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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen einer Stromlast eines Stromnetzes mithilfe einer Lastoptimierungseinrichtung einer Servervorrichtung.
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Umweltfreundliche Technologien sind Aspekte, die zunehmend auch in der modernen Kraftfahrzeugtechnologie berücksichtigt werden. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung von Elektro- und Hybrid-Kraftfahrzeugen, die eine Energiespeichereinrichtung zum Betreiben eines Getriebes aufweisen, also ein Gerät oder eine Gerätekomponente zum Speichern von elektrischer Energie. Zur Entlastung der Umwelt ist eine Verbreitung von Hybrid- und Elektrokraftfahrzeugen wünschenswert. Dies stellt jedoch auch neue Anforderungen an Stromnetzbetreiber und Energieversorgungsunternehmen, da sehr viele Elektrokraftfahrzeuge als elektrische Verbraucher einen erhöhten Strombedarf haben.
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Probleme können sich deshalb ergeben, wenn eine Vielzahl von Verbrauchern gleichzeitig ihr jeweiliges elektrisches Kraftfahrzeug aufladen und unter Umständen dies zu einer Zeit tun, in der vermehrt andere elektrische Geräte im Haushalt benutzt werden. Eine daraus resultierende Drosselung einer Ladeleistung und Stromlastspitzen können zu einer deutlichen Verzögerung eines Abschlusses eines Aufladevorganges führen und womöglich andere Kraftfahrzeugbenutzer davon abhalten, sich ein elektrisches Kraftfahrzeug zu kaufen. Zusätzlich könnte eine Furcht vor erhöhten Strompreisen die Kraftfahrzeugbenutzer davon abhalten, sich ein elektrisches Kraftfahrzeug zu kaufen.
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Die
DE 10 2014 113 240 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, bei dem ein Stromzähler einen Ladestrom misst und den Strom in Bezug auf einen Referenzgröße und in Zeitspannen messen kann. In Abhängigkeit von einem Strompreis und einer Netzlastinformation und/oder netzlastabhängigen Steuerdaten kann ein Ladevorgang der Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs reguliert werden. Die oben genannten Nachteile können durch dieses Verfahren nicht behoben werden, da die Regulierung des Ladevorganges im ungünstigsten Fall bedeuten kann, dass der Energiespeicher zum Beispiel nicht rechtzeitig vor einer Fahrt aufgeladen ist.
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Aus der
DE 10 2015 221 177 A1 ist ein System und Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs bekannt, bei den Informationen in Bezug auf ein Leistungsmodul eine Restenergiemenge einer Batterie des Elektrofahrzeugs und ein derzeitiger Standort erfasst wird. Das System zum Laden des Elektrofahrzeugs stellt eine Ladezeit oder Lademenge als Grundlage eines Stromtarifs und eines Fahrzeugzustandes ein. Auch hier wird somit in den Ladevorgang eingegriffen.
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Die
DE 10 2012 015 949 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Ladebetriebes eines Elektrokraftfahrzeugs, wobei wenigstens ein den zeitlichen Verlauf des Ladevorgangs bestimmender Ladeparameter in Abhängigkeit von einer Nutzungsinformation des Elektrokraftfahrzeugs ermittelt wird. Hierdurch wird eine automatisierte Steuerung des Ladevorgangs ermöglicht.
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Die
US 2013/0282472 A1 beschreibt Verfahren und Systeme zum Bereitstellen von Aufladeoptionen an Fahrer von elektrischen Fahrzeugen.
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Der Stand der Technik beschreibt jeweils eine aktive Steuerung des Ladevorganges. Auf die Problematik des steigenden, allgemeinen Strombedarfs und die entsprechenden, oben beschriebenen Nachteile wird jedoch nicht eingegangen.
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Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist das Reduzieren von Stromlastspitzen trotz zunehmender Verbreitung von Elektrokraftfahrzeugen.
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Die gestellte Aufgabe wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verteilen einer Stromlast eines Stromnetzes weist die folgenden, durch eine Lastoptimierungseinrichtung einer kraftfahrzeugexternen Servervorrichtung durchgeführten Verfahrensschritte auf. Als Lastoptimierungseinrichtung wird dabei ein Gerät oder eine Gerät Komponente verstanden, die/das zur elektronischen Datenverarbeitung und zum Erzeugen von elektronischen Signalen ausgestattet ist.
