspeiseeinrichtung 2, das Bestimmungsmittel 3 und das Steuermittel 4 sind insbesondere Teil einer Steuer- Vorrichtung zum Steuern des Akkumulators 21. Die Steuervorrichtung ist insbesondere als Battery-Management-Unit (BMU) ausgebildet .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
1 Vorrichtung
2 Rückspeiseeinrichtung 3 Bestimmungsmittel 4 Steuermittel
11-14 Elektrofahrzeug
21-24 Akkumulator
25 Akku-Pack
26-29 Akku-Zelle
30 Energienetz
40 Steuervorrichtung 41 erster Kontakt
42 zweiter Kontakt
43 dritter Kontakt
51-56 Ladesäule
60 Server
70 Bordnetz
80 Ladekabel
101-103 Verfahrensschritt 401-405 Verfahrensschritt 501-506 Verfahrensschritt 601-604 Verfahrensschritt 701-708 Verfahrensschritt 801-805 Verfahrensschritt AI erster Anteil
A2 zweiter Anteil
BHS Battery-Health-Status E Energie
Kl erste Kurve
K2 zweite Kurve
K3 dritte Kurve
P Parameter
RB Rückspeisebedarf RP Rückspeisepriorität Sl erstes Steuersignal S2 zweites Steuersignal t Zeit Überwachungsparameter Über -Degradation Unter- Degradation

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Rückspeisung von Energie (E) von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen (11-14) verwendeten Akkumulatoren (21-24) in ein Energienetz (30), mit den
Schritten :
a) Durchführen (101) zumindest eines Rückspeisevorgangs von Energie (E) von dem jeweiligen Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30);
b) Bestimmen (102) zumindest eines Parameters (P) für den je¬ weiligen Akkumulator (21-24), welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators (21-24) repräsentiert; und c) Steuern (103) einer auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgenden Rückspeisung von Energie (E) von dem jeweiligen Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30) in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters (P) .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass über die Verwendung des Akkumulators (21-24) für die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen Parameters (P) entschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Akkumulator (21-24) für die auf den durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung nur dann verwendet wird, falls der bestimmte Parameter (P) kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass über die Verwendung des Akkumulators (21-24) für die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameters (P) und in Abhängigkeit zumindest eines Betriebs- Parameters des Kraftfahrzeugs (11-14), insbesondere in Abhän¬ gigkeit eines Ladezustands des Akkumulators (21-24), eines Gesundheitszustands des Akkumulators (21-24) oder einer Umge¬ bungstemperatur, entschieden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass über die Art der auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Parameter (P) entschieden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeise- Vorgang folgende Rückspeisung gleichmäßig und mit einem
Strom, welcher kleiner als ein vorbestimmter unterer Stromschwellwert ist, durchgeführt wird, falls die durch den be¬ stimmten Parameter (P) repräsentierte Degradation größer als ein vorbestimmter Degradations-Schwellwert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die auf den zumindest einen durchgeführten Rückspeise¬ vorgang folgende Rückspeisung stoßweise und mit einem Strom, der kleiner als ein vorbestimmter oberer Stromschwellwert ist, durchgeführt wird, falls die durch den bestimmten Para¬ meter (P) repräsentierte Degradation kleiner als der vorbestimmte Degradations-Schwellwert ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch:
- Detektieren (403) eines Rückspeisebedarfs (RB) in dem Ener¬ gienetz (30) ;
- Bestimmen (404) einer Rückspeisepriorität (RP) für den je- weiligen Akkumulator (21-24) der Anzahl der Akkumulatoren
(21-24) in Abhängigkeit des jeweiligen bestimmten Parameters (P) ; und
- Auswählen (405) des jeweiligen Akkumulators (21-24) für die folgende Rückspeisung in Abhängigkeit der für den jeweiligen Akkumulator (21-24) bestimmten Rückspeisepriorität (RP) .
9. Verfahren nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch:
- Bestimmen der Zahl der für die folgende Rückspeisung benötigten Akkumulatoren (21-24) in Abhängigkeit des detektierten Rückspeisebedarfs (RB) in dem Energienetz (30); und
- Auswählen der bestimmten Zahl benötigter Akkumulatoren (21- 24) in Abhängigkeit der bestimmten Rückspeiseprioritäten (RP) der Akkumulatoren (21-24).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch:
- Detektieren (503) eines Rückspeisebedarfs (RB) in dem Ener¬ gienetz (30) ;
- Bestimmen (504) einer Rückspeisepriorität (RP) für den je¬ weiligen Akkumulator (21-24) der Anzahl der Akkumulatoren (21-24) in Abhängigkeit des jeweiligen bestimmten Parameters (P);
- Generieren (505) eines Zufallswertes zwischen 0 und 1; und
- Auswählen (506) des jeweiligen Akkumulators (21-24) für die folgende Rückspeisung in Abhängigkeit der jeweiligen bestimmten Rückspeisepriorität (RP) des Akkumulators (21-24) und des generierten Zufallswertes.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der jeweilige Akkumulator (21-24) für die Rückspeisung ausgewählt wird, falls die für den Akkumulator (21-24) be¬ stimmte Rückspeisepriorität (RP) größer als der generierte Zufallswert ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Parameter (P) zur Repräsentation der von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachten Degradation in Abhängigkeit einer Gesamtzahl durch- geführter Rückspeisevorgänge, einer Zahl durchgeführter Rückspeisevorgänge innerhalb eines bestimmten zurückliegenden Zeitintervalls und einer durch die durchgeführten Rückspeise¬ vorgänge von dem Akkumulator (21-24) in das Energienetz zu- rückgespeisten Energiemenge bestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der für den jeweiligen Akkumulator (21-24) bestimmte zu- mindest eine Parameter (P) mittels einer Steuerungsvorrichtung (40) zum Steuern des Akkumulators verwaltet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Akkumulatoren (21-24) mittels Ladesäulen (51-56) zum Laden und Entladen mit dem Energienetz (30) gekoppelt werden, wobei die für die Akkumulatoren (21-24) bestimmten Parameter (P) zur Repräsentation der von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachten Degradation durch die Ladesäulen (51-56) oder durch einen für das Energienetz (30) vorgesehenen Server (60) verwaltet werden.
15. Vorrichtung (1) zum Steuern einer Rückspeisung von Energie (E) von einer Anzahl von in Kraftfahrzeugen (11-14) ver- wendeten Akkumulatoren (21-24) in ein Energienetz (30), mit: a) einer Rückspeiseeinrichtung (2) zum Durchführen zumindest eines Rückspeisevorgangs von Energie (E) von dem Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30);
b) einem Bestimmungsmittel (3) zum Bestimmen zumindest eines Parameters (P) für den jeweiligen Akkumulator (21-24), welcher eine von dem zumindest einen durchgeführten Rückspeisevorgang verursachte Degradation des jeweiligen Akkumulators (21-24) repräsentiert; und
c) einem Steuermittel (4) zum Steuern der Rückspeiseeinrich- tung (2), welche dazu eingerichtet ist, eine auf den zumin¬ dest einen durchgeführten Rückspeisevorgang folgende Rückspeisung von Energie (E) von dem Akkumulator (21-24) in das Energienetz (30) in Abhängigkeit des zumindest einen bestimm¬ ten Parameters (P) zu steuern.
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