DE102016223705A1 - Method and control unit for the recovery of electrical energy from an energy store - Google Patents

Method and control unit for the recovery of electrical energy from an energy store Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem Energiespeicher beschrieben. Ein Standard-Betrieb des Energiespeichers führt dabei zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers und ein Rückspeise-Betrieb führt zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers. Eine Gesamtbelastung des Energiespeichers umfasst dann die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung. Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer zulässigen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an einem ersten Zeitpunkt, wobei die zulässige kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung an einem Ziel-Zeitpunkt abhängt. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln einer tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten Zeitpunkt und das Ermitteln eines verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung und auf Basis der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung. Das Verfahren umfasst weiter das Steuern des Rückspeise-Betriebs des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential.A method for controlling the recovery of electrical energy from an energy store is described. A standard operation of the energy storage leads to a standard load of the energy storage and a regenerative operation leads to an additional recovery load of the energy storage. A total load of the energy storage then includes the standard load and the regenerative load. The method includes determining an allowable cumulated total load of the energy store at a first time, wherein the total cumulative allowable load at the first time depends on a maximum cumulative total load at a target time. In addition, the method includes determining an actual cumulative total load of the energy store at the first time and determining an available return potential at the first time based on the total cumulative allowable load and based on the actual cumulative total load. The method further comprises controlling the regenerative operation of the energy storage in dependence on the recovery potential.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere aus einem elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a corresponding control unit for controlling the recovery of electrical energy from an electrical energy store, in particular from an electrical energy store of a vehicle.

Ein Fahrzeug, das zumindest teilweise elektrisch angetrieben wird (z.B. ein PHEV, Plug-In Hybrid Electric Vehicle, oder ein BEV, ein Battery Electric Vehicle), weist einen elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für den Betrieb einer Elektromaschine des Fahrzeugs auf. Es wurde vorgeschlagen, den Energiespeicher eines Fahrzeugs aktiv in ein elektrisches Versorgungsnetz einzubinden, um bei Bedarf im Rahmen eines Rückspeisevorgangs elektrische Energie aus dem Energiespeicher zu entnehmen und in das Versorgungsnetz zurück zu speisen.A vehicle that is at least partially electrically powered (e.g., a PHEV, Plug-In Hybrid Electric Vehicle, or a BEV, a Battery Electric Vehicle) includes an electrical energy store for storing electrical energy for operation of an electric machine of the vehicle. It has been proposed to actively integrate the energy storage device of a vehicle into an electrical supply network in order, if necessary, to remove electrical energy from the energy storage device as part of a regenerative process and to feed it back into the supply network.

Das Laden und Entladen eines elektrischen Energiespeichers (insbesondere eines Lilonen-basierten Energiespeichers) stellt eine Belastung für den elektrischen Energiespeicher dar. Insbesondere wird durch einen derartigen Lade/EntladeZyklus typischerweise der State-of-Health (SOH), d.h. der Gesundheitszustand, des Energiespeichers und damit auch die verbleibende Speicherkapazität des Energiespeichers reduziert. Dies führt wiederum zu einer reduzierten Reichweite eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.Charging and discharging an electrical energy store (especially a Lilon based energy store) places a burden on the electrical energy store. In particular, such a charge / discharge cycle typically results in state-of-health (SOH), i. the state of health, the energy storage and thus also the remaining storage capacity of the energy storage reduced. This in turn leads to a reduced range of an at least partially electrically driven vehicle.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine Steuereinheit bereitzustellen, die es ermöglichen, die Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher derart zu steuern, dass Auswirkungen auf den Gesundheitszustand und insbesondere auf die Speicherkapazität des Energiespeichers reduziert bzw. begrenzt werden. Ist der elektrische Energiespeicher in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug verbaut, kann durch das Verfahren und durch die Steuereinheit auch bewirkt werden, dass Auswirkungen auf Lebensdauer und Eigenschaften von Komponenten und Teilsystemen des Fahrzeugs, die mit dem elektrischen Energiespeicher interagieren, reduziert bzw. begrenzt werden.The present document addresses the technical problem of providing a method and a control unit which make it possible to control the recovery of electrical energy from an electrical energy store in such a way that reduces or limits effects on the state of health and in particular on the storage capacity of the energy store become. If the electrical energy store is installed in an at least partially electrically driven vehicle, the method and the control unit can also be used to reduce or limit the effects on the service life and properties of components and subsystems of the vehicle that interact with the electrical energy store ,

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem Energiespeicher beschrieben. Die elektrische Energie kann insbesondere in ein elektrisches Versorgungsnetz rückgespeist werden. Das elektrische Versorgungsnetz kann ein öffentliches Versorgungsnetz umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das elektrische Versorgungsnetz ein oder mehrere elektrische Leitungen eines Hausnetzes umfassen. Des Weiteren kann das elektrische Versorgungsnetz ein AC (Wechselstrom) und/oder ein DC (Gleichstrom) Netz sein. Allgemein kann elektrische Energie aus dem Energiespeicher an einen Energiepartner rückgespeist werden. Die elektrische Energie kann zuvor von dem Energiepartner in den Energiespeicher eingespeist worden sein.In one aspect, a method for controlling the recovery of electrical energy from an energy store is described. The electrical energy can be fed back in particular into an electrical supply network. The electrical supply network may include a public supply network. Alternatively or additionally, the electrical supply network may include one or more electrical lines of a home network. Furthermore, the electrical supply network can be an AC and / or a DC network. In general, electrical energy can be fed back from the energy store to an energy partner. The electrical energy may have previously been fed by the energy partner in the energy storage.

Der Energiespeicher ist dabei typischerweise für einen Standard-Betrieb vorgesehen, wobei der Standard-Betrieb des Energiespeichers zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers führt. Der Standard-Betrieb des Energiespeichers kann insbesondere die Bereitstellung von elektrischer Energie für den elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs umfassen. In dem Fall ist der Energiespeicher typischerweise Teil des Kraftfahrzeugs. Im Rahmen des Standard-Betriebs kann der Energiespeicher (ggf. durch einen Energiepartner, z.B. durch eine Ladestation) geladen werden und elektrische Energie aus dem Energiespeicher an eine Elektromaschine des Kraftfahrzeugs abgegeben werden. Der Standard-Betrieb kann zu einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden für den Energiespeicher führen. All diese Einflussgrößen können zu einer Belastung des Energiespeichers führen, die im Folgenden als Standard-Belastung bezeichnet wird. Die Belastung des Energiespeichers hat dabei typischerweise eine (fortschreitende) Reduzierung der Speicherkapazität des Energiespeichers zur Folge. Insbesondere sinkt die Speicherkapazität des Energiespeichers typischerweise mit steigender (über der Zeit) kumulierter Belastung des Energiespeichers.The energy storage is typically provided for a standard operation, wherein the standard operation of the energy storage leads to a standard load of the energy storage. The standard operation of the energy store may in particular include the provision of electrical energy for the electric drive of a motor vehicle. In that case, the energy store is typically part of the motor vehicle. As part of the standard operation of the energy storage (possibly by an energy partner, for example, by a charging station) can be charged and electrical energy from the energy storage to an electric machine of the motor vehicle. The standard operation can lead to a certain number of operating hours for the energy storage. All of these influencing factors can lead to a load on the energy store, which is referred to below as the standard load. The load of the energy storage typically has a (progressive) reduction of the storage capacity of the energy storage result. In particular, the storage capacity of the energy store typically decreases with increasing (over time) accumulated load of the energy store.