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In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Feststellen eines Sektors eines Stromnetzes, in dem sich eine Aufladeeinrichtung, beispielsweise eine Ladestation oder ein Hausanschluss, und ein Kraftfahrzeug befinden. Hierzu kann beispielsweise ein Positionssignal des Kraftfahrzeugs und eine gespeicherte Positionsangabe der Ladestation oder eines Hausanschlusses eines Benutzers des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Es folgt ein Prädizieren eines Aufladevorganges zum Aufladen einer Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs anhand eines kraftfahrzeugspezifischen Energiespeichersignals, das einen technischen Parameter der Energiespeichereinrichtung benennt, und/oder anhand eines situationsspezifischen Ladezielsignals, dass ein aktuelles Ladeziel des zukünftigen Aufladevorganges zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung beschreibt. Mit anderen Worten erfolgt das Prädizieren des Aufladevorganges einer Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs anhand eines Signals oder mehrerer Signale, das/die jeweils einen den Aufladevorgang betreffenden Parameter beschreiben oder benennen.
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Das kraftfahrzeugspezifische Energiespeichersignal kann beispielsweise eine Ladungsträgerkapazität und/oder eine Nennladeleistung und/oder einen minimalen oder maximalen Ladezustand der Energiespeichereinrichtung beschreiben. Das Ladezielsignal kann beispielsweise einen aktuellen Ladezustand und/oder eine verfügbare Netzanschlusszeit und/oder einen Strombedarf für eine geplante Reise beschreiben. Das Ladezielsignal kann beispielsweise aus einem entsprechenden Kommunikationsgerät des Kraftfahrzeugs empfangen werden oder die entsprechenden Parameter können zum Beispiel von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs vorgegeben und in dem Datenspeicher der Lastoptimierungseinrichtung abgespeichert sein.
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Es erfolgt ein Bereitstellen eines Stromlastmodells, das mindestens einen Zeitabschnitt und eine jeweilige Stromlast einer Gesamtheit an an das Stromnetz des festgestellten Sektors angeschlossenen elektrischen Verbrauchern beschreibt, vorzugsweise einer Gesamtheit an an das Stromnetz des festgestellten Sektors angeschlossenen elektrischen kraftfahrzeugexternen Verbrauchern. Anhand des Stromlastmodells erfolgt ein Überprüfen, ob die jeweilige Stromlast kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, falls der prädizierte Aufladevorgang in dem entsprechenden mindestens einen Zeitabschnitt durchgeführt wird. Mit anderen Worten wird der prädizierte Aufladevorgang für mindestens einen Zeitabschnitt simuliert, eine jeweilige Gesamt-Stromlast für den mindestens einen Zeitabschnitt bestimmt und zum Beispiel mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen.
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In Abhängigkeit von einem Ergebnis des Prüfvorganges erfolgt ein Festlegen eines Strompreises für den jeweiligen Sektor und den jeweiligen mindestens einen Zeitabschnitt. Es erfolgt ein Erzeugen eines Regulierungssignals, das zu dem mindestens einen Zeitabschnitt den festgelegten Strompreis beschreibt. Das Regulierungssignal kann dann zum Beispiel an eine Ausgabeeinrichtung übertragen werden, also an ein Gerät oder eine Gerätekomponente zum Ausgeben eines Bild-und/oder Audiosignals. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren für mehrere Zeitabschnitte durchgeführt werden, und beispielsweise kann dann der Benutzer auf einer Internet-Plattform für mehrere Zeitabschnitten entsprechende resultierende Strompreise erfahren.
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Hierdurch wird dem Benutzer ein Anreiz gegeben, ein Elektrofahrzeug lange Zeit am Netz zu lassen und einem Stromanbieter werden dadurch Freiheiten bei einem Lademanagement ermöglicht. Der Benutzer wird also mit einem besonderen Strompreis dazu motiviert, sein Kraftfahrzeug zu einer Zeit aufzuladen, zu der für den Stromanbieter keine Stromspitzen in dem Stromnetz drohen oder zumindest die Gefahr solcher Stromspitzen deutlich reduziert ist. Benutzer mit für den Anbieter vorteilhaften Ladeverhalten, d.h. mit einem Ladeverhalten, dass Stromspitzen reduziert oder wirksam vorbeugt, zahlen einen niedrigeren Strompreis gegenüber Benutzern, die ihr Kraftfahrzeug direkt und/oder sofort aufladen. Durch eine Abschlagszahlung sind Kosten zeitlich kalkulierbar. Hierdurch entsteht für einen Stromkunden auch ein Anreiz, sich ein Elektro-Kraftfahrzeug zu kaufen, da die entstehenden Kosten für das Aufladen der Energiespeichereinrichtung transparent sind.
