DE102022118483A1

DE102022118483A1 - Laden eines Elektrofahrzeugs an einem Ladepunkt einer Liegenschaft

Info

Publication number: DE102022118483A1
Application number: DE102022118483.8A
Authority: DE
Inventors: Jens Berger; Martin Lingenheil
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024022696A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren (S1-S8) zum Laden eines Elektrofahrzeugs (8) an einem Ladepunkt (7) einer Liegenschaft (1), bei dem mit Ankoppeln des Elektrofahrzeugs an den Ladepunkt (S1) erste Ladeinformation, die zumindest einen voraussichtlichen Abfahrtszeitpunkt und einen gewünschten Ziel-SoC des Elektrofahrzeugs (8) zum Abfahrtszeitpunkt umfasst, an ein der Liegenschaft zugeordnetes Energiemanagementsystem (11) übertragen wird (S2, S4), zweite Ladeinformation an das Energiemanagementsystem übertragen wird (S3, S4), mittels des Energiemanagementsystems zumindest auf Grundlage der ersten Ladeinformation, der zweiten Ladeinformation, von prognostizierter Tarifinformation mindestens eines für die Liegenschaft relevanten Energieversorgers und prognostizierter Verbrauchsinformation der Liegenschaft ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug (8) erstellt wird (S5) und das Elektrofahrzeug an dem Ladepunkt gemäß dem Ladeplan geladen wird (S7), wobei die zweite Ladeinformation mindestens einen Ladeparameter aus der Gruppe: mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs, eine maximale Frequenz von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs, ein maximaler Energiedurchsatz zwischen Ladepunkt und Elektrofahrzeug umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einem Ladepunkt einer Liegenschaft, bei dem mit Ankoppeln des Elektrofahrzeugs an den Ladepunkt Ladeinformation, die zumindest einen voraussichtlichen Abfahrtszeitpunkt und einen gewünschten Ziel-SoC des Elektrofahrzeugs zum Abfahrtszeitpunkt umfasst, an ein der Liegenschaft zugeordnetes Energiemanagementsystem übertragen wird, mittels des Energiemanagementsystems zumindest auf Grundlage der Ladeinformation, von prognostizierter Tarifinformation mindestens eines für die Liegenschaft relevanten Energieversorgers und prognostizierter Verbrauchsinformation der Liegenschaft ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug erstellt wird und das Elektrofahrzeug an dem Ladepunkt gemäß dem Ladeplan geladen wird. Die Erfindung betrifft auch eine Liegenschaft mit mindestens einem Ladepunkt zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei die Liegenschaft zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein System, aufweisend eine Liegenschaft und ein diesbezüglich externes Datenverarbeitungssystem, wobei das System zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf vollelektrisch angetriebene Elektrofahrzeuge.
DE 10 2009 036 816 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Zur Minimierung von Spitzenleistungsanforderungen werden zumindest zwei Ladestationen zu einer Gruppe zusammengefasst, Ist-Ladeparameter innerhalb der Ladestationen innerhalb der Gruppe ausgetauscht, eine Lastprognose für die Gruppe abhängig von zumindest den Ist-Ladeparametern erstellt und Soll-Ladeparameter für die Ladestationen der Gruppe abhängig von der Lastprognose bestimmt.
DE 10 2013 010 774 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation für Elektrofahrzeuge, bei dem ein maximaler Bemessungswert für einen Ladestrom oder eine Ladeleistung bestimmt wird, der bestimmte maximale Bemessungswert für den Ladestrom oder die Ladeleistung an ein mit der Ladestation elektrisch gekoppeltes Elektrofahrzeug übermittelt wird, abhängig von zumindest dem maximalen Bemessungswert ein erstes Zeitintervall bestimmt wird und das Elektrofahrzeug während des ersten Zeitintervalls mit maximalen Bemessungswert des Ladestroms geladen wird. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Ladestation wird ein reduzierter Bemessungswert für den Ladestrom und ein zweites Zeitintervall bestimmt, wobei das zweite Zeitintervall eine Dauer bestimmt, während welcher der Ladestrom oder die Ladeleistung den reduzierten Bemessungswert nicht überschreiten darf, der reduzierte Bemessungswert an das Elektrofahrzeug übermittelt wird und das Elektrofahrzeug während des zweiten Zeitintervalls mit maximal dem reduzierten Bemessungswertes des Ladestroms oder der Ladeleistung geladen wird.
DE 10 2018 202 755 A1 offenbart ein Verfahren zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen Netzwerk, an welchem zumindest eine elektrische Ladestation betrieben wird, wobei bei dem Verfahren durch eine Steuervorrichtung des Netzwerks zu zumindest einem Kraftfahrzeug eine Ladeprognose erstellt wird, die angibt, in welchem zukünftigen Ladezeitraum das Kraftfahrzeug voraussichtlich elektrische Energie mit dem Netzwerk austauschen wird, in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose ein zeitlicher Verlauf des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs geschätzt wird, ein zeitlicher Verlauf des Leistungsangebots in dem Netzwerk ermittelt wird und für zumindest einen solchen Ladezeitraum, für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf ist, zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme ausgelöst wird, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme das Leistungsangebot an den Leistungsbedarf angeglichen wird.
