DE102020106292A1

DE102020106292A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von Ladeinformation

Info

Publication number: DE102020106292A1
Application number: DE102020106292.3A
Authority: DE
Inventors: Caglayan Erdem
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-09
Also published as: WO2021180429A1; US20230051792A1; CN115066350A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zur Bereitstellung von Ladeinformation (102) für einen Ladevorgang beschrieben. Die Vorrichtung (100) ist eingerichtet, eine Gesamtmenge von N Datentupeln (212) für N unterschiedliche Zeitpunkte (211) eines Ladezeitraums für den Ladevorgang zu ermitteln, wobei ein Datentupel (212) Werte von ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) in Bezug auf elektrische Energie umfasst, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann. Des Weiteren ist die Vorrichtung (100) eingerichtet, die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zu reduzieren, mit M<N, und die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang bereitzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bereitstellung von Ladeinformation für einen Ladevorgang an einem Fahrzeug.
Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug kann für einen Ladevorgang zum Laden des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs über ein Ladekabel an eine Ladestation angeschlossen werden. Das Fahrzeug kann dann, ggf. in Abhängigkeit von einem Ladeplan, elektrische Energie über das Ladekabel von der Ladestation beziehen.
Im Vorfeld zu einem Ladevorgang kann dem Fahrzeug, insbesondere über das Ladekabel, Ladeinformation in Bezug auf die elektrische Energie bereitgestellt werden, die über die Ladestation bezogen werden kann. Beispielhafte Ladeinformation sind die maximal verfügbare Ladeleistung, die verfügbare Menge an erneuerbarer elektrischer Energie (z.B. aus einer Photovoltaikanlage), und/oder die Kosten der elektrischen Energie. Die Ladeinformation variiert typischerweise mit der Zeit und kann für ein bestimmtes Zeitintervall bzw. für einen vorausliegenden Ladezeitraum (z.B. für die kommenden 12 oder 24 Stunden) bereitgestellt werden. Das Fahrzeug kann dann die Ladeinformation dazu nutzen, den Ladeplan für den Ladevorgang zu ermitteln (z.B. um die Kosten zu minimieren und/oder um den Anteil an erneuerbarer elektrischer Energie zu maximieren).
Die Übertragung und die Verarbeitung von Ladeinformation kann insbesondere bei einer relativ hohen zeitlichen Auflösung der Ladeinformation mit einem relativ hohen Kommunikations- und/oder Rechenaufwand verbunden sein, insbesondere in einem Fahrzeug.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine effiziente Bereitstellung von präziser Ladeinformation in einem Fahrzeug zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Ladeinformation für einen Ladevorgang beschrieben. Die Vorrichtung kann z.B. Teil einer Ladestation zum Laden einer zu ladenden Einheit, insbesondere zum Laden eines Fahrzeugs, sein. Alternativ kann die Vorrichtung Teil eines separaten Backend-Servers sein (z.B., wenn die zu ladende Einheit direkt aus einer Steckdose geladen wird). Die Ladeinformation kann z.B. über ein Ladekabel an die zu ladende Einheit gesendet werden (z.B. mittels Power Line Communication, PLC). Alternativ oder ergänzend kann die Ladeinformation über eine (ggf. drahtloses) Kommunikationsverbindung, etwa WLAN, 3G, 4G oder 5G, an die zu ladende Einheit gesendet werden. Der Ladevorgang und/oder die Übertragung der Ladeinformation kann gemäß ISO 15118 erfolgen. Das Fahrzeug kann ein (Straßen-) Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad, sein.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Gesamtmenge von N Datentupeln für N unterschiedliche Zeitpunkte eines Ladezeitraums für den Ladevorgang zu ermitteln. Dabei kann ein Datentupel Werte von ein oder mehreren Kenngrößen in Bezug auf elektrische Energie umfassen, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann ein Datentupel den Zeitpunkt kennzeichnen, für den das Datentupel relevant ist. Des Weiteren kann das Datentupel die Werte der ein oder mehreren Kenngrößen für diesen Zeitpunkt umfassen. Die N Datentupel können sich auf N unterschiedliche Zeitpunkte innerhalb des (vorausliegenden) Ladezeitraums beziehen. Die N Zeitpunkte können dabei gleichmäßig auf den Ladezeitraum verteilt sein. Durch die Gesamtmenge von N Datentupeln können zeitliche Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen innerhalb des Ladezeitraums beschrieben werden.
Beispielhafte Kenngrößen für einen Ladevorgang sind: die maximale Ladeleistung, die während des Ladezeitraums für den Ladevorgang bereitgestellt werden kann (als Funktion der Zeit); ein Tarif (z.B. ein Preis), zu der die elektrische Energie während des Ladezeitraums für den Ladevorgang bereitgestellt werden kann (als Funktion der Zeit); eine Menge an erneuerbarer Energie (z.B. aus einer Photovoltaikanlage), die während des Ladezeitraums bereitgestellt werden kann (als Funktion der Zeit); und/oder eine elektrische Grundlast, die durch ein oder mehrere andere elektrische Verbraucher (z.B. in einem Haushalt) während des Ladezeitraums bewirkt wird (als Funktion der Zeit).