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Der Benutzer wird motiviert, sein Kraftfahrzeug möglichst lange und oft an das Netz anzuschließen. Dadurch ist es dem Stromanbieter möglich, seine Flotten-Ladeleistung dynamisch zu steuern und ermöglicht das Anbieten von Netzausgleichsleistungen wie beispielsweise Regelenergie. Außerdem profitierte der Benutzer auch bei einem neuen Vertrag von seinem bisherigen Nutzungsverhalten. Schonendes Laden durch lange Ladezeit und somit geringe Ladeleistung wird möglich. Es entsteht zudem ein Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Stromanbietern durch günstigere Tarife. Durch eine Verbrauchsanzeige auf einer Online-Plattform wird eine transparente Echtzeit-Preisübersicht ermöglicht. Weiterhin wir durch ein Lademanagement, wie es durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht wird, ein Fahrkomfort erhöht.
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Optional kann das Festlegen des Strompreises durch Festlegen eines Bonusfaktors erfolgen, der eine Reduktion eines jeweiligen Grundtarifs für den jeweiligen Sektor und den jeweiligen mindestens einen Zeitabschnitt beschreibt. Mit anderen Worten kann ein Bonusfaktor bezogen auf einen garantierten Preis festgelegt werden. Hierdurch wird der noch mehr motiviert, ein Elektro-Kraftfahrzeug zu nutzen und sein Kraftfahrzeug möglichst lange und oft an das Netz anzuschließen.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Lastoptimierungseinrichtung ein Energieabgabesignal aus der Aufladeeinrichtung empfangen, wobei das Energieabgabesignal einen Energieabgabeparameter der Aufladeeinrichtung beschreibt. Ein solcher Energieabgabeparameter kann vorzugsweise eine Ladeleistung der Aufladeeinrichtung sein, anhand derer zum Beispiel eine Ladedauer ermittelt werden kann. Das Prädizieren des Aufladevorganges kann bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit von dem empfangenen Energieabgabesignal erfolgen. Der Aufladevorgang kann so präziser prädiziert werden.
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Die Lastoptimierungseinrichtung kann optional das Energiespeichersignal und/oder das Ladezielsignal aus einer Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs empfangen. Eine Kommunikationseinrichtung ist dabei ein Gerät oder eine Gerätekomponente, das oder die zum Kommunizieren mit kraftfahrzeugexternen Empfängern eingerichtet ist, beispielsweise das Kommunikationsgerät für eine WLAN-oder Mobilfunkverbindung. Dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht das Bereitstellen möglichst aktueller Parameter. Würde die Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs beispielsweise ausgetauscht, so stehen der kraftfahrzeugexternen Servervorrichtung sofort etwaige geänderte technische Parameter der Energiespeichereinrichtung zur Verfügung. Wird das Ladezielsignal aus der Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs empfangen, besteht beispielsweise einem Benutzer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit, über zum Beispiel ein Anwenderprogramm („App“) ein Fahrziel vorzugeben, anhand dessen ein Ladeziel berechnet werden könnte. Von dem Lademanagement der kraftfahrzeugexternen Servervorrichtung können dann dem Benutzer Strompreise unterbreitet werden, die ein rechtzeitiges Abschließen des Ladevorganges berücksichtigen.
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Wird das Ladezielsignal aus einer Kommunikationseinrichtung eines mobilen Endgeräts empfangen, beispielsweise aus einer Kommunikationseinrichtung eines Smartphones oder eines Tablet-PCs, so ist dem Benutzer ermöglicht, zum Beispiel über eine App auf seinem Smartphone eine Reise zu planen und sich das Lademanagement auf dem Bildschirm des Smartphones anzeigen zu lassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Lastoptimierungseinrichtung ein Übertragen des Regulierungssignals an eine Ausgabeeinrichtung durchführen, also an ein Gerät oder eine Gerätekomponente, das oder die zum Ausgeben eines Bild- und/oder Audiosignals eingerichtet ist, vorzugsweise an eine Ausgabeeinrichtung eines Computers oder eines mobilen Endgeräts oder des Kraftfahrzeugs. Dem Benutzer kann so in sehr transparenter Weise das Lademanagement präsentiert werden, und der Benutzer wird durch die Transparenz besonders effizient dazu ermutigt, den Aufladevorgang zu vorzugsweise einer Zeit durchzuführen, zu der dieser eher unwahrscheinlich zu einer Stromspitze führen kann. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht auch eine Online-Plattform, zu der der Benutzer einfach und unkompliziert Zugang hat und zum Beispiel einen reduzierten Grundtarif auswählen oder buchen kann und damit ein Aufladen seines Kraftfahrzeugs in dem entsprechenden Zeitabschnitt zusagt. Eine etwaige Tarifdynamik bei dem Tarif, den ein Energieversorgungsunternehmen bei zum Beispiel einem Stromerzeuger oder an einer Strombörse bezahlt, kann zwar Schwankungen in Bezug eines Gewinnes des Energieversorgungsunternehmens bedingen, andererseits kann das Energieversorgungsunternehmen davon ausgehen, dass ihm der Strom von dem Benutzer des Kraftfahrzeugs abgenommen wird.