Der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers (für die Rückspeisung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher in ein Versorgungsnetz bzw. in ein Stromnetz bzw. an einen Energiepartner z.B. an eine Ladestation) führt typischerweise zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers. Im Rahmen des Rückspeise-Betriebs kann der Energiespeicher (ggf. durch einen Energiepartner, z.B. durch eine Ladestation) zu einem bestimmten Zeitpunkt geladen werden und elektrische Energie aus dem Energiespeicher zu einem späteren Zeitpunkt abgegeben werden (ggf. an den Energiepartner, z.B. an eine Ladestation). Der Rückspeise-Betrieb kann zu einer bestimmten Anzahl von zusätzlichen Betriebsstunden für den Energiespeicher führen. Es ergibt sich somit eine Gesamtbelastung des Energiespeichers, die die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung umfasst. Durch den Rückspeise-Betrieb wird somit die Gesamtbelastung des Energiespeichers und insbesondere die über die Zeit kumulierte Gesamtbelastung des Energiespeichers erhöht, was typischerweise zur einer effektiven Reduzierung der Speicherkapazität und damit der möglichen Gebrauchsdauer führt.The regenerative operation of the energy store (for the recovery of electrical energy from the energy storage in a supply network or in a power grid or to an energy partner such as a charging station) typically leads to an additional feedback load of the energy storage. As part of the regeneration operation of the energy storage (possibly by an energy partner, eg by a charging station) are charged at a given time and electrical energy from the energy storage at a later date are given (possibly to the energy partner, eg to a charging station ). The regeneration operation can lead to a certain number of additional operating hours for the energy storage. This results in a total load of the energy storage, which includes the standard load and the regenerative load. As a result of the regenerative operation, the total load of the energy store and, in particular, the total charge of the energy store accumulated over time is thus increased, which typically leads to a effective reduction of storage capacity and thus the possible service life leads.

Die Gesamtbelastung des Energiespeichers bzw. die verbleibende Speicherkapazität des Energiespeichers ist typischerweise abhängig von: einer (kumulierten) Menge an elektrischer Energie, die von dem Energiespeicher aufgenommen und/oder abgegeben wird bzw. wurde; einer elektrischen Leistung, mit der elektrische Energie von dem Energiespeicher aufgenommen und/oder abgegeben wird bzw. wurde; einem Zeitraum, in dem der Energiespeicher für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb verwendet wird bzw. wurde (z.B. einer Anzahl von Betriebsstunden des Energiespeichers für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb); einer Anzahl von Inbetriebnahmen des Energiespeichers für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb (z.B. einer Anzahl von Weckzyklen des Energiespeichers für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb); und/oder ein oder mehreren Eigenschaften, insbesondere der Temperatur, der Umgebung, in der der Energiespeicher angeordnet ist bzw. war.The total load of the energy store or the remaining storage capacity of the energy store is typically dependent on: a (cumulative) amount of electrical energy that has been taken up and / or released by the energy store; an electrical power with which electrical energy is absorbed and / or emitted by the energy store; a period in which the energy store is used for standard operation and / or for regenerative operation (e.g., a number of hours of operation of the energy store for the standard operation and / or for the regeneration operation); a number of startup operations of the energy store for the standard operation and / or for the return operation (e.g., a number of wake up cycles of the energy store for the standard operation and / or for the recovery operation); and / or one or more properties, in particular the temperature, of the environment in which the energy store is or was arranged.

Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer zulässigen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an einem ersten Zeitpunkt. Dabei hängt die zulässige kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung an einem Ziel-Zeitpunkt ab. Die maximale kumulierte Gesamtbelastung kann dabei einer in Summe aufgelaufenen Gesamtbelastung des Energiespeichers entsprechen, die bis zum Ziel-Zeitpunkt nicht überschritten werden soll. Beispielsweise kann die maximale kumulierte Gesamtbelastung eine minimale Speicherkapazität anzeigen, die am Ziel-Zeitpunkt nicht unterschritten werden sollte. Der Ziel-Zeitpunkt kann dabei einer (vorgegebenen) Ziel-Nutzungsdauer des Energiespeichers entsprechen. Insbesondere kann der Ziel-Zeitpunkt um die Ziel-Nutzungsdauer nach einem Ausgangs-Zeitpunkt liegen, an dem der Energiespeicher in Betrieb genommen wird.The method comprises determining a permissible accumulated total load of the energy store at a first time. In this case, the permissible accumulated total load at the first time depends on a maximum accumulated total load at a destination time. The maximum cumulative total load can correspond to a total accumulated total load of the energy store, which should not be exceeded by the target time. For example, the maximum cumulative total load may indicate a minimum storage capacity that should not be undershot at the target time. The target point in time can correspond to a (predetermined) target service life of the energy store. In particular, the target time may lie around the target useful life after an initial point in time at which the energy store is put into operation.

Es kann somit eine minimale Speicherkapazität vorgegeben werden, die der Energiespeicher am Ende seines Standard-Betriebs-Lebens nicht unterschreiten sollte. Diese Vorgabe kann dann dazu verwendet werden, eine zulässige kumulierte Gesamtbelastung an einem ersten Zeitpunkt zu ermitteln, der zeitlich vor dem Ziel-Zeitpunkt liegt. Beispielsweise kann ein (ggf. linearer) zeitlicher Verlauf der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung ermittelt werden, der die maximale kumulierte Gesamtbelastung auf ein Zeitintervall zwischen einem Ausgangs-Zeitpunkt bis zu dem Ziel-Zeitpunkt (z.B. auf die gesamte Nutzungsdauer des Energiespeichers) verteilt werden. Die zulässige kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt kann dann auf Basis des zeitlichen Verlaufs der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung ermittelt werden (insbesondere als Wert des zeitlichen Verlaufs an dem ersten Zeitpunkt)It can thus be given a minimum storage capacity, which should not fall below the energy storage at the end of its standard operating life. This default can then be used to determine a cumulative cumulative load at a first time earlier than the target time. For example, it is possible to determine a (possibly linear) time course of the cumulative total allowable load that the maximum total cumulative load will be distributed over a time interval between an exit point in time to the target point in time (for example, the total useful life of the energy store). The permissible accumulated total load at the first time point can then be determined on the basis of the chronological progression of the permissible accumulated total load (in particular as the value of the chronological progression at the first time point).