US 2017/0136894 A1 offenbart Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Kommunikationsaustausch zwischen einem Fahrzeug und einem Ladesystem. Der Kommunikationsaustausch kann Ladeanforderungsnachrichten umfassen, die von dem Fahrzeug gesendet oder empfangen werden, die Ladeeinzelheiten definieren, wie etwa eine Ladeart, Ladeorte, Ladeorientierung und/oder andere Informationen, die den Ladeanforderungen für das anfordernde Fahrzeug entsprechen. Das Ladesystem kann auf die Ladeanforderungsnachrichten antworten, indem es die Fahrzeugladeanforderung annimmt oder ablehnt. Als Reaktion auf das Akzeptieren der Anforderungsnachricht stellt das Ladesystem eine Ladung für das Fahrzeug gemäß den Ladeeinzelheiten bereit.
US 2017/0140603 A1 offenbart ein System zur Fahrzeugflottenverwaltung, umfassend: ein Basisverwaltungssystem, das dazu konfiguriert ist, einem oder mehreren Flottenfahrzeugen zu ermöglichen, einen Fahrzeugdienst zu empfangen, wobei das Basisverwaltungssystem eine Datenbank, ein Kommunikationsmodul und ein Analysemodul umfasst, wobei das Kommunikationsmodul mit dem einen oder den mehreren Flottenfahrzeuge, dem Analysemodul und der Datenbank kommuniziert; ein oder mehrere Flottenfahrzeuge, wobei jedes Flottenfahrzeug eine Fahrzeugdatenbank umfasst und jeweils dazu konfiguriert ist, einen Ladedienst zu empfangen und einen Fahrzeugladezustand an das Kommunikationsmodul zu kommunizieren, mindestens einen Flottendienststandort, der so konfiguriert ist, er sie einen Abrechnungspreis an das Kommunikationsmodul übermittelt und den Abrechnungsdienst zum Abrechnungspreis bereitstellt; wobei das Analysemodul den Ladepreis empfängt und bestimmt, ob der mindestens eine Flottendienststandort ausgewählt ist, um den Ladedienst für mindestens ein Flottenfahrzeuge bereitzustellen, das in einem mangelhaften Ladezustand betrieben wird; wobei dem mindestens einen Flottenfahrzeug, das in einem mangelhaften Ladezustand betrieben wird, ein Ladedienst durch den mindestens einen Flottendienststandort bereitgestellt wird, wenn das Analysemodul den mindestens einen Flottendienststandort auswählt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einem Ladepunkt einer Liegenschaft bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einem Ladepunkt einer Liegenschaft, bei dem mit Ankoppeln des Elektrofahrzeugs an den Ladepunkt

- erste Ladeinformation, die zumindest einen voraussichtlichen (gewünschten oder wahrscheinlichen) Abfahrtszeitpunkt, einen aktuellen Ladezustand („Ist-SoC“) der Antriebsbatterie und einen gewünschten Ladezustand („Ziel-SoC“) der Antriebsbatterie zum Abfahrtszeitpunkt und/oder eine gewünschte Energiemenge zum Abfahrtszeitpunkt sowie ggf. eine Kapazität einer Antriebsbatterie umfasst, an ein der Liegenschaft zugeordnetes Energiemanagementsystem übertragen wird,
- zweite Ladeinformation an das Energiemanagementsystem übertragen wird,
- mittels des Energiemanagementsystems zumindest auf Grundlage der ersten Ladeinformation, der zweiten Ladeinformation, von prognostizierter Tarifinformation mindestens eines für die Liegenschaft relevanten Energieversorgers und prognostizierter Verbrauchsinformation der Liegenschaft ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug erstellt wird und
- das Elektrofahrzeug an dem Ladepunkt gemäß dem Ladeplan geladen wird,
- wobei die zweite Ladeinformation mindestens einen Ladeparameter aus der Gruppe:
- mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs, eine maximale Frequenz von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs, mindestens eine maximale Ladeaktivitätszeit des Elektrofahrzeugs, ein maximaler Energiedurchsatz zwischen Ladepunkt und Elektrofahrzeug umfasst.

Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass das Energiemanagementsystem durch Berücksichtigung der zweiten Ladeinformation einen Ladeplan für das Elektrofahrzeug aufstellen kann, der das Elektrofahrzeug stärker schont und energiesparender lädt als bisher. So ermöglicht die Begrenzung der Zahl von Aufweckvorgängen eine verringerte Belastung der Fahrzeugelektronik durch deren Hochfahren, z.B. aus einem Ruhe- oder Standby-Zustand. Auch lässt sich so ein Energieverbrauch der Fahrzeugelektronik in Grenzen gehalten. Die Begrenzung des Energiedurchsatzes zwischen Ladepunkt und Elektrofahrzeug während des Anschlusszeitraums schont vorteilhafterweise die Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs.
Unter einem Energiedurchsatz kann insbesondere die elektrische Energie, Leistung oder Strommenge verstanden werden, welche ohne Berücksichtigung der Stromrichtung zwischen Ladepunkt und Elektrofahrzeug ausgetauscht wird.
Das Elektrofahrzeug weist typischerweise eine Antriebsbatterie zum Antreiben des Elektrofahrzeugs auf. Das Elektrofahrzeug kann beispielsweise ein Hybridfahrzeug, PHEV, oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug, BEV, sein. Das Elektrofahrzeug kann über ein Ladekabel und/oder induktiv geladen werden. Der Ladepunkt kann eine Ladestation, z.B. Wallbox, oder ein induktiv ladender Ladeplatz sein. Dass das Elektrofahrzeug an einen Ladepunkt angeschlossen wird, kann also umfassen, dass es über ein Ladekabel oder induktiv an einen Ladepunkt angeschlossen oder angekoppelt wird.