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Im Zuge der Verteilung der Stromlast ist es für ein Energieversorgungsunternehmen oder einen Betreiber des Stromnetzes auch wichtig, eine Eigeneffizienz zu ermitteln. Diese Eigeneffizienz kann im Vergleich zu beispielsweise Strategien anderer Energieversorgungsunternehmen erfolgen. Hinderlich kann dabei jedoch sein, dass andere Energieversorgungsunternehmen ihre Interna zum Verteilen einer Stromlast nicht veröffentlichen. Um dieses Hindernis zu umgehen und trotzdem die Eigeneffizienz zu ermitteln, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Lastoptimierungseinrichtung ein Empfangen eines Stromtarifsignals zum Beispiel aus einer weiteren Servervorrichtung durchführen kann, beispielsweise aus einer Servervorrichtung eines weiteren Stromnetzes eines anderen Stromanbieters oder eines anderen Energieversorgungsunternehmens oder einer öffentlichen Internet-Plattform für Strompreise, wobei das Stromtarifsignal einen Stromtarif des weiteren Energieversorgungsunternehmens und/oder des weiteren Stromnetzbetreiber den mindestens einen Zeitabschnitt beschreibt, und ein Übertragen des Regulierungssignals und des Stromtarifsignals an die Ausgabeeinrichtung.
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Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Lastoptimierungseinrichtung, aufweisend eine Prozessoreinrichtung, wobei die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Es ergeben sich die bereits oben beschriebenen Vorteile.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lastoptimierungseinrichtung kann die Prozessoreinrichtung einen in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeicherten Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet sein kann, bei Ausführen oder Durchführen durch die Prozessoreinrichtung ein Verfahren nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Es ergeben sich die bereits oben genannten Vorteile.
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Eine Prozessoreinrichtung ist dabei als Bauteil oder Komponente mit einem programmierbaren Rechenwerk zu verstehen, das oder die dazu eingerichtet ist, elektrische Schaltungen und/oder Maschinen zu steuern. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu beispielsweise einen Mikrokontroller und/oder einen Mikroprozessor aufweisen.
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Die oben gestellte Aufgabe wird, unter Erreichen der bereits genannten Vorteile, gelöst durch eine Servervorrichtung, aufweisend eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lastoptimierungseinrichtung. Die Servervorrichtung ist dabei eine kraftfahrzeugexterne Servervorrichtung und kann beispielsweise als Datenserver oder Daten-Cloud ausgestaltet sein.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur („Fig.“):
- eine schematische Skizze zu einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Figur sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figur veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines ersten Ausführungsbeispiels. Hierzu zeigt die Figur eine kraftfahrzeugexterne Servervorrichtung 10, die beispielsweise als Daten-Cloud oder als Datenserver eines Betreibers eines Stromnetzes oder eines Energieversorgungsunternehmens ausgestaltet sein kann. Die Servervorrichtung 10 weist eine Lastoptimierungseinrichtung 12 auf, die beispielsweise als Steuerplatine oder als Steuergerät ausgebildet sein kann. Die Lastoptimierungseinrichtung 12 kann vorzugsweise eine Prozessoreinrichtung 14 aufweisen, die beispielsweise einen Mikroprozessor 15 und/oder einen Mikrochip und/oder einen Mikrokontroller aufweisen kann. Vorzugsweise kann die Prozessoreinrichtung 14 einen Datenspeicher 16 aufweisen, in dem beispielsweise ein Programmcode zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert sein kann. Beispielhaft kann ein Flottenlademanagement auf hoch performanten Cloud-Umgebungen, zum Beispiel Rechenzentren mit einer großen Anzahl paralleler Rechner oder Computer, laufen.
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Die Figur zeigt ebenfalls eine Kraftfahrzeug 18 mit einer Energiespeichereinrichtung 20, wobei das Kraftfahrzeug 18 beispielsweise als Elektro-Kraftfahrzeug und die Energiespeichereinrichtung 20 beispielsweise als eine dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannter Energiespeicher ausgestaltet sein kann, beispielsweise als Lithium-Akkumulator. Das Kraftfahrzeug 18 kann vorzugsweise eine Steuereinrichtung 22 aufweisen, die beispielsweise als Steuergerät oder Bordcomputer des Kraftfahrzeugs 18, und/oder als Leistungselektronik der Energiespeichereinrichtung 20 ausgestaltet sein kann. Im Beispiel der Figur kann das Kraftfahrzeug 18 optional eine Navigationseinrichtung 24 aufweisen, also ein Gerät oder eine Gerätkomponente zur Navigation.