Die zulässige kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt kann somit die kumulierte Gesamtbelastung anzeigen, die an dem ersten Zeitpunkt nicht überschritten werden sollte, um sicherzustellen, dass (unter Berücksichtigung des weiteren Betriebs des Energiespeichers) die maximale kumulierte Gesamtbelastung an dem Ziel-Zeitpunkt nicht überschritten wird.The cumulative total allowable load at the first time point may thus indicate the cumulative total load that should not be exceeded at the first time to ensure that (taking into account the further operation of the energy store) the maximum cumulative total load at the target time point will not be exceeded ,

Das Verfahren umfasst außerdem das Ermitteln einer tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten Zeitpunkt. Zu diesem Zweck können Zähler bereitgestellt werden, die ab einer ursprünglichen Inbetriebnahme und/oder ab einem Ausgangs-Zeitpunkt Information in Bezug auf die tatsächliche Gesamtbelastung des Energiespeichers anzeigen und aufaddieren. Beispielsweise kann wiederholt ein Zähler für die Menge an aufgenommener und/oder abgegebener elektrischer Energie aktualisiert werden, um die kumulierte Menge an elektrischer Energie zu ermitteln. Des Weiteren kann ein Zähler für die aufgelaufenen Betriebsstunden des Energiespeichers aktualisiert werden. Auf Basis dieser Information kann dann die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten Zeitpunkt bestimmt werden. Die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt kann somit die bis zum ersten Zeitpunkt aufgelaufene tatsächlich erfolgte (oder prädizierte) Gesamtbelastung des Energiespeichers umfassen.The method also includes determining an actual cumulative total load of the energy store at the first time. For this purpose, counters may be provided which, starting from an initial startup and / or from an exit point in time, display and add information relating to the actual total load of the energy store. For example, a counter for the amount of electrical energy consumed and / or delivered may be repeatedly updated to determine the cumulative amount of electrical energy. Furthermore, a counter for the accumulated operating hours of the energy storage can be updated. On the basis of this information, the actual accumulated total load of the energy store can then be determined at the first time. The actual cumulative total load at the first time may thus include the actual (or predicted) total load of the energy store accumulated up to the first time.

Das Verfahren umfasst außerdem das Ermitteln eines verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung und auf Basis der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung. Bevorzugt kann das verfügbare Rückspeise-Potential an dem ersten Zeitpunkt auf Basis der Differenz zwischen der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung und der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung ermittelt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, ob die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt die zulässige kumulierte Gesamtbelastung überschreitet oder nicht.The method also includes determining an available feedback potential at the first time based on the cumulative total allowable load and based on the actual cumulative total load. Preferably, the available regenerative potential at the first time may be determined based on the difference between the cumulative total allowable load and the actual cumulative total load. In particular, it can be determined whether or not the actual accumulated total load at the first time exceeds the permissible accumulated total load.

Der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers kann dann in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential gesteuert werden. Dabei kann insbesondere die Steuerung des Rückspeise-Betriebs an oder ab dem ersten Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential an dem ersten Zeitpunkt gesteuert werden. Der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers kann derart gesteuert werden, dass eine Rückspeisung von elektrischer Energie nur dann erfolgt, wenn das verfügbare Rückspeise-Potential anzeigt, dass die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung hinter der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung zurückbleibt. Ansonsten kann ein Rückspeise-Betrieb unterbunden werden.The regenerative operation of the energy storage device can then be controlled as a function of the regeneration potential. In particular, the control of the regeneration operation can be controlled at or from the first time in dependence on the recovery potential at the first time. The regenerative operation of the energy storage can be controlled so that a return of electrical energy takes place only when the available recovery potential indicates that the actual cumulative total load is less than the total cumulative allowed load. Otherwise, a regenerative operation can be prevented.

Das Verfahren ermöglicht es, die Rückspeisung von elektrischer Energie derart zu steuern, dass ein Standard-Betrieb des Energiespeichers nicht beeinträchtigt wird und dass vorgegebene Belastungsgrenzen des Energiespeichers nicht überschritten werden.The method makes it possible to control the recovery of electrical energy such that a standard operation of the energy storage is not impaired and that predetermined load limits of the energy storage are not exceeded.

Das Verfahren kann weiter umfassen, das Prognostizieren einer kumulierten Standard-Belastung aus dem Standard-Betrieb des Energiespeichers (ausgehend von dem ersten Zeitpunkt) bis zu einem zweiten Zeitpunkt, der dem ersten Zeitpunkt nachfolgt. Das verfügbare Rückspeise-Potential kann dann auch auf Basis der prognostizierten kumulierten Standard-Belastung ermittelt werden.The method may further include predicting a cumulative standard load from the default operation of the energy store (starting from the first time) to a second time following the first time. The available feedback potential can then also be determined on the basis of the predicted accumulated standard load.

Mit anderen Worten, der erste Zeitpunkt kann in der Zukunft liegen, und das Ermitteln des verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt kann das Prognostizieren des verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt umfassen. Der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers kann dann an oder ab einem Ist-Zeitpunkt (der vor dem ersten Zeitpunkt liegt) in Abhängigkeit von dem (prognostizierten) verfügbaren Rückspeise-Potential an dem ersten Zeitpunkt gesteuert werden. Das Ermitteln der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten (zukünftigen) Zeitpunkt kann somit das Prognostizieren der kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten Zeitpunkt ausgehend von dem Ist-Zeitpunkt umfassen. Dabei kann das Prognostizieren insbesondere auf Basis der Standard-Belastung des Energiespeichers vor dem Ist-Zeitpunkt erfolgen.In other words, the first time may be in the future, and determining the available feed back potential at the first time may include predicting the available feed back potential at the first time. The regenerative operation of the energy storage may then be controlled at or from an actual time (which is prior to the first time) in response to the (predicted) available recovery potential at the first time. Determining the actual cumulative total load of the energy store at the first (future) time may thus include predicting the cumulative total load of the energy store at the first time from the actual time. In this case, forecasting can take place in particular based on the standard load of the energy store before the actual time.

Durch die Berücksichtigung einer prognostizierten Standard-Belastung kann ggf. bereits frühzeitig auf zukünftige Rückspeise-Potentiale zurückgegriffen werden (ohne den Standard-Betrieb des Energiespeichers zu beeinträchtigen und/oder ohne vorgegebene Belastungsgrenzen des Energiespeichers zu überschreiten).By taking account of a predicted standard load, it is possible, if necessary, to make use of future energy recovery potentials at an early stage (without impairing the standard operation of the energy storage device and / or without exceeding the energy storage limits specified by the energy storage system).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für einen elektrischen Energiespeicher beschrieben. Ein Standard-Betrieb des Energiespeichers führt dabei zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers und ein Rückspeise-Betrieb, bei dem eine Rückspeisung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher in ein elektrisches Versorgungsnetz erfolgt, führt zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers. Eine Gesamtbelastung des Energiespeichers umfasst somit die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung.According to a further aspect, a control unit for an electrical energy store is described. A standard operation of the energy storage leads to a standard load of the energy storage and a regenerative operation, in which a return of electrical energy from the energy storage takes place in an electrical supply network, leads to an additional feedback load of the energy storage. A total load of the energy storage thus includes the standard load and the feedback load.