Die zeitliche Entwicklung der ein oder mehreren Kenngrößen während des (vorausliegenden) Ladezeitraums kann von der zu ladenden Einheit (z.B. von einem Fahrzeug) dazu verwendet werden, einen Ladeplan zu ermitteln, der ein oder mehrere Optimierungskriterien optimiert. Beispielhafte Optimierungskriterien sind: die Gesamtkosten des Ladevorgangs, der Anteil an erneuerbarer Energie für den Ladevorgang, und/oder die Gesamtdauer des Ladevorgangs.
Die Gesamtmenge von N Datentupeln kann ggf. durch Datenfusion von der Vorrichtung ermittelt werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, eine erste zeitliche Sequenz von Werten einer ersten Kenngröße und eine zweite zeitliche Sequenz von Werten einer zweiten Kenngröße zu ermitteln. Die zeitlichen Sequenzen können ggf. von unterschiedlichen Quellen (z.B. von einer Photovoltaikanlage oder von einem Energieversorger) bereitgestellt werden. Dabei können sich die erste zeitliche Sequenz und die zweite zeitliche Sequenz zumindest teilweise auf unterschiedliche Zeitpunkte beziehen.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die erste zeitliche Sequenz und/oder die zweite zeitliche Sequenz derart anzupassen, insbesondere zu interpolieren, dass sich beide zeitliche Sequenzen auf eine gemeinsame Sequenz von Zeitpunkten, insbesondere auf eine gemeinsame Sequenz von N Zeitpunkten, beziehen. Die Gesamtmenge von N Datentupeln kann dann auf Basis der angepassten ersten und zweiten Sequenz ermittelt werden, insbesondere auf Basis der durch die, ggf. angepasste, erste Sequenz angezeigten Werte der ersten Kenngröße an der Sequenz von N Zeitpunkten und auf Basis der durch die, ggf. angepasste, zweite Sequenz angezeigten Werte der zweiten Kenngröße an der Sequenz von N Zeitpunkten.
Durch eine derartige Datenfunktion können Datentupel für unterschiedliche Zeitpunkte bereitstellt werden, die in effizienter Weise durch eine zu ladende Einheit verarbeitet werden können, um einen Ladeplan zu ermitteln. Andererseits kann, insbesondere aufgrund der Anpassung der zeitlichen Sequenzen für die unterschiedlichen Kenngrößen auf eine gemeinsame Zeitbasis, die Anzahl N von Datentupeln relativ hoch sein, z.B. N≥100, oder N≥400.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Gesamtmenge von N Datentupeln auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln zu reduzieren, mit M<N. Dabei kann die reduzierte Menge von M Datentupeln derart ermittelt werden, dass die reduzierte Menge von M Datentupeln approximierte zeitliche Verläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen innerhalb des Ladezeitraums beschreibt (durch die die zeitlichen Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen approximiert werden). Die M Zeitpunkte der M Datentupel können über den gesamten Ladezeitraum verteilt sein. Dabei weisen die M Zeitpunkte typischerweise eine ungleichmäßige Verteilung über den Ladezeitraum auf.
Die reduzierte Menge von M Datentupeln wird bevorzugt derart ermittelt, dass die approximierten zeitlichen Verläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen möglichst wenig von den zeitlichen Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen abweichen (im Sinne eines bestimmten Fehlermaßes, etwa einer mittleren quadratischen Abweichung). Dabei können die Abweichungen bzw. Fehler für die unterschiedlichen Kenngrößen ggf. unterschiedlich gewichtet werden.
Die Gewichtung kann in Abhängigkeit von dem Optimierungskriterium zur Ermittlung des Ladeplans erfolgen. Beispielsweise kann die zu ladende Einheit der Vorrichtung mitteilen, mit welchem Optimierungskriterium der Ladeplan ermittelt, insbesondere optimiert, werden soll. Die reduzierte Menge von M Datentupeln kann dann in Abhängigkeit von dem Optimierungskriterium ermittelt werden. Insbesondere kann die Gewichtung der einzelnen Kenngrößen in dem Fehlermaß in Abhängigkeit von dem Optimierungskriterium angepasst werden. So können die Übertragungs- und/oder Verarbeitungseffizienz und/oder die Güte der ermittelten Ladepläne weiter erhöht werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den Wert eines Fehlermaßes zwischen den zeitlichen Referenzverläufen und den approximierten zeitlichen Verläufen für die ein oder mehreren Kenngrößen zu ermitteln. Die reduzierte Menge von M Datentupeln kann dann (mittels einer Optimierungsmethode) derart ermittelt werden, dass der Wert des Fehlermaßes reduziert, insbesondere minimiert, wird. Dabei kann eine Auswahl von M Datentupeln aus der Gesamtmenge von N Datentupeln erfolgen. Alternativ können ggf. M neue Datentupel (ggf. für neue Zeitpunkte) ermittelt werden, durch die eine möglichst präzise Approximation der zeitlichen Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, die reduzierte Menge von M Datentupeln zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang bereitzustellen. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die reduzierte Menge von M Datentupeln an die zu ladende Einheit, insbesondere an ein zu ladendes Fahrzeug, zu senden, insbesondere um es der zu ladenden Einheit zu ermöglichen, den Ladeplan zu ermitteln. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es somit einer zu ladenden Einheit, in effizienter und präziser Weise einen Ladeplan für einen Ladevorgang zu ermitteln.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Vorrichtung eingerichtet sein, M Datentupel aus der Gesamtmenge von N Datentupeln auszuwählen, um die reduzierte Menge von M Datentupeln zu ermitteln. So kann die reduzierte Menge von M Datentupeln in besonders effizienter Weise ermittelt werden.
Beispielsweise kann die Vorrichtung eingerichtet sein, iterativ, insbesondere in aufeinanderfolgenden (N-M) Schritten, jeweils einen Datentupel aus der Gesamtmenge von N Datentupeln zu entfernen, um die reduzierte Menge von M Datentupeln zu ermitteln. In einem Schritt des iterativen Verfahrens kann dabei für jeden der aus der Gesamtmenge verbliebenen Datentupel ein Wert eines Fehlermaßes ermittelt werden, das den Fehler anzeigt, der durch das Entfernen des jeweiligen Datentupels bewirkt wird. Es kann dann in Abhängigkeit von den Werten des Fehlermaßes das Datentupel ausgewählt werden (insbesondere das Datentupel mit dem niedrigen Wert des Fehlermaßes), das in dem Schritt entfernt wird. So kann in besonders effizienter Weise iterativ die reduzierte Menge von M Datentupeln ermittelt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die reduzierte Menge von M Datentupeln mittels eines genetischen und/oder evolutionären Algorithmus auf Basis der Gesamtmenge von N Datentupeln zu ermitteln. So kann eine reduzierte Menge von M Datentupeln ermittelt werden, die in besonders präziser Weise die zeitlichen Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen approximiert.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die reduzierte Menge von M Datentupeln unter Berücksichtigung von ein oder mehreren Nebenbedingungen in Bezug auf die ein oder mehreren Kenngrößen zu ermitteln. Beispielhafte Nebenbedingungen sind: eine Bedingung dahingehend, dass die durch die reduzierte Menge von M Datentupeln angezeigte maximale Ladeleistung während des Ladezeitraums (d.h. der approximierte zeitliche Verlauf der maximalen Ladeleistung) nicht größer als die durch die Gesamtmenge von N Datentupeln angezeigte maximale Ladeleistung während des Ladezeitraums (d.h. der zeitliche Referenzverlauf der maximalen Ladeleistung) ist; und/oder eine Bedingung dahingehend, dass der durch die reduzierte Menge von M Datentupeln angezeigte Tarif für elektrische Energie während des Ladezeitraums (d.h. der approximierte zeitliche Verlauf des Tarifs für die bereitgestellte elektrische Energie) nicht niedriger als der durch die Gesamtmenge von N Datentupeln angezeigte Tarif für elektrische Energie während des Ladezeitraums (d.h. der approximierte zeitliche Verlauf des Tarifs für die bereitgestellte elektrische Energie) ist. Durch die Berücksichtigung von ein oder mehreren Nebenbedingungen bei der Ermittlung der reduzierten Menge von M Datentupeln kann die Güte eines basierend darauf ermittelten Ladeplans weiter erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bereitstellung von Ladeinformation für einen Ladevorgang beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln einer Gesamtmenge von N Datentupeln für N unterschiedliche Zeitpunkte eines Ladezeitraums für den Ladevorgang, wobei ein Datentupel Werte von ein oder mehreren Kenngrößen in Bezug auf elektrische Energie umfasst, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Reduzieren der Gesamtmenge von N Datentupeln auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln, mit M<N. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen der reduzierten Menge von M Datentupeln zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang.
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 einer Ladestation) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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.
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. Des Weiteren 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.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 ein beispielhaftes Ladesystem mit einer Ladestation und einem Fahrzeug;
2a beispielhafte Ladeinformation;
2b beispielhafte Ladeinformation mit einer reduzierten zeitlichen Auflösung; und
3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Bereitstellung von Ladeinformation.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Bereitstellung von Ladeinformation in Bezug auf elektrische Energie, die zum Laden des elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs bereitgestellt werden kann. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Ladesystem mit einer Ladestation 100 und einen Fahrzeug 110. Das Fahrzeug 110 kann über ein Ladekabel 101 an die Ladestation 100 angeschlossen werden, um elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs 110 zu beziehen.
Im Vorfeld zu einem Ladevorgang kann (z.B. über das Ladekabel) Ladeinformation 102 von der Ladestation 100 an das Fahrzeug 110 gesendet werden. Die Ladeinformation 102 kann dann von dem Fahrzeug 110 bei der Erstellung eines Ladeplans für den Ladevorgang berücksichtigt werden. Der Ladeplan kann z.B. auf Basis der Ladeinformation 102 mit einen bestimmten Optimierungsziel bzw. mit einem bestimmten Optimierungskriterium ermittelt werden. Beispielhafte Optimierungsziele sind ein möglichst kostengünstiger Ladevorgang, eine möglichst hohe Verwendung von erneuerbarer Energie, ein möglichst schnelles Aufladen, etc.
2a zeigt beispielhafte Ladeinformation 102. Die Ladeinformation 102 kann zeitliche Verläufe für ein oder mehrere Ladekenngrößen 201, 202, 203 (oder kurz Kenngrößen) umfassen. Beispielhafte Ladekenngrößen 201, 202, 203 sind:

• die maximal mögliche Ladeleistung 201;
• die Kosten 202 für elektrische Energie; und/oder
• die (pro Zeiteinheit) verfügbare Menge 203 an erneuerbarer, elektrischer, Energie.

Die zeitlichen Verläufe der ein oder mehreren Ladekenngrößen 201, 202, 203 können zeitlich abgetastet an einer Vielzahl von Zeitpunkten 211 bereitgestellt werden. Es kann dann für jeden Zeitpunkt 211 ein Datentupel 212 bereitgestellt werden, das

• den Zeitpunkt 211 anzeigt, auf den sich die Daten beziehen; und
• Werte für die ein oder mehreren Ladekenngrößen 201, 202, 203 an diesem Zeitpunkt 211 umfasst.

Die Ladeinformation 102 kann somit eine Sequenz von Datentupeln 212 für eine entsprechende Sequenz von Zeitpunkten 211 umfassen. Bei einer relativ hohen zeitlichen Abtastung kann die Datenmenge, die von der Ladestation 100 and das Fahrzeug 110 übertragen wird und die dann von dem Fahrzeug 110 verarbeitet wird, relativ hoch sein.
Die Ladestation 100 kann eingerichtet sein, die Anzahl von Datentupeln 212 zu reduzieren, die zur Übertragung der Ladeinformation 102 an das Fahrzeug 110 gesendet wird. Zu diesem Zweck kann zumindest zeitweise die zeitliche Auflösung der