Bei einem Aufweckvorgang wird eine sich in einem Ruhe-, Schlaf, oder Standby-Zustand befindliche Fahrzeugelektronik hochgefahren bzw. „aufgeweckt“, wodurch sie mehr Energie verbraucht als im Ruhe usw.- Zustand und zudem beispielsweise auch mechanischthermisch belastet wird. Ein Aufweckvorgang umfasst also insbesondere ein Aufwecken der Fahrzeugelektronik bzw. eines Teils davon.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Ladepunkt und das Elektrofahrzeug zum Aufladen und Entladen der Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs eingerichtet sind, was auch als „bidirektionales Laden“ bezeichnet werden kann. Der Ladeplan kann dann entsprechend bedarfsweise das phasenweise Aufladen und Entladen der Antriebsbatterie vorsehen. Insbesondere kann die Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs so während des Anschlusszeitraums des Elektrofahrzeugs an dem Ladepunkt als elektrischer Zwischenspeicher der Liegenschaft verwendet werden, z.B. im Sinne des sog. V2H („Vehicle-to-Home“)- und/oder des sog. V2G („Vehicle-to-Grid“)-Konzepts. Dies umfasst, dass der Ladeplan „Totzeiten“ umfassen kann, während derer die Antriebsbatterie weder aufgeladen noch entladen wird.
Die Liegenschaft weist insbesondere ein Strom- bzw. Energienetz (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als „Hausenergienetz“ bezeichnet) auf, das über einen Netzanschlusspunkt mit Stromzähler, insbesondere intelligenten Stromzähler (sog. „Smart Meter“ mit zusätzlichen Messfunktionen), mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz verbunden ist. Die Tarifinformation kann beispielsweise aktuelle und prognostizierte Strombezugskosten für einen Bezug von elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz und ggf. auch eine aktuelle und prognostizierte Stromeinspeisungsvergütung für eine Einspeisung von elektrischer Energie aus dem Hausenergienetz in das Energieversorgungsnetz umfassen.
Unter einem für die Liegenschaft relevanten Energieversorger kann ein Energieversorger verstanden werden, von dem elektrische Energie über den Netzanschlusspunkt bezogen werden kann und dem ggf. elektrische Energie über den Netzanschlusspunkt bei Überschuss von dem Hausenergienetz zur Verfügung gestellt werden kann. Eine Liegenschaft kann in einer Weiterbildung an einen bestimmten Energieversorger vertraglich gebunden sein, alternativ an einen bestimmten Netzbetreiber vertraglich gebunden sein.
Die Erstellung des Ladeplans ist jedoch nicht auf eine Berücksichtigung nur der oben benannten Informationen beschränkt. So können in einer Weiterbildung auch Kosten und/oder Preise berücksichtigt werden, die nicht direkt aus einem Vertragsverhältnis resultieren, beispielsweise Gestehungskosten für eigenerzeugten Strom, nicht monetäre Preise bzw. Kostenfunktionen einer Optimierung wie z.B. ein „CO²-Preis“ der Energie, usw.
An das Hausenergienetz können der mindestens eine Ladepunkt als auch typischerweise elektrische Verbraucher wie Küchengeräte, Wäschepflegegeräte, Lampen, Mediengeräte, Boiler, Klimageräte, usw. angeschlossen sein. Die prognostizierte Verbrauchsinformation der Liegenschaft kann einen (z.B. tageszeit- und/oder wochentags-)typischen Verlauf des elektrischen Verbrauchs der Verbraucher umfassen. Die prognostizierte Verbrauchsinformation kann z.B. aus Historiendaten des Energieverbrauchs der Liegenschaft gewonnen werden.
Das Energiemanagementsystem (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als „Hausenergiemanagementsystem“, HEMS, bezeichnet) dient insbesondere dazu, einen Energiebezug und ggf. Überschuss des Hausenergienetzes zu prognostizieren und - bei angeschlossenem Elektrofahrzeug unter Berücksichtigung der Antriebsbatterie - so zu optimieren, dass mindestens ein vorgegebenes Ziel besonders gut erfüllt wird, z.B. geringe Bezugskosten aus dem Energieversorgungsnetz, eine umweltfreundliche Energieerzeugung, usw. Die Optimierung kann bereits durchgeführt werden, wenn ein Elektrofahrzeug als einziger Zwischenspeicher an den Ladepunkt und damit an das Hausenergienetz angeschlossen wird, speziell für einen längeren Zeitraum. Denn dann kann beispielsweise die Antriebsbatterie zu Zeiten aufgeladen werden, wenn sich elektrische Energie besonders günstig aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz beziehen lässt, und entladen werden, um z.B. einen Energiebezug für das Hausenergienetz aus dem Energieversorgungsnetz zu Zeiten hoher Strompreise zu verringern und/oder Überschussenergie aus dem Hausenergienetz zu Zeiten in das öffentliche Energieversorgungsnetz einzuspeisen, wenn die zugehörige Vergütung hoch ist.
Jedoch kann das Energiemanagementsystem die Ladung und Entladung der Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs nicht vollkommen frei und ad hoc an die Bedürfnisse des Hausenergienetzes angepasst steuern, sondern erstellt einen Ladeplan (d.h., einen geplanten Verlauf eines Auflade- bzw. Entladestroms zwischen dem Ladepunkt und dem Elektrofahrzeug für einen Anschlusszeitraum des Elektrofahrzeugs), welcher auch die erste und zweite Ladeinformation betreffend das Elektrofahrzeug berücksichtigt.