Die Steuereinheit ist eingerichtet, eine zulässige kumulierte Gesamtbelastung des Energiespeichers an einem ersten Zeitpunkt zu ermitteln, wobei die zulässige kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung an einem Ziel-Zeitpunkt abhängt und wobei der erste Zeitpunkt zeitlich vor dem Ziel-Zeitpunkt liegt.The control unit is configured to determine an allowable cumulated total load of the energy store at a first time, the total cumulative allowable load at the first time being dependent on a maximum cumulative total load at a target time, and the first time being prior to the target time ,

Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, eine tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung des Energiespeichers an dem ersten Zeitpunkt zu ermitteln. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung und der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung, insbesondere auf Basis der Differenz zwischen der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung und der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung, ein verfügbares Rückspeise-Potential an dem ersten Zeitpunkt zu ermitteln. Des Weiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, den Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential zu steuern.In addition, the control unit is set up to determine an actual accumulated total load of the energy store at the first time. The control unit is further configured to determine an available feedback potential at the first time based on the cumulative total allowable load and the actual cumulative total load, based in particular on the difference between the cumulative total allowable load and the actual total cumulative load. Furthermore, the control unit is set up to control the regenerative operation of the energy store as a function of the recovery potential.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.According to a further aspect, a vehicle (in particular a road motor vehicle, for example a passenger car, a lorry or a motorbike) is described which comprises the control unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program may be set up to be executed on a processor (e.g., on a controller of a vehicle) and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ladesystems für einen Energiespeicher eines Fahrzeugs;
  • 2 beispielhafte zeitliche Verläufe der kumulierten Belastung eines Energiespeichers; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher.
Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show
  • 1 a block diagram of an exemplary charging system for an energy storage of a vehicle;
  • 2 exemplary time profiles of the accumulated load of an energy store; and
  • 3 a flowchart of an exemplary method for controlling the recovery of electrical energy from an electrical energy storage.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit einer kontrollierten Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher, z.B. aus dem Energiespeicher eines Fahrzeugs. 1 zeigt in diesem Zusammenhang ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems 100 mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 120. Das Fahrzeug 120 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 122, der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 120 umfasst eine Ladedose 121 an der ein entsprechender Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 121 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem.As stated above, the present document deals with a controlled recovery of electrical energy from an electrical energy storage, for example from the energy storage of a vehicle. 1 shows in this context a block diagram of an exemplary charging system 100 with a charging station 110 and a vehicle 120 , The vehicle 120 includes an electrical energy storage 122 using electrical energy from the charging station 110 can be charged. The vehicle 120 includes a charging socket 121 at the appropriate plug 111 a charging cable 112 can be infected. The charging socket 121 and the plug 111 form a plug-in system.

Das Fahrzeug 120 umfasst eine Steuereinheit 123, die eingerichtet ist, einen Ladevorgang an der Ladestation 110 zu steuern. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 123 des Fahrzeugs 120 eingerichtet sein, mit der Ladestation 110 gemäß einem vordefinierten Kommunikations-Protokoll zu kommunizieren.The vehicle 120 includes a control unit 123 that is set up to charge at the charging station 110 to control. For this purpose, the control unit 123 of the vehicle 120 be set up with the charging station 110 to communicate according to a predefined communication protocol.

Der Energiespeicher 122 eines Fahrzeugs 120 kann somit über ein Ladekabel 112 und über eine Ladestation 110 an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen sein, um mit elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz geladen zu werden. Andererseits kann der Energiespeicher 122 durch Rückspeisung dem Versorgungsnetz elektrische Energie zur Verfügung stellen. In analoger Weise können auch stationäre Energiespeicher (z.B. in einem Haus) mit einem Versorgungsnetz gekoppelt sein und elektrische Energie aus dem Versorgungsnetz beziehen bzw. in das Versorgungsnetz einspeisen. Die Ausführungen in diesem Dokument gelten auch für stationäre Energiespeicher (z.B. für Photovoltaik-Anlagen).The energy storage 122 of a vehicle 120 can thus have a charging cable 112 and a charging station 110 be connected to an electrical supply network to be charged with electrical energy from the supply network. On the other hand, the energy storage 122 Provide electrical energy by feeding back to the utility grid. In an analogous manner, stationary energy stores (eg in a house) can also be coupled to a supply network and receive electrical energy from the supply network or fed into the supply network. The remarks in this document also apply to stationary energy storage systems (eg for photovoltaic systems).

Die derzeit in mobilen (z.B. Fahrzeugen 120) und/oder stationären Systemen eingesetzte Technologie ermöglicht typischerweise nur eine begrenzte Nutzungs- bzw. Lebensdauer eines elektrischen Energiespeichers 122. Die reine Lagerung (ohne jegliche aktive Lade- oder Entladevorgänge) eines Energiespeichers 122 und aktive Lade- und Entladevorgänge führen zu einer Belastung bzw. Alterung des Energiespeichers 122 und zu einer Reduzierung der Kapazität des Energiespeichers 122. Das Ausmaß des Kapazitätsverlusts eines Energiespeichers 122 hängt dabei typischerweise von verschiedenen Faktoren ab: von den Lagerungs- und Betriebsbedingungen des Energiespeichers 122; von der während des Betriebs entnommenen und hinzugefügten Energiemenge; und/oder von der Lade- und/oder Entladeleistung. Die Durchführung von Lade/Entlade-Vorgängen wirkt sich typischerweise auch auf die Nutzungsdauer bzw. Lebensdauer von anderen Komponenten eines Ladesystems 100 aus (z.B. auf eine Ladedose 121).Currently in mobile (eg vehicles 120 ) and / or stationary systems typically allows only a limited life of an electrical energy storage device 122 , The pure storage (without any active charging or discharging) of an energy storage 122 and active charging and discharging lead to stress or aging of the energy storage 122 and to a reduction of the capacity of the energy storage 122 , The extent of the capacity loss of an energy store 122 typically depends on various factors: the storage and operating conditions of the energy store 122 ; from the amount of energy removed and added during operation; and / or the charging and / or discharging power. The performance of charge / discharge operations also typically affects the useful life of other components of a charging system 100 out (eg on a charging socket 121 ).

Eine unkontrollierte Verwendung eines Energiespeichers 122 z.B. zur Erbringung von Regelleistung oder innerhalb eines Smart Homes, ist somit mit einem unkontrollierten Risiko hinsichtlich der Nutzungsdauer bzw. Lebensdauer des Energiespeichers 122 und anderer Komponenten eines Ladesystems 100 verbunden.An uncontrolled use of an energy storage device 122 eg for the provision of control power or within a smart home, is thus associated with an uncontrolled risk with regard to the service life or life of the energy storage 122 and other components of a charging system 100 connected.

2 veranschaulicht beispielhafte zeitliche Verläufe der kumulierten Belastung 210 eines Energiespeichers 122. Die kumulierte Belastung 210 eines Energiespeichers 122 hängt typischerweise substantiell von dem kumulierten Energiedurchsatz (d.h. der kumulierten aufgenommenen und entnommenen Menge an elektrischer Energie) des Energiespeichers 122 ab. Des Weiteren kann die kumulierte Belastung von einer kumulierten Betriebszeit des Energiespeichers 122, von einer Anzahl von Weckvorgängen bzw. Inbetriebnahmen des Energiespeichers 122, von einer kumulierten thermischen Belastung, etc. abhängen. 2 illustrates exemplary time histories of the cumulative load 210 of an energy store 122 , The cumulative burden 210 an energy store 122 typically depends substantially on the cumulative energy throughput (ie, the cumulative amount of electrical energy taken up and removed) of the energy store 122 from. Furthermore, the cumulative load may be from a cumulative operating time of the energy storage 122, from a number of wake-up operations of the energy storage 122 , depend on a cumulative thermal load, etc.