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Die Figur zeigt weiterhin Beispiele einer Aufladeeinrichtung 28, d.h. Beispiele eines Geräts oder einer Vorrichtung zum elektrischen Aufladen der Energiespeichereinrichtung 20. Die Aufladeeinrichtung 28 kann zum Beispiel als Ladestation einer Tankstelle oder als Stromanschluss eines Gebäudes ausgestaltet sein, wobei der beispielhafte Stromanschluss beispielsweise in einer Garage 32 angebracht sein kann. Das Gebäude 30 kann beispielsweise das Haus eines Benutzers des Kraftfahrzeugs 18 sein und beispielsweise einen ersten Stromzähler 33 direkt im Haus und einen weiteren Stromzähler 33 in oder an der Aufladeeinrichtung 28 der Garage 32 haben. Im Folgenden wird das Gebäude 30 auch als elektrischer Verbraucher 40 angesehen, also als stromverbrauchender Einheit, die an das Stromnetz angeschlossen ist.
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Ein mobiles Endgerät 34 kann beispielsweise als Smartphone oder Tablet-PC ausgestaltet sein und eine Ausgabeeinrichtung 36, beispielsweise einen Bildschirm, haben. Optional kann die Ausgabeeinrichtung 36 auch als Bildschirm mit Lautsprecher oder als Lautsprecher ausgestaltet sein. Alternativ zu dem Beispiel der Figur kann die Ausgabeeinrichtung 36 beispielhaft eine Ausgabeeinrichtung 36 eines anderen Gerätes sein, beispielsweise eines Computers oder eines Kraftfahrzeugsystems.
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Das mobile Endgerät 34 kann eine Kommunikationseinrichtung 38 aufweisen, beispielsweise ein Gerätkomponente zur Datenkommunikation mit der kraftfahrzeugexternen Servervorrichtung 10. Eine solche Kommunikationseinrichtung 38 kann optional in dem Kraftfahrzeug 18 vorhanden sein, beispielsweise als entsprechende Datenkommunikationseinheit der Steuereinrichtung 22 mit einem Sender und einem Empfänger.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 stellt die Lastoptimierungseinrichtung 12 einen Sektor des Stromnetzes fest, in dem sich die Aufladeeinrichtung 28 und das Kraftfahrzeug 18 befinden. Entsprechende geographische Koordinaten der Aufladeeinrichtung 28 können beispielsweise in dem Datenspeicher 16 der Lastoptimierungseinrichtung 12 hinterlegt sein, oder durch ein entsprechendes Positionssignal, das von der Aufladeeinrichtung 28 die Lastoptimierungseinrichtung 12 übertragen werden kann (S2), ausgelesen werden. Die Position der Aufladeeinrichtung 28 kann dabei auch als „Ladeposition“ bezeichnet werden.
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Die Koordinaten des Standorts des Kraftfahrzeugs 18 können beispielsweise von der Navigationseinrichtung 24 bereitgestellt (S3) und durch die Steuereinrichtung 22 die Lastoptimierungseinrichtung 12 übertragen werden, beispielsweise über eine Mobilfunkverbindung oder über eine Internetverbindung. Ein entsprechendes Positionssignal des Kraftfahrzeugs 18 kann dabei beispielsweise ein GPS-Signal sein.
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Optional kann vorgesehen sein, dass die Lastoptimierungseinrichtung 12 anhand des Positionssignals des Kraftfahrzeugs 18 eine in der Nähe liegende Aufladeeinrichtung 28 ermitteln kann, beispielsweise durch Vergleichen der Koordinaten des Positionssignals des Kraftfahrzeugs 18 und in dem Datenspeicher 16 hinterlegter Koordinaten mehrerer Aufladeeinrichtungen 28.
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Die Lastoptimierungseinrichtung 12 stellt ein Stromlastmodell bereit (S4), also ein digitales Modell, das mindestens einen Zeitabschnitt, vorzugsweise mehrere Zeitabschnitte, und eine jeweilige Stromlast einer Gesamtheit der elektrischen Verbraucher 40 des Sektors beschreibt. Zum bereitstellen des Stromlastmodells (S4) kann der beispielhafte Programmcode beispielsweise einen Algorithmus umfassen, um ein solches Modell zu erzeugen.
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Dabei kann beispielsweise zu dem Gebäude 30 eine Datenkommunikationsverbindung aufgebaut werden, mit der eine Verbindung zu einem Energiemanagement des Gebäudes 30 erfolgen kann. Das Energiemanagement des Gebäudes 30 kann beispielsweise einen Stromverbrauch dokumentieren und optional zum Beispiel eine Stromerzeugung des Gebäudes 30, beispielsweise durch eine Solaranlage auf einem Hausdach, berücksichtigen. Wird beispielsweise jeweils eine Stromlast in Zeitabschnitten von einer Stunde oder beispielsweise mehreren Stunden, ermittelt, vorteilhafterweise eine Zeiteinteilung gewählt, die zum Beispiel Zeiten mit klassischen Stromspitzen und Stromtiefen abdecken können. Der Zeitabschnitt kann also zum Beispiel anhand von Erfahrungswerten gewählt werden. Zum Bestimmen der Stromlast (S5), die Beispielhaft rechnerisch ermittelt werden kann, können beispielsweise Stromtarife von Stromherstellern herangezogen werden, die zum Beispiel an einer Börse in einem 15-Minutentakt angepasst werden. Erfahrungsgemäß basieren diese Grundtarife auf Erfahrungswerten einer Stromlast.
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Im Beispiel der Figur kann der Benutzer des Kraftfahrzeugs 18 beispielsweise über ein entsprechendes Anwenderprogramm („App“) des mobile Endgeräts 34 angeben, dass er beispielsweise für seinen täglichen Arbeitsweg 10 Kilowattstunden benötigt oder beispielsweise eingeht, dass er an einem Montagmorgen 100 Kilowattstunden für eine Reise braucht. Ein solches Ladeziel kann beispielsweise im Datenspeicher 16 der Lastoptimierungseinrichtung 12 abgespeichert werden und hierzu zum Beispiel ein Ladezielsignal von der Kommunikationseinrichtung 38 des mobilen Endgeräts 34 an die Lastoptimierungseinrichtung 12 übertragen werden (S6). Alternativ und/oder zusätzlich zu dem Strombedarf kann das Ladezielsignal eine Netzanschlusszeit beschreiben. Wird das Ladezielsignal von der Steuereinrichtung 22 des Kraftfahrzeugs 18 erzeugt, so kann diese beispielsweise in Abhängigkeit von einem Navigationssignal der Navigationseinrichtung 24 erfolgen, wenn beispielsweise der Benutzer das Navigationssystem entsprechend für eine solche Reise programmiert.
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Im Verfahrensschritt S7 kann die Lastoptimierungseinrichtung 12 den zukünftigen Aufladevorgang im Rahmen eines Lademanagements Prädizieren (S11). Zusätzlich oder alternativ kann das Prädizieren des Aufladevorganges (S11) anhand eines technischen Parameters der Energiespeichereinrichtung 20 erfolgen, beispielsweise Abhängigkeit von einer Ladungsträgerkapazität und/oder eine Nennladeleistung und/oder ein minimaler oder maximaler Ladezustand.
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Der prädizierte Aufladevorgang kann nun von der Lastoptimierungseinrichtung 12 für jeden der Zeitabschnitte des Stromlastmodells simuliert werden (S8) und im Verfahrensschritt S9 wird überprüft, ob die jeweilige Stromlast der einzelnen Zeitabschnitte kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, falls der Benutzer ein Kraftfahrzeug 18 den Aufladevorgang in dem Zeitabschnitt durchführen würde. Beispielsweise kann sich dabei ergeben, dass der Schwellenwert freitagabends deutlich überschritten werden kann, was zum Beispiel zu Stromspitzen und gegebenenfalls zu Problemen bei der Stromversorgung führen könnte. Der Überprüfungsvorgang kann beispielsweise ebenfalls ergeben, dass die Stromlast durch den Aufladevorgang kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert, wenn der Benutzer anstatt freitagabends sein Kraftfahrzeug 18 am Wochenende über einen Zeitraum von beispielsweise 6 Stunden auflädt. Dem Benutzer würden dann trotzdem am Montagmorgen zum Beispiel 100 kWh für die geplante Reise zur Verfügung stehen.
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Befindet sich der Benutzer beispielsweise gerade auf einer Reise mit seinem Kraftfahrzeug 18, und benötigt er beispielsweise noch weitere 50 Kilowattstunden, so kann zum Beispiel durch das erfindungsgemäße Verfahren überprüft werden, an welcher Aufladeeinrichtung 28 der Benutzer vorteilhaft auflädt, so dass ein entsprechendes Stromnetz nicht überlastet wird, aber gleichzeitig die benötigte Restenergie rechtzeitig zur Verfügung steht.
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Den Ablauf des Aufladevorganges kann ebenfalls von einer Leistung der Aufladeeinrichtung 28 abhängen, also davon, ob die Aufladeeinrichtung 28 beispielsweise ein sehr schnelles Gerät oder ein sehr langsames Gerät ist. Ein solcher Energieabgabeparameter, der alternativ oder zusätzlich zum Beispiel auch eine vorhandene, abzugebende Energiemenge sein kann, kann durch ein Energieabgabesignal beschrieben werden, das von der Aufladeeinrichtung 28 erzeugt (S10) und an die Lastoptimierungseinrichtung 12 über beispielsweise eine Internetverbindung übertragen werden kann (S11). Das Energieabgabesignal kann dann von der Lastoptimierungseinrichtung 12 empfangen werden (S12) und beim Prädizieren des Aufladevorganges (S7) berücksichtigt werden.
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Nach dem Überprüfen einer Gesamt-Stromlast für die jeweiligen Zeitabschnitte (S9) legt die Lastoptimierungseinrichtung beispielsweise für jeden Zeitabschnitt einen Bonusfaktor fest (S13), der eine Reduktion eines jeweiligen Grundtarifs eines Strompreises beschreibt, der beispielsweise an der beispielhaften Ladestation zugrunde gelegt (also ein Standorttarif) oder als Grundtarif für das Gebäude 30 veranschlagt wurde. Mit anderen Worten kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Benutzer für das Aufladen des Kraftfahrzeugs 18 am Freitagabend weiterhin den veranschlagten Grundtarif oder sogar einen erhöhten Grundtarif bezahlen soll, dieser Grundtarif jedoch am Wochenende oder während bestimmten Stunden am Wochenende reduziert sein kann, um den Benutzer den Anreiz zu geben, nicht am Freitagabend, sondern am Wochenende das Kraftfahrzeug 18 aufzuladen. Beispielsweise kann der Stromanbieter des Strom Netzes Benutzer dann anbieten, dass er am Wochenende statt 0,23 € pro Kilowattstunde nur 0,21 € pro Kilowattstunde bezahlen muss. Alternativ kann es auch vollkommen dynamische Stromtarife ohne Grundtarif geben. Der Preis kann dann zum Beispiel im Vorfeld für den Zeitraum oder Zeitabschnitt vorgegeben oder sogar garantiert werden, und kann optional durch zusätzliche Boni reduziert werden.
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Mithilfe der Ausgabeeinrichtung 36 kann beispielsweise durch die Online-Plattform eine Grafik angezeigt werden, die beispielsweise die Zeitabschnitte und die jeweiligen Strompreise, also auch die reduzierten Tarife, anzeigen kann. Mit dem erwähnten Anwenderprogramm kann der Benutzer des Kraftfahrzeugs 18 beispielsweise einen der Tarife auswählen. Bei der Darstellung der unterschiedlichen Tarife können beispielsweise Uhrzeiten der entsprechenden Zeitabschnitte hervorgehoben werden, wenn der Grundtarif reduziert oder besonders billig ist. Optional kann vorgesehen sein, dass zusätzlich entsprechende Stromtarife anderer Stromnetzbetreiber oder Energieversorgungsunternehmen angezeigt werden können, womit der Benutzer unterschiedliche Preise vergleichen kann. Hierzu kann die Lastoptimierungseinrichtung 12 ein Stromtarifsignal oder mehrere Stromtarifsignale von anderen Stromnetzbetreibern oder anderen Energieversorgungsunternehmen empfangen (S12), wobei das jeweilige Stromtarifsignal einen entsprechenden Preis oder Tarif zu dem Zeitabschnitt beschreiben kann. Das jeweilige Stromtarifsignal kann an die Ausgabeeinrichtung 36 übertragen werden (S14). Ebenso kann das von der Lastoptimierungseinrichtung 12 erzeugte Regulierungssignal, das den jeweiligen reduzierten Tarif beschreibt, an die Ausgabeeinrichtung 36 übertragen werden (S14).
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Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie durch die Erfindung individuelle und/oder dynamische Strompreise auf Basis von Fahrzeugdaten über das Ladeverhalten ermittelt werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können beispielsweise beim Laden eines Plug-in-Kraftfahrzeugs 18, beispielsweise an einem Hausanschluss 33, individuelle und/oder dynamische Stromtarife berechnet werden. Diese können sich in Echtzeit auf jeden einzelnen Ladevorgang beziehen und/oder auf einen bestimmten Zeitraum gemittelt werden, beispielsweise auf eine Woche oder auf einem Monat.
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Ein individueller Tarif kann beispielsweise aus einem Grundtarif, welcher sich beispielsweise aus aktuellen Börsenstrompreisen (in Echtzeit und/oder auf einen Zeitraum gemittelt) ableiten kann, berechnet werden und kann für jeden Benutzer gleich sein. Davon kann ein Bonus abgezogen werden. Der Bonus kann sich zum Beispiel ausschließlich auf die in der Energiespeichereinrichtung 20 des Kraftfahrzeugs 18 geladene Energie beziehen. Für eine im Haushalt verbrauchte Energie kann beispielsweise der Grundtarif gelten. Für den Haushalt für die Garage 32 (Home-Charger) können zwei verschiedene Stromzähler installiert werden.
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Der Bonus kann beispielsweise in Abhängigkeit verfügbarer Daten, wie beispielsweise einer Netzanschlusszeit und/oder einer Ladeposition und/oder einer Nennleistung des Kraftfahrzeugs 18 berechnet werden (S9).
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Beispielsweise können eine hohe Nennladeleistung und/oder Batteriekapazität und/oder lange Netzanschlusszeit und an Ladestationen, welche zum Beispiel von dem Energieversorgungsunternehmen kontrolliert werden können (zum Beispiel Home-Charger, Ladesäulen des Stromanbieters oder Energieversorgungsunternehmen, bzw. dessen Partner), zu einem hohen Bonus führen. Es können auch viele Freiheiten für das Lademanagement (zum Beispiel eine Zeitspanne bis zum Erreichen eines gewissen „State of Charge“, also eines gewissen Ladezustandes, und/oder einer Vorgabe eines geringen minimalen und/oder hohen maximalen Ladezustands) den Bonus positiv beeinflussen.
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Einem Benutzer mit beispielsweise einem Plug-in-Kraftfahrzeug 18 können zum Beispiel auf einer Online-Plattform für verschiedene Zeiträume oder Zeitabschnitte geladene Energien angezeigt werden, und/oder jeder Netzanschluss kann zum Beispiel als einzelne Position angeführt werden. Zu jeder Position kann der dynamische Stromtarif, also der reduzierte Grundtarif, aufgelistet werden. Für Benutzer anderer Stromanbieter kann optional zusätzlich noch ein gültiger Tarif eingetragen werden. Daraus ergibt sich eine Differenz zwischen einer aktuellen Stromrechnung und einem Betrag, den man als Benutzer und Kunde des Stromanbieters mit individuellen und dynamischen Stromtarifen zahlen müsste. Für neue Kunden und Benutzer können beispielsweise Ladeprofile zu Verfügung gestellt werden, sodass der Kunde vor einem Kauf eines Kraftfahrzeugs 18 einen Preisunterschied zwischen dem individuellen und dynamischen Stromtarif und einem konventionellen Stromanbieter abschätzen kann. Ein Ladeprofil kann zum Beispiel an GPS-Daten des bisherigen Kraftfahrzeugs 18 angeglichen werden, womit ein Verbrauch und ein Netzanschluss genau vorausgesagt werden können.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Stromanbieter oder Energieversorgungsunternehmen beispielsweise über ein zentrales Lademanagement der Plug-in-Kraftfahrzeuge 18 seine Kunden verfügen. Ein Preis für den Strom, der in das Kraftfahrzeug 18 geladen wird, kann sich gegebenenfalls durch einen Bonus vom Grundtarif unterscheiden, wobei der Grundtarif für den Haushaltsstrom gelten kann. Vorzugsweise kann der Stromanbieter in Kooperation mit einem Fahrzeughersteller stehen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann beispielsweise eine Ladeleistung und/oder eine Netzanschlusszeit und/oder eine Ladeposition mittels GPS eines Kraftfahrzeugs 18, beispielsweise eines Personenkraftwagens, auf der Servervorrichtung 10, die beispielsweise als Backend ausgestaltet sein kann, aufgezeichnet werden. Für jedes Kraftfahrzeug 18 kann auf der Servervorrichtung 10 ein Profil angelegt werden, das Fahrzeugkennwerte (beispielsweise eine Nennladeleistung und/oder eine Kapazität der Batterie), mitgeloggte - also miteinbezogene - Fahrzeugdaten und/oder GPS-Daten zum Beispiel eines Haus- und/oder Garagennetzanschlusses enthalten können, und dem Kunden zugänglich sind (zum Beispiel über eine Online-Plattform). Die Profildaten können mit den Serverdaten (zum Beispiel GPS-Position einer Ladestation) zusammengeführt werden. Durch einen Algorithmus kann aus diesen Daten zum Beispiel ein fahrzeugbezogener prozentualer Bonus auf den Stromtarif berechnet werden (S13).
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Vorteilhaft ist hierbei das Mitloggen - also das Miteinbeziehen - der beschriebenen Daten und ein Speichern auf der Servervorrichtung 10, sowie eine Erhebung beispielsweise GPS-Positionen der Ladestation und des Haus-und/oder Garagennetzanschlusses.
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Vorteilhaft können auch hier neue Geschäftsfelder für den Fahrzeughersteller als Stromanbieter erschlossen werden. Beispielsweise wird das Anbieten von Netzausgleichsleistungen ermöglicht und/oder erweitert und Wettbewerbsvorteile gegenüber anderen Stromanbietern werden ermöglicht.