Dass das Energiemanagementsystem der Liegenschaft zugeordnet ist, kann umfassen, dass das Energiemanagementsystem Teil der Liegenschaft ist, z.B. implementiert in einem Rechner der Liegenschaft. Alternativ oder zusätzlich kann das Energiemanagementsystem ein externes, mit dem Hausenergienetz bzw. elektrischen Vorrichtungen davon (z.B. dem Ladepunkt, mindestens einem Strommessgerät, usw.) datentechnisch gekoppeltes System sein. Es kann z.B. auf einem Netzwerkrechner implementiert sein oder cloud-basiert sein.
Die erste Ladeinformation kann in einer Weiterbildung den aktuellen Ladezustand („State-of-Charge“, SoC), und dem zum Abfahrtszeitpunkt gewünschten Ladezustand („Ziel-SoC“) der Antriebsbatterie umfassen, insbesondere zusammen mit einer Kapazität der Antriebsbatterie. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn der SoC von dem Elektrofahrzeug an den Ladepunkt übermittelt wird, z.B. gemäß ISO 15118-2.
Zusätzlich oder alternativ kann die erste Ladeinformation eine gewünschte Energiemenge des Elektrofahrzeugs zum Abfahrtszeitpunkt umfasst. Dies ist vorteilhaft, wenn der SoC von dem Elektrofahrzeug nicht an den Ladepunkt übermittelt wird, was beispielsweise gemäß ISO 15118-2 optional so vorgesehen sein kann.
Die erste Ladeinformation umfasst optional auch eine Kapazität der Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs, einen nicht zu unterschreitenden Ladezustand („Mindest-SoC“) und/oder eine maximale und/oder minimale Auflade- und/oder Entlade-Leistung.
Die „maximale Ladeaktivitätszeit“ bezeichnet insbesondere diejenige Zeitdauer, insbesondere bis zum Abfahrtszeitpunkt, in der die Antriebsbatterie aufgeladen und/oder entladen werden kann und sich z.B. nicht im Ruhe- bzw. Standby-Modus befindet. Die „mindestens eine“ maximale Ladeaktivitätszeit kann eine absolut angegebene Ladeaktivitätszeit(dauer), z.B. max. 3 h, und/oder einen Prozentsatz (z.B. max. 20 %) des Anschlusszeitraums o.ä. umfassen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs eine maximale Zahl aller Aufweckvorgänge bzw. eine maximale Zahl der Aufweckvorgänge aller Art bzw. jeglichen Zwecks umfasst oder ist. Dadurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, die Gesamtbelastung durch Aufweckvorgänge zu begrenzen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen durch Neuverhandlungen von Ladeplänen umfasst oder ist. Unter Neuverhandlungen von Ladeplänen kann beispielsweise verstanden werden, dass ein neuer Ladeplan erstellt worden ist (z.B., weil sich bestimmte Prognosen wie Stromtarife seit der Aufstellung des letzten Ladeplans geändert haben) und dieser Ladeplan mit dem Elektrofahrzeug abgestimmt bzw. verhandelt wird, um den letzten Ladeplan zu ersetzen. Für dieses Neuverhandeln muss eine sich in ihrem Ruhe- oder Standby-Zustand befindliche Fahrzeugelektronik hochgefahren bzw. aufgeweckt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen durch Ladevorgänge während einer Durchführung eines Ladeplans umfasst oder ist. Dadurch wird vorteilhafterwiese die Zahl der Aufweckvorgänge während der Durchführung eines Ladeplans selbst begrenzt. Dabei wird berücksichtigt, dass der Ladeplan, insbesondere bei einem langen Anschlusszeitraum des Fahrzeugs, Ladetotzeiten aufweisen kann, in denen kein Laden (d.h., Auf- und Entladen) durchgeführt werden soll. In diesen Ladetotzeiten befindet sich die Fahrzeugelektronik typischerweise in ihrem Ruhe- oder Standby-Zustand. Es wird mit dieser Ausgestaltung verhindert, dass ein zu häufiger Wechsel zwischen Lade- und Nichtlade-Phasen auftritt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die maximale Zahl von Aufweckvorgängen bis zum Abfahrtszeitpunkt des Elektrofahrzeugs angegeben wird, z.B. maximal fünf Aufweckphasen bis zum Abfahrtszeitpunkt. Alternativ oder zusätzlich kann die maximale Zahl von Aufweckvorgängen pro Zeitraum, pro 8 h, pro 12 h oder pro 24 h angegeben werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die maximale Zahl der Aufweckvorgänge zwischen vier und zehn liegt, insbesondere zwischen fünf und sieben, insbesondere bei fünf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die maximale Frequenz von Aufweckvorgängen in Einheiten pro Stunde angegeben wird. Es ist eine Weiterbildung, dass die maximale Frequenz bei einem Aufweckvorgang pro Stunde oder weniger liegt, z.B. bei einem Aufweckvorgang alle zwei Stunden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens ein der der zweiten Ladeinformation zugehöriger Ladeparameter abhängig von einem Gesundheitszustand einer Antriebsbatterie (auch als SoH, „State-of-Health“ bezeichnet) des Elektrofahrzeugs, einem Alter einer Fahrzeugelektronik, einer - insbesondere auch prognostizierten - Außentemperatur und/oder abhängig von einem Nutzerverhalten eines Nutzers des Elektrofahrzeugs ist. Beispielsweise hilft die mögliche Variation eines solchen Ladeparameters anhand des SoH, die beim Laden belasteten Fahrzeugkomponenten, insbesondere die Antriebsbatterie selbst, noch weiter zu schonen. So kann beispielsweise, dann, wenn ein SoH der Antriebsbatterie vergleichsweise gering ist (z.B. aufgrund ihres Alters, einer Abnutzung durch eine hohe Zahl von Schnelladevorgängen, usw.) der maximale Energiedurchsatz herabgesetzt werden. Ferner kann der der maximale Energiedurchsatz herabgesetzt werden, wenn während des Anschlusszeitraums des Elektrofahrzeugs kältere Außentemperaturen zu erwarten sind. Auch kann eine maximale Zahl der Aufweckvorgänge bei einer älteren Elektronik verringert werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die zweite Ladeinformation in einem Datenspeicher des Elektrofahrzeugs gespeichert ist und von dem Datenspeicher des Elektrofahrzeugs an das Energiemanagementsystem übertragen wird. Dies ermöglicht einen besonders einfache Bereitstellung und Übertragung an das Energiemanagementsystem. Beispielsweise kann die zweite Ladeinformation (wie auch die erste Ladeinformation) an den Ladepunkt übertragen werden, welche die Ladeinformation weiter an das Energiemanagementsystem übermittelt. Es ist eine Weiterbildung, dass das Elektrofahrzeug und der Ladepunkt dazu ausgebildet sind, Daten konform zu ISO 15118-2 und/oder zu ISO 15118-20 auszutauschen. Alternativ oder zusätzlich kann das Elektrofahrzeug die Ladeinformation direkt an das Energiemanagementsystem übertragen, z.B. über eine Funkschnittstelle (z.B. LTE oder WLAN).