Für einen Energiespeicher 122 kann eine Ziel-Nutzungsdauer 201 (oder ein anderer Nutzungszeitraum) festgelegt werden. Die Ziel-Nutzungsdauer 201 kann z.B. einen Zeitraum anzeigen, in dem der Energiespeicher 122 einen Kapazitätswert aufweisen soll, der größer als oder gleich wie ein vordefinierter Kapazitäts-Schwellenwert ist (z.B. von 80% des ursprünglichen Kapazitätswertes). Mit anderen Worten, die Ziel-Nutzungsdauer 201 kann den Zeitraum anzeigen, in dem der Energiespeicher 122 einen bestimmten Soll-Kapazitätswert nicht unterschreiten soll. Typischerweise ist ein Energiespeicher 122 auch nach Ablauf der Ziel-Nutzungsdauer 201 noch voll funktionsfähig. Der Energiespeicher 122 weist jedoch nach Ablauf der Ziel-Nutzungsdauer 201 typischerweise einen (gegenüber dem ursprünglichen Kapazitätswert und ggf. gegenüber dem Soll-Kapazitätswert) reduzierten Kapazitätswert auf.For an energy storage 122 can have a target lifetime 201 (or another period of use). The target lifetime 201 For example, you can display a period in which the energy store 122 should have a capacity value greater than or equal to a predefined capacity threshold (eg, 80% of the original capacity value). In other words, the target life 201 can indicate the period in which the energy store 122 should not fall below a certain nominal capacity value. Typically, an energy store 122 is also at the expiration of the target lifetime 201 still fully functional. The energy storage 122 indicates, however, after expiration of the target useful life 201 typically a reduced (compared to the original capacity value and possibly to the target capacity value) reduced capacity value.

Für die Ziel-Nutzungsdauer 201 kann eine maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 für den Energiespeicher 122 festgelegt werden, die nicht überschritten werden sollte. Die maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 kann derart festgelegt werden, dass sichergestellt wird, dass bei Erreichen der maximalen kumulierten Gesamtbelastung 211 innerhalb der Ziel-Nutzungsdauer 201 der Soll-Kapazitätswert (mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit) nicht unterschritten wird.For the target service life 201 may be a maximum cumulative total load 211 for the energy storage 122 which should not be exceeded. The maximum cumulative total load 211 can be set so as to ensure that when the maximum cumulative total load is reached 211 within the target lifetime 201 the target capacity value (with a certain probability) is not fallen below.

Basierend auf der maximalen kumulierten Gesamtbelastung 211 bei Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 kann dann für jeden Zeitpunkt 202 bis zum Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 eine zulässige kumulierte Gesamtbelastung 212 bestimmt werden. In 2 ist die maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 beispielhaft linear auf die gesamte Ziel-Nutzungsdauer 201 verteilt worden und es ergibt sich daraus ein zeitlicher Verlauf 222 der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 (als Funktion der Zeit 200).Based on the maximum cumulative total load 211 upon reaching the target service life 201 can then for any time 202 until reaching the target service life 201 a permissible accumulated total load 212 be determined. In 2 is the maximum cumulative total load 211 linear for the entire target useful life 201 has been distributed and it results from a temporal course 222 the permissible accumulated total load 212 (as a function of time 200 ).

Der Betrieb eines Energiespeichers 122 kann fortlaufend überwacht werden. Insbesondere kann die Belastung des Energiespeichers 122 (z.B. durch Lade-Vorgänge, durch Entladen während des Betriebs, durch relativ hohe Temperaturen, etc.) aufgezeichnet werden, um zu jedem Zeitpunkt 202 die tatsächliche kumulierte Belastung 213 des Energiespeichers 122 zu ermitteln (d.h. typischerweise abzuschätzen). 2 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 223 der tatsächlichen kumulierten Belastung 213 (als Funktion der Zeit 200). In 2 ist dabei die tatsächliche kumulierte Belastung 213 allein aufgrund des Standard-Betriebs des Energiespeichers 122 (d.h. ohne Rückspeisung bzw. ohne Rückspeise-Betrieb) gezeigt.The operation of an energy storage 122 can be monitored continuously. In particular, the load of the energy storage 122 (eg by charging, by discharging during operation, by relatively high temperatures, etc.) are recorded at any time 202 the actual cumulative burden 213 of the energy store 122 to determine (ie typically estimate). 2 shows an exemplary time profile 223 of the actual accumulated load 213 (as a function of time 200 ). In 2 is the actual accumulated burden 213 solely due to the standard operation of the energy storage 122 (ie without regeneration or without regenerative operation) shown.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt 202 kann somit die an diesem Zeitpunkt 202 zulässige kumulierte Gesamtbelastung 212 und die an diesem Zeitpunkt 202 tatsächliche kumulierte Belastung 213 ermittelt werden. Die Belastungs-Differenz 206 der kumulierten Belastungen 212, 213 kann dann an dem Zeitpunkt 202 (oder danach) für Rückspeisevorgänge verwendet werden, ohne dass zu erwarten ist, dass die maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 des Energiespeichers 122 bei Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 überschritten wird. Es kann somit eine zuverlässige Steuerung von Rückspeisevorgängen ermöglicht werden.At a certain time 202 can thus at that time 202 permissible accumulated total load 212 and the at this time 202 actual accumulated burden 213 be determined. The load difference 206 of the accumulated loads 212 . 213 can then at the time 202 (or thereafter) are used for recovery operations without the maximum cumulative total load being expected 211 of the energy store 122 upon reaching the target service life 201 is exceeded. Thus, a reliable control of regenerative processes can be made possible.

Es kann somit mit Hilfe einer Aufzeichnung der eines Energiespeichers 122 entnommenen und wieder hinzugefügten Energie (mittels eines Energiezählers) unter Berücksichtigung der eingestellten Leistung, der Betriebszeit (mittels eines Betriebsstundenzählers) und/oder der Anzahl von Weckvorgängen (mittels eines Weckvorgangszählers), die durch den Standard-Betrieb des Energiespeichers 122 verursachte tatsächliche kumulierte Belastung 213 abgeschätzt werden. Mittels Simulationsdaten für den Typ des Energiespeichers 122 kann eine zulässige kumulierte Gesamtbelastung 212 (z.B. basierend auf einem zulässigen Energiedurchsatz, einer zulässigen Betriebszeit und/oder einer zulässigen Anzahl von Weckvorgängen der aktiven Komponenten des Energiespeichers 122) ermittelt werden. Durch Vergleich der tatsächlichen kumulierten Belastung 213 und der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 kann das Potential 206 an Belastung 210 ermittelt werden, das für Rückspeisevorgänge zur Verfügung steht.It can thus with the help of a record of an energy storage 122 taken and re-added energy (by means of an energy meter) taking into account the set power, the operating time (by means of an operating hours counter) and / or the number of wake-up operations (by means of a wake-up counter), by the standard operation of the energy storage 122 caused actual accumulated burden 213 be estimated. Using simulation data for the type of energy storage 122 can be a permissible cumulative total load 212 (eg based on a permissible energy throughput, a permissible operating time and / or a permissible number of wakeups of the active components of the energy storage 122 ) be determined. By comparing the actual cumulative burden 213 and the cumulative total allowable load 212 can the potential 206 on load 210 be determined, which is available for regenerative processes.

Bei der Ermittlung des aktuellen Potentials 206 für Rückspeisevorgänge kann auch eine Prognose 224 der erwarteten zukünftigen Belastung 210 des Energiespeichers 122 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann auf Basis der bereits erfolgen tatsächlichen Belastung (bei Standard-Betrieb) prädiziert werden, wie der Energiespeicher 122 bis zum Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 durch den Standard-Betrieb belastet werden wird. Mit anderen Worten, es kann eine erwartete tatsächliche kumulierte Belastung 214 bei Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 ermittelt werden. Beispielsweise kann ein zeitlicher Verlauf 224 der tatsächlichen kumulierten Belastung für vorausliegende Zeitpunkte 200 (z.B. bis zur Ziel-Nutzungsdauer 201) ermittelt werden. Das für einen Rückspeisevorgang zur Verfügung stehende Belastungs-Potential 206, 204 kann dann auch auf Basis der prädizierten Belastung 214 (aus dem Standard-Betrieb) bestimmt werden.In determining the current potential 206 For return feeds can also be a forecast 224 the expected future burden 210 of the energy store 122 be taken into account. For example, it can be predicated on the basis of the already actual load (in standard operation), such as the energy store 122 until reaching the target service life 201 will be charged by the standard operation. In other words, it can be an expected actual accumulated burden 214 upon reaching the target service life 201 be determined. For example, a time history 224 of the actual cumulative load for ahead times 200 (eg until the target service life 201 ) be determined. The load potential available for a regeneration process 206 . 204 can then also based on the predicted load 214 (from standard operation).

Es kann somit während des Betriebs eines Energiespeichers 122 an unterschiedlichen Zeitpunkten 202 das für Rückspeisungen verfügbare Belastungs-Potential 206, 204 bestimmt werden. Dieses verfügbare Belastungs-Potential 206, 204 kann dann ganz oder teilweise für Rückspeisevorgänge bzw. für den Rückspeise-Betrieb verwendet werden, so dass sich ein zeitlicher Verlauf 225 der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung des Energiespeichers 122 ergibt, der dem zeitlichen Verlauf 222 der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 weitestgehend folgt. Es kann somit zu jedem Zeitpunkt 202 sichergestellt werden, dass Vorgaben in Bezug auf die maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 eines Energiespeichers 122 bei Erreichen der Ziel-Nutzungsdauer 201 eingehalten werden.It can thus during the operation of an energy storage 122 at different times 202 the load potential available for recovery 206 . 204 be determined. This available load potential 206 . 204 can then be used in whole or in part for regenerative processes or for the regeneration operation, so that a time course 225 of the actual cumulative total load of the energy storage 122 which gives the time course 222 the permissible accumulated total load 212 largely follows. It can thus at any time 202 be ensured that specifications regarding the maximum cumulative total burden 211 an energy store 122 upon reaching the target service life 201 be respected.

Durch die Berücksichtigung einer Prognose der Belastung aus dem Standard-Betrieb bei der Ermittlung des Rückspeise-Potentials kann die Flexibilität für Rückspeisevorgänge erhöht werden. Beispielsweise können zwei identische Fahrzeuge A und B in der Vergangenheit identische kumulierte Belastungen 213 aufweisen, die unter der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 liegen. Das Rückspeisepotential 206 kann bei Fahrzeug A tagesgenau ohne Prognose ermittelt werden, und bei Fahrzeug B mit Prognose ermittelt werden. Für einen begrenzten Zeitraum schöpfen beide Fahrzeuge jeden Tag das freie Rückspeisepotential voll aus. Zu einem bestimmten Zeitpunkt während dieses Zeitraums überschreiten beide Fahrzeuge an einem Tag jedoch die zulässige Gesamtbelastung 212. Für Fahrzeug A kann aufgrund der tagesgenauen Ermittlung ohne Prognose die Rückspeisefunktion solange gesperrt werden, bis die Überschreitung der zulässigen Gesamtbelastung 212 durch eine Unterschreitung ausgeglichen wurde. Für Fahrzeug B kann mit Hilfe der Prognose festgestellt werden, dass die Überschreitung in Zukunft durch Unterschreitung der zulässigen Gesamtbelastung 212 ausgeglichen werden kann. Die Rückspeisefunktion wird somit bei Fahrzeug B nicht gesperrt, sondern es kann dem Fahrzeug B weiterhin ein durchschnittliches Rückspeisepotential zur Verfügung gestellt werden. Durch die Berücksichtigung einer Prognose können somit die Rückspeisung von elektrischer Energie weiter flexibilisiert und die Verfügbarkeit für den Rückspeise-Betrieb erhöht werden.By taking into account a prediction of the load from the standard operation when determining the recovery potential, the flexibility for regenerative processes can be increased. For example, two identical vehicles A and B may have identical accumulated loads in the past 213 which are below the permissible cumulative total load 212 lie. The return potential 206 can be determined on a daily basis without prognosis for vehicle A, and determined on vehicle B with prognosis. For a limited period of time, both vehicles make full use of the free return potential every day. However, at a certain point in time during this period both vehicles exceed the total allowable load in one day 212 , For vehicle A, the regenerative function can be disabled until the exceeding of the permissible total load due to the daily exact determination without prognosis 212 was compensated by a shortfall. For vehicle B can be determined with the help of the prognosis that the exceeding in the future by falling below the admissible total load 212 can be compensated. The regenerative function is thus not blocked in vehicle B, but it can be the vehicle B continues to provide an average feedback potential available. By taking into account a prognosis, the feedback of electrical energy can thus be made more flexible and the availability for the regeneration operation can be increased.

Die Rückspeisung von elektrischer Energie kann somit derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass die Summe der tatsächlichen Belastung aus dem Standard-Betrieb eines Energiespeichers 122 der tatsächlichen Belastung aus dem Rückspeise-Betrieb innerhalb eines definierten Zeitraums die zulässige Gesamtbelastung (zumindest im Durchschnitt) nicht überschreitet. In Verbindung mit einer Prognose der Belastung aus dem Standard-Betrieb kann der Zeitraum, in dem ein Energiespeicher 122 für den Rückspeise-Betrieb zur Verfügung steht, substantiell erhöht werden. In Summe kann so die Zuverlässigkeit des Energiespeichers 122 hinsichtlich eines netzdienlichen Verhaltens (wie z.B. bei der Erbringung von Regelleistung) deutlich erhöht werden.The return of electrical energy can thus be controlled or regulated such that the sum of the actual load from the standard operation of an energy storage 122 the actual load from the regenerative operation within a defined period of time does not exceed the permissible total load (at least on average). In conjunction with a prediction of the load from the standard operation, the period in which an energy store 122 is available for the regeneration operation, can be substantially increased. In sum, so can the reliability of the energy storage 122 in terms of network-related behavior (such as in the provision of balancing power).

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem Energiespeicher 122 in ein elektrisches Versorgungsnetz. Ein Standard-Betrieb des Energiespeichers 122 führt zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers und ein Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers 122 führt zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers 122. Die Gesamtbelastung des Energiespeichers 122 umfasst dann die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung (in Summe). 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 for controlling the recovery of electrical energy from an energy storage 122 in an electrical supply network. A standard operation of the energy storage 122 leads to a standard load of the energy storage and a regenerative operation of the energy storage 122 leads to an additional regeneration load of the energy storage 122 , The total load of the energy storage 122 then includes the standard load and the return load (in total).

Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 einer zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 des Energiespeichers 122 an einem ersten Zeitpunkt 202. Dabei hängt die zulässige kumulierte Gesamtbelastung 212 an dem ersten Zeitpunkt 202 von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung 211 an einem Ziel-Zeitpunkt 201 ab. Die maximale kumulierte Gesamtbelastung 211 kann z.B. dazu führen, dass der Energiespeicher 122 an dem Ziel-Zeitpunkt 201 (z.B. bei Erreichen einer Ziel-Nutzungsdauer) eine bestimmte Rest-Kapazität (z.B. von 80%) aufweist. Der erste Zeitpunkt 202 liegt typischerweise zeitlich vor dem Ziel-Zeitpunkt 201.The procedure 300 includes determining 301 a permissible accumulated total load 212 of the energy store 122 at a first time 202 , In this case, the permissible accumulated total load depends 212 at the first time 202 from a maximum accumulated total load 211 at a destination time 201 from. The maximum cumulative total load 211 can lead eg to the energy storage 122 at the destination time 201 (eg when reaching a target useful life) has a certain residual capacity (eg of 80%). The first time 202 typically lies ahead of the target time 201 ,

Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 302 einer tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung 213 des Energiespeichers 122 an dem ersten Zeitpunkt 202. Die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung 213 umfasst dabei die tatsächliche kumulierte Belastung aus dem Standard-Betrieb und die tatsächliche kumulierte Belastung aus einem ggf. bereits erfolgten Rückspeise-Betrieb.In addition, the process includes 300 the determining 302 an actual accumulated total burden 213 of the energy store 122 at the first time 202 , The actual cumulative total burden 213 includes the actual accumulated load from the standard operation and the actual accumulated load from a possibly already performed recovery operation.

Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 eines verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt 202 auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 und auf Basis der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung 213, insbesondere auf Basis der Differenz 206 zwischen der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung 212 und der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung 213. Der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers 122 kann dann (insbesondere an oder ab dem ersten Zeitpunkt 202) in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential gesteuert werden (Schritt 304).Furthermore, the method includes 300 the determining 303 an available recovery potential at the first time 202 based on the permissible cumulative total load 212 and based on the actual cumulative total burden 213 , in particular based on the difference 206 between the permissible accumulated total load 212 and the actual cumulative total burden 213 , The regenerative operation of the energy storage 122 can then (especially at or from the first time 202 ) are controlled in response to the recovery potential (step 304 ).

Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren 300 zur Steuerung der Rückspeisung kann dazu verwendet werden, die Nutzungsdauer eines Energiespeichers 122 zu optimieren und Überlastungen eines Energiespeichers 122 zu verhindern. Zudem kann ein gleichmäßiges Rückspeisen von elektrischer Energie in Bezug auf die Belastung eines Energiespeichers 122 ermöglicht werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Planbarkeit der Verwendung eines Energiespeichers 122 erhöht wird. Bei Bedarf kann mit Hilfe von Prognosen in Bezug auf die zukünftige Belastung des Energiespeichers 122 (basierend auf historischen Daten und Eigenschaften des Energiespeichers 122) das Potential für Rückspeisung kurzfristig erhöht werden, ohne dabei das Risiko einer langfristigen Überlastung des Energiespeichers 122 zu erhöhen. Die Verwendung eines Energiespeichers 122 für Rückspeisung kann einen (monetären) Mehrwert für einen Nutzer des Energiespeichers 122 darstellen. Außerdem kann die Rückspeisung zu einer Erhöhung der Stabilität eines Stromnetzes bei Erbringung von Regelleistung führen.The procedure described in this document 300 to control the feedback can be used to determine the useful life of an energy storage 122 to optimize and prevent overloads of an energy storage 122. In addition, a uniform recovery of electrical energy in relation to the load of an energy storage 122 allowing the reliability and predictability of using an energy storage device 122 is increased. If necessary, with the help of forecasts in terms of the future load of energy storage 122 (based on historical data and properties of the energy storage 122 ) the potential for recovery can be increased in the short term, without the risk of a long-term overload of energy storage 122 to increase. The use of an energy storage 122 for backfeed can have a (monetary) added value for a user of the energy store 122 represent. In addition, the feedback can lead to an increase in the stability of a power grid with the provision of control power.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (11)