Es ist eine Ausgestaltung, dass die zweite Ladeinformation von einer externen Datenverarbeitungseinrichtung an das Energiemanagementsystem übertragen wird. Dies hat den Vorteil, dass die zweite Ladeinformation nicht in dem Elektrofahrzeug vorgehalten zu werden braucht und zudem auch besonders einfach aktualisiert werden kann. Diese Ausgestaltung kann beispielsweise so umsetzt sein, dass mit (d.h., kurz vor, während oder nach) Ankoppelung des Elektrofahrzeugs an dem Ladepunkt z.B. durch das Elektrofahrzeug, den Ladepunkt oder das Energiemanagementsystem Information wie z.B. eine Fahrzeug-ID (EV-ID) und eine Ladepunkt-ID (EVSE-ID) an die externe Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden und dann die der EV-ID zugehörige zweite Ladeinformation an den Ladepunkt mit dieser EVSE-ID übermittelt wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die externe Datenverarbeitungseinrichtung eine von einem Hersteller des Elektrofahrzeugs unterhaltene Datenverarbeitungseinrichtung ist. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dann detaillierte Information über den Zustand des Fahrzeugs, z.B. dessen SoH, Softwarestand, Wartungshistorie, usw., in der externen Datenverarbeitungseinrichtung vorliegt und diese Information besonders effektiv nutzbar ist, um die zweite Ladeinformation gezielt auf das zu ladende Elektrofahrzeug anzupassen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Liegenschaft mit mindestens einer Energieerzeugungseinrichtung, insbesondere Photovoltaikanlage, Windkraftanlage und/oder Geothermieanlage, ausgerüstet ist und der Ladeplan für das Elektrofahrzeug mittels des Energiemanagementsystems zusätzlich auf Grundlage einer Energieerzeugungsprognose für die Energieerzeugungseinrichtung erstellt wird. Diese mindestens eine Energieerzeugungseinrichtung dient der Einspeisung elektrischer Energie in das Hausenergienetz und ist insbesondere Teil des Hausenergienetzes bzw. an das Hausenergienetz angeschlossen. Die Verbrauchsinformation der Liegenschaft kann dann zusätzlich zu der Prognose des Energieverbrauchs der an das Hausenergienetz angeschlossenen elektrischen Verbraucher auch eine Prognose der von der mindestens einen Energieerzeugungseinrichtung in das Hausenergienetz eingespeisten elektrischen Energie umfassen. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, dass die Optimierung bzw. das Management des Energieflusses durch den Netzanschlusspunkt und damit auch der Ladeplan besonders effektiv und flexibel durchgeführt werden können. Mögliche Prognosen bzw. Prognosedaten können beispielsweise typische, z.B. tageszeitabhängige, Strompreise für eine Einspeisung eines Überschusses in das öffentliche Energieversorgungsnetz, Wetterprognosen, usw. umfassen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Liegenschaft mit mindestens einem stationären elektrischen Zwischenspeicher ausgerüstet ist bzw. an das Hausenergienetz der Liegenschaft mindestens ein stationärer elektrischer Energiespeicher zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie angeschlossen ist und der Ladeplan für das Elektrofahrzeug mittels des Energiemanagementsystems zusätzlich auf Grundlage einer Speicherkapazität des Zwischenspeichers erstellt wird. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders flexible Aufstellung eines Ladeplans.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Liegenschaft mit mindestens einem Ladepunkt zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei die Liegenschaft zur Durchführung des Verfahrens wie oben beschrieben eingerichtet ist. Die Liegenschaft kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
So ist es eine Weiterbildung, dass die Liegenschaft mit mindestens einer Energieerzeugungseinrichtung und/oder mit mindestens einem stationären elektrischen Zwischenspeicher ausgerüstet ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Liegenschaft ein Energiemanagementsystem zugeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, zumindest auf Grundlage der ersten Ladeinformation, der zweiten Ladeinformation, von prognostizierter Tarifinformation mindestens eines für die Liegenschaft relevanten Energieversorgers und prognostizierter Verbrauchsinformation der Liegenschaft ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug zu erstellen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Liegenschaft ein Einfamilienhaus oder ein Mehrfamilienhaus ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein System, aufweisend eine Liegenschaft wie oben beschrieben und eine diesbezüglich externe Datenverarbeitungseinrichtung, wobei das System zur Durchführung des Verfahrens unter Nutzung der externen Datenverarbeitungseinrichtung wie oben beschrieben eingerichtet ist. Das System kann analog zu der Liegenschaft und dem Verfahren ausgebildet sein, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.

1 zeigt ein System mit einer Liegenschaft und einer damit gekoppelten externen Datenverarbeitungseinrichtung, wobei an einen Ladepunkt der Liegenschaft ein Elektrofahrzeug zum Laden angekoppelt ist; und
2 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Laden des Elektrofahrzeugs an dem Ladepunkt der Liegenschaft aus 1.

1 zeigt ein System mit einer Liegenschaft in Form z.B. eines Einfamilienhauses 1 und einer damit gekoppelten externen Datenverarbeitungseinrichtung 2. Das Einfamilienhaus 1 weist ein Hausenergienetz 3 zum Versorgen von elektrischen Verbrauchern 4 mit elektrischem Strom auf. In das Hausenergienetz 3 sind ferner ein stationärer elektrischer Zwischenspeicher 5, eine Photovoltaikanlage 6 und ein Ladepunkt in Form einer Wallbox 7 zum Laden eines Elektrofahrzeugs 8 integriert. Der stationäre Zwischenspeicher 5 kann in einer Weiterbildung in die Photovoltaikanlage 6 integriert sein. Das Hausenergienetz 3 ist hier beispielhaft über eine Messstelle bzw. einen Netzanschlusspunkt in Form eines sog. „Smart Meters“ 9 an ein öffentliches Stromnetz bzw. Energieversorgungsnetz 10 angeschlossen.
Ist das Elektrofahrzeug 8 an die Wallbox 7 angeschlossen, kann es unter Berücksichtigung der ersten und zweiten Ladeinformation als Zwischenspeicher für das Hausenergienetz 3 dienen und entsprechend auf- und entladen werden. Die Wallbox 7 und das Elektrofahrzeug 8 können z.B. über ISO 15118-20 Daten austauschen. Insbesondere kann die Wallbox 7 von dem Elektrofahrzeug 3 Ladeparameter einer ersten Ladeinformation wie eine Kapazität der Antriebsbatterie, einen aktuellen Ist-SoC, einen gewünschten oder abgeschätzten Abfahrtszeitpunkt, einen Ziel-SoC zum Abfahrtszeitpunkt und optional eine maximale Ladeleistung, einen einzuhaltenden Mindest-SoC, usw. empfangen.
Das Hausenergienetz 3 umfasst auch ein Hausenergiemanagementsystem bzw. HEMS 11, das zum Steuern eines Auflade- und Entladevorgangs des Zwischenspeichers 7 und der, wenn angeschlossen - als Zwischenspeicher wirkenden Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs 8 dient. Das HEMS 11 ist datentechnisch mit der Photovoltaikanlage 6, dem stationären Zwischenspeicher 5, der Wallbox 7 und ggf. mindestens einem der Verbraucher 4 verbunden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet. Falls, wie vorliegend beispielhaft angenommen, der Netzanschlusspunkt ein „Smart Meter“ 9 ist, kann das HEMS 11 auch damit datentechnisch verbunden sein. Jedoch sind grundsätzlich auch andere datentechnische Topologien umsetzbar: so kann z.B. der Smart Meter 9 mit der Wallbox 7 datentechnisch verbunden sein.
Das HEMS 11 kann gemäß einer Weiterbildung über die Wallbox 7 der Ladeparameter gemäß der ersten und zweiten Ladeinformation empfangen. In einer anderen Weiterbildung kann das HEMS 11 zumindest die Ladeparameter gemäß der zweiten Ladeinformation von der externen Datenverarbeitungseinrichtung 2 empfangen, welche mit dem HEMS 11, der Wallbox 7 und/oder dem Elektrofahrzeug 8 datentechnisch verbunden ist und welche mit Ankoppelung des Elektrofahrzeugs 8 dazu veranlasst wird, die Ladeparameter gemäß der zweiten Ladeinformation an das HEMS 11 zu übermitteln. Beispielsweise kann mit Ankoppelung des Elektrofahrzeugs 8 an der Wallbox 7 durch das Elektrofahrzeug 8, die Wallbox 7 oder das HEMS 11 Information wie z.B. eine EV-ID und eine EVSE-ID an die externe Datenverarbeitungseinrichtung 2 übermittelt werden, welche daraufhin die der EV-ID zugehörige zweite Ladeinformation an das HEMS 11 übermittelt, beispielsweise direkt oder über die Wallbox 7.
Die externe Datenverarbeitungseinrichtung 2 kann beispielsweise eine von einem Hersteller des Elektrofahrzeugs 8 unterhaltene oder betriebene Datenverarbeitungseinrichtung bzw. IT-System sein. Die externe Datenverarbeitungseinrichtung 2 kann z.B. mindestens einen Netzwerk-Server aufweisen und/oder Cloud-basiert sein. Die externe Datenverarbeitungseinrichtung 2 kann beispielsweise direkt mit der Wallbox 7, dem Elektrofahrzeug 8 und/oder einem Nutzerendgerät 14, z.B. einem mobilen Nutzerendgerät wie einem Smartphone oder Tablet-PC, eines Nutzers des Elektrofahrzeugs 8 datentechnisch verbunden sein, z.B. drahtgebunden und/oder drahtlos.
Das HEMS 11 kann zumindest auf Grundlage der ersten und zweiten Ladeinformationen, einer Prognose eines elektrischen Verbrauchs in dem Hausenergienetz 3, einer Prognose einer Energieerzeugung durch die Photovoltaikanlage 6 (z.B. unter Nutzung von Historiendaten und/oder Wetterprognosen) und prognostizierter Tarifinformation betreffend Bezug aus und Einspeisung in das Energieversorgungsnetz 10 einen Ladeplan (umfassend ein Auf- und Entladen) für das Elektrofahrzeug 8 bis zum voraussichtlichen Abfahrtszeitpunkt aufstellen, um den Stromfluss durch den Smart Meter 9 zum Optimieren mindestens eines vorgegebenen Zwecks zu beeinflussen, z.B. für eine Kostenoptimierung. Der von dem HEMS 11 erstellte Ladeplan für das Elektrofahrzeug 8 (im Folgenden auch als „HEMS-Ladeplan“ bezeichnet) berücksichtigt auch die von dem Elektrofahrzeug 8 übermittelten Ladeparameter als Laderandbedingungen. Der Ladeplan für das Elektrofahrzeug 8 kann z.B. von dem HEMS 11 an die Wallbox 7 übermittelt werden, welche diesen Ladeplan dann zusammen mit dem Elektrofahrzeug 8 ausführt.
2 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zum Laden des Elektrofahrzeugs 8 an der Wallbox 7 des Einfamilienhauses 1.
In einem ersten Schritt S1 wird das Elektrofahrzeug 8 an die Wallbox 7 angeschlossen, z.B. über ein Ladekabel.
In einem zweiten Schritt S2 werden von dem Elektrofahrzeug 8 zu der ersten Ladeinformation gehörige Ladeparameter wie ein Ist-SoC, ein Ziel-SoC, ein voraussichtlicher Abfahrtszeitpunkt, ein Mindest-SoC, usw. an die Wallbox 7 übertragen.
In einem dritten Schritt S3 werden zu der zweiten Ladeinformation gehörige Ladeparameter wie mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs 8, eine maximale Frequenz von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs 8, mindestens eine maximale Ladeaktivitätszeit des Elektrofahrzeugs 8 und/oder ein maximaler Energiedurchsatz zwischen Wallbox 7 und Elektrofahrzeug 8 an die Wallbox 7 übertragen, z.B. von dem Elektrofahrzeug 8 oder - nach Benachrichtigung über das Anschließen - von der externen Datenverarbeitungseinrichtung 2.
In einem vierten Schritt S4 werden von der Wallbox 7 die zu der ersten und der zweiten Ladeinformation gehörigen Ladeparameter an das HEMS 11 übermittelt.
Alternativ können einige der zu der ersten Ladeinformation gehörige Ladeparameter wie der Ziel-SoC, der voraussichtliche Abfahrtszeitpunkt, usw. auch von dem Nutzerendgerät 14 an die Wallbox 7 oder an das HEMS 11 übertragen werden. Beispielsweise kann ein Nutzer den voraussichtlichen Abfahrtszeitpunkt und/oder den dann gewünschten Ziel-SoC über ein auf einem Smartphone ablaufendes Applikationsprogramm eingeben.
In einem fünften Schritt S5 wird von dem HEMS 11 ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug 8 erstellt, welcher die zu der ersten und der zweiten Ladeinformation gehörigen Ladeparameter berücksichtigt.
In einem sechsten Schritt S6 wird der Ladeplan an die Wallbox 7 übertragen, welche dann in einem Schritt S7 diesen Ladeplan im Zusammenspiel mit dem Elektrofahrzeug 8 nutzt, um das Elektrofahrzeug 8 zu laden. Dazu wird beispielsweise der Ist-SoC in kurzen Zeitabständen von dem Elektrofahrzeug 8 an die Wallbox 7 übertragen. Alternativ ist der Ladeplan nur in dem HEMS 11 (und nicht in der Wallbox 7) gespeichert, wobei dann beispielsweise in kurzen Zeitabständen eine Soll-Ladeleistung/-strom (positiv/negativ) an die Wallbox 7 übermittelt wird und sich die Wallbox 7 und das Elektrofahrzeug 8 darauf einstellen.
Ferner wird in einem Schritt S8 überprüft, ob sich die dem Erstellen des Ladeplans zugrundeliegenden Einflussgrößen ändern, z.B. die prognostizierte Tarifinformation, eine Wettervorhersage, usw. Ist dies der Fall („J“) wird zu Schritt S5 verzweigt und, falls möglich, von dem HEMS 11 ein neuer Ladeplan erstellt, der ebenfalls die zu der ersten und der zweiten Ladeinformation gehörigen Ladeparameter (einschließlich eines aktuellen Ist-SoC) berücksichtigen muss. Der neue Ladeplan wird dann in Schritt S6 an die Wallbox 7 übertragen werden, welche dann in Schritt S7 den neuen Ladeplan im Zusammenspiel mit dem Elektrofahrzeug 8 nutzt, um das Elektrofahrzeug 8 zu laden. Ist dies jedoch nicht der Fall („N“), wird Schritt S8 wiederholt.
Ist der Ladeplan durchlaufen, kann das Laden in einer Weiterbildung beendet werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Einfamilienhaus
2: Externe Datenverarbeitungseinrichtung
3: Hausenergienetz
4: Elektrischer Verbraucher
5: Stationärer elektrischer Zwischenspeicher
6: Photovoltaikanlage
7: Wallbox
8: Elektrofahrzeug
9: Smart Meter
10: Energieversorgungsnetz
11: Hausenergiemanagementsystem
S1-S8: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036816 A1 [0002]
DE 102013010774 A1 [0003]
DE 102018202755 A1 [0004]
US 2017/0136894 A1 [0005]
US 2017/0140603 A1 [0006]

Claims

Verfahren (S1-S8) zum Laden eines Elektrofahrzeugs (8) an einem Ladepunkt (7) einer Liegenschaft (1), bei dem mit Ankoppeln des Elektrofahrzeugs (8) an den Ladepunkt (7) (S1) - erste Ladeinformation, die zumindest einen voraussichtlichen Abfahrtszeitpunkt, einen Ist-SoC der Antriebsbatterie und einen gewünschten Ziel-SoC des Elektrofahrzeugs (8) zum Abfahrtszeitpunkt und/oder eine gewünschte Energiemenge zum Abfahrtszeitpunkt umfasst, an ein der Liegenschaft (1) zugeordnetes Energiemanagementsystem (11) übertragen wird (S2, S4), - zweite Ladeinformation an das Energiemanagementsystem (11) übertragen wird (S3, S4), - mittels des Energiemanagementsystems (11) zumindest auf Grundlage • der ersten Ladeinformation, • der zweiten Ladeinformation, • von prognostizierter Tarifinformation mindestens eines für die Liegenschaft (1) relevanten Energieversorgers • und prognostizierter Verbrauchsinformation der Liegenschaft (1) ein Ladeplan für das Elektrofahrzeug (8) erstellt wird (S5) und - das Elektrofahrzeug (8) an dem Ladepunkt (7) gemäß dem Ladeplan geladen wird (S7), wobei - die zweite Ladeinformation mindestens einen Ladeparameter aus der Gruppe: • mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs (8), • eine maximale Frequenz von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs (8), • mindestens eine maximale Ladeaktivitätszeit des Elektrofahrzeugs (8), • ein maximaler Energiedurchsatz zwischen Ladepunkt (7) und Elektrofahrzeug (8)umfasst.
Verfahren (S1-S8) nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine maximale Zahl von Aufweckvorgängen des Elektrofahrzeugs (8) mindestens eine Zahl aus der Gruppe: - maximale Zahl aller Aufweckvorgängen, - maximale Zahl von Aufweckvorgängen durch Neuverhandlungen von Ladeplänen, - maximale Zahl von Aufweckvorgängen durch Ladevorgänge während eines Durchführung eines Ladeplans umfasst.
Verfahren (S1-S8) nach Anspruch 2, bei dem die maximale Zahl von Aufweckvorgängen bis zum Abfahrtszeitpunkt des Elektrofahrzeugs (8) und/oder pro Zeiteinheit, insbesondere pro Tag, angegeben wird.
Verfahren (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die maximale Frequenz von Aufweckvorgängen in Einheiten pro Stunde oder weniger angegeben wird.
Verfahren (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein der der zweiten Ladeinformation zugehöriger Ladeparameter abhängig von einem Gesundheitszustand einer Antriebsbatterie des Elektrofahrzeugs (8), einem Alter einer Fahrzeugelektronik, einer Außentemperatur und/oder von einem Nutzerverhalten eines Nutzers des Elektrofahrzeugs (8) ist.
Verfahren (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Ladeinformation in einem Datenspeicher des Elektrofahrzeugs (8) gespeichert ist und von dem Datenspeicher des Elektrofahrzeugs (8) an das Energiemanagementsystem (11) übertragen wird.
Verfahren (S1-S8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die zweite Ladeinformation von einer externen Datenverarbeitungseinrichtung (2) an das Energiemanagementsystem (11) übertragen wird.
Verfahren (S1-S8) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem die externe Datenverarbeitungseinrichtung (2) eine von einem Hersteller des Elektrofahrzeugs (8) unterhaltene Datenverarbeitungseinrichtung (2) ist.
Verfahren (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Liegenschaft (1) mit mindestens einer Energieerzeugungseinrichtung (6), insbesondere Photovoltaikanlage, ausgerüstet ist und der Ladeplan für das Elektrofahrzeug (8) mittels des Energiemanagementsystems (11) zusätzlich auf Grundlage einer Energieerzeugungsprognose für die Energieerzeugungseinrichtung (6) erstellt wird.
Verfahren (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Liegenschaft (1) mit mindestens einem stationären elektrischen Zwischenspeicher (5) ausgerüstet ist und der Ladeplan für das Elektrofahrzeug (8) mittels des Energiemanagementsystems (11) zusätzlich auf Grundlage einer Speicherkapazität des Zwischenspeichers (5) erstellt wird.
Liegenschaft (1) mit mindestens einem Ladepunkt (7) zum Laden eines Elektrofahrzeugs (8), wobei die Liegenschaft (1) zur Durchführung des Verfahrens (S1-S8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Liegenschaft (1) nach Anspruch 11, wobei die Liegenschaft (1) ein Einfamilienhaus oder ein Mehrfamilienhaus ist.
System (1, 2), aufweisend eine Liegenschaft (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 12 und ein diesbezüglich externes Datenverarbeitungssystem (2), wobei das System (1, 2) zur Durchführung des Verfahrens (S1-S8) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 eingerichtet ist.