Verfahren (300) zur Steuerung der Rückspeisung von elektrischer Energie aus einem Energiespeicher (122); wobei ein Standard-Betrieb des Energiespeichers (122) zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers (122) führt; wobei ein Rückspeise-Betrieb zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers (122) führt; wobei eine Gesamtbelastung des Energiespeichers (122) die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung umfasst; wobei das Verfahren (300) umfasst, - Ermitteln (301) einer zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) des Energiespeichers (122) an einem ersten Zeitpunkt (202); wobei die zulässige kumulierte Gesamtbelastung (212) an dem ersten Zeitpunkt (202) von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung (211) an einem Ziel-Zeitpunkt (201) abhängt; wobei der erste Zeitpunkt (202) zeitlich vor dem Ziel-Zeitpunkt (201) liegt; - Ermitteln (302) einer tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung (213) des Energiespeichers (122) an dem ersten Zeitpunkt (202); und - Ermitteln (303) eines verfügbaren Rückspeise-Potentials an dem ersten Zeitpunkt (202) auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) und auf Basis der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung (213); und - Steuern (304) des Rückspeise-Betriebs des Energiespeichers (122) in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential.A method (300) for controlling the recovery of electrical energy from an energy store (122); wherein a standard operation of the energy store (122) results in a standard load of the energy store (122); where a regenerative operation to an additional feedback load the energy store (122) leads; wherein a total load of the energy store (122) comprises the standard load and the regenerative load; the method comprising (300), - determining (301) an allowable accumulated total load (212) of the energy store (122) at a first time (202); wherein the total cumulative allowable load (212) at the first time (202) depends on a maximum accumulated cumulative load (211) at a target time (201); wherein the first time (202) is earlier than the target time (201); - determining (302) an actual cumulative total load (213) of the energy store (122) at the first time (202); and - determining (303) an available regenerative potential at the first time (202) based on the cumulative total allowable load (212) and based on the cumulative total cumulative load (213); and - controlling (304) the regenerative operation of the energy storage device (122) in dependence on the recovery potential. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei das verfügbare Rückspeise-Potential auf Basis der Differenz (206) zwischen der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) und der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung (213) ermittelt wird.Method (300) according to Claim 1 wherein the available feedback potential is determined based on the difference (206) between the total cumulative allowed load (212) and the actual cumulative total load (213). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, - das Verfahren (300) weiter umfasst, Prognostizieren einer kumulierten Standard-Belastung (214) aus dem Standard-Betrieb des Energiespeichers (122) bis zu einem zweiten Zeitpunkt, der dem ersten Zeitpunkt nachfolgt; und - das verfügbare Rückspeise-Potential auch auf Basis der prognostizierten kumulierten Standard-Belastung ermittelt wird.Method (300) according to one of the preceding claims, - the method (300) further comprises predicting a cumulative standard load (214) from the standard operation of the energy store (122) until a second time following the first time; and - the available feedback potential is also determined on the basis of the predicted accumulated standard load. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers (122) an oder ab einem Ist-Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential gesteuert wird; - der Ist-Zeitpunkt vor dem ersten Zeitpunkt (202) liegt; - das Ermitteln (302) der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung (213) des Energiespeichers (122) an dem ersten Zeitpunkt (202) das Prognostizieren der kumulierten Gesamtbelastung (213) des Energiespeichers (122) an dem ersten Zeitpunkt (202) ausgehend von dem Ist-Zeitpunkt umfasst; und - das Prognostizieren insbesondere auf Basis einer Standard-Belastung des Energiespeichers (122) vor dem Ist-Zeitpunkt erfolgt.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein - the regeneration operation of the energy storage device (122) is controlled at or from an actual time in dependence on the recovery potential; the actual time is before the first time (202); - determining (302) the actual cumulative total load (213) of the energy store (122) at the first time (202) predicting the accumulated total load (213) of the energy store (122) at the first time (202) based on the actual Time includes; and - Predicting in particular based on a standard load of the energy storage (122) before the actual time takes place. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers (122) derart gesteuert wird, dass eine Rückspeisung von elektrischer Energie nur dann erfolgt, wenn das verfügbare Rückspeise-Potential anzeigt, dass die tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung (213) hinter der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) zurückbleibt.A method (300) according to any one of the preceding claims, wherein the regenerative operation of the energy store (122) is controlled such that recovery of electrical energy occurs only when the available recovery potential indicates that the actual cumulative total load (213) remains behind the allowable accumulated total load (212). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (301) der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) umfasst, - Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs (222) der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212), der die maximale kumulierte Gesamtbelastung (211) auf ein Zeitintervall zwischen einem Ausgangs-Zeitpunkt bis zu dem Ziel-Zeitpunkt (201) verteilt; und - Ermitteln (301) der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) an dem ersten Zeitpunkt (202) auf Basis des zeitlichen Verlaufs (222) der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212).Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the determining (301) comprises the permissible cumulative total load (212), - determining a time history (222) of the cumulative total allowable load (212) that distributes the maximum cumulative total load (211) to a time interval between an exit time to the target time (201); and - determining (301) the total allowable cumulative load (212) at the first time (202) based on the cumulative total allowable time history (222) (212). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Ziel-Zeitpunkt (201) einer Ziel-Nutzungsdauer des Energiespeichers (122) entspricht; und/oder - die maximale kumulierte Gesamtbelastung (211) einer in Summe aufgelaufenen Gesamtbelastung (211) des Energiespeichers (122) entspricht, die bis zum Ziel-Zeitpunkt (201) nicht überschritten werden soll.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the target time (201) corresponds to a target useful life of the energy store (122); and or - The maximum cumulative total load (211) corresponds to a total accumulated total load (211) of the energy store (122), which should not be exceeded by the target time (201). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Standard-Betrieb des Energiespeichers (122) eine Bereitstellung von elektrischer Energie für einen elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs (120) umfasst.The method (300) according to one of the preceding claims, wherein the standard operation of the energy store (122) comprises providing electrical energy for an electric drive of a motor vehicle (120). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kumulierte Gesamtbelastung an dem ersten Zeitpunkt (202) eine bis zum ersten Zeitpunkt (202) aufgelaufene Gesamtbelastung des Energiespeichers (122) umfasst.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the cumulative total load at the first time (202) comprises a total load of the energy store (122) accumulated up to the first time (202). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtbelastung des Energiespeichers (122) abhängt von, - einer Menge an elektrischer Energie, die von dem Energiespeicher (122) aufgenommen und/oder abgegeben wird; - einer elektrischen Leistung, mit der elektrische Energie von dem Energiespeicher (122) aufgenommen und/oder abgegeben wird; - einem Zeitraum, in dem der Energiespeicher (122) für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb verwendet wird; - einer Anzahl von Inbetriebnahmen des Energiespeichers (122) für den Standard-Betrieb und/oder für den Rückspeise-Betrieb; und/oder - ein oder mehreren Eigenschaften, insbesondere einer Temperatur, einer Umgebung, in der der Energiespeicher (122) angeordnet ist.Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the total load of the energy store (122) depends on, - An amount of electrical energy that is absorbed and / or released by the energy storage device (122); - An electrical power, is absorbed and / or delivered with the electrical energy from the energy storage device (122); a period in which the energy store (122) is used for the standard operation and / or for the regeneration operation; - a number of commissioning of the energy storage device (122) for the standard operation and / or for the regeneration operation; and or - One or more properties, in particular a temperature, an environment in which the energy storage device (122) is arranged. Steuereinheit (123) für einen elektrischen Energiespeicher (122); wobei ein Standard-Betrieb des Energiespeichers (122) zu einer Standard-Belastung des Energiespeichers (122) führt; wobei ein Rückspeise-Betrieb, bei dem eine Rückspeisung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher (122) erfolgt, zu einer zusätzlichen Rückspeise-Belastung des Energiespeichers (122) führt; wobei eine Gesamtbelastung des Energiespeichers (122) die Standard-Belastung und die Rückspeise-Belastung umfasst; wobei die Steuereinheit (122) eingerichtet ist, - eine zulässige kumulierte Gesamtbelastung (212) des Energiespeichers (122) an einem ersten Zeitpunkt (202) zu ermitteln; wobei die zulässige kumulierte Gesamtbelastung (212) an dem ersten Zeitpunkt (202) von einer maximalen kumulierten Gesamtbelastung (211) an einem Ziel-Zeitpunkt (201) abhängt; wobei der erste Zeitpunkt (202) zeitlich vor dem Ziel-Zeitpunkt (201) liegt; - eine tatsächliche kumulierte Gesamtbelastung (213) des Energiespeichers (122) an dem ersten Zeitpunkt (202) zu ermitteln; und - auf Basis der zulässigen kumulierten Gesamtbelastung (212) und auf Basis der tatsächlichen kumulierten Gesamtbelastung (213) ein verfügbares Rückspeise-Potential an dem ersten Zeitpunkt (202) zu ermitteln; und - den Rückspeise-Betrieb des Energiespeichers (122) in Abhängigkeit von dem Rückspeise-Potential zu steuern. Control unit (123) for an electrical energy store (122); wherein a standard operation of the energy store (122) results in a standard load of the energy store (122); wherein a regenerative operation, in which a return of electrical energy from the energy store (122) takes place, leads to an additional regenerative load of the energy store (122); wherein a total load of the energy store (122) comprises the standard load and the regenerative load; wherein the control unit (122) is arranged to: - determine a permissible cumulative total load (212) of the energy store (122) at a first time (202); wherein the total cumulative allowable load (212) at the first time (202) depends on a maximum accumulated cumulative load (211) at a target time (201); wherein the first time (202) is earlier than the target time (201); - determine an actual accumulated total load (213) of the energy store (122) at the first time (202); and - determine an available feedback potential at the first time (202) based on the total cumulative allowable load (212) and based on the cumulative total cumulative load (213); and - controlling the regeneration operation of the energy storage device (122) in dependence on the recovery potential.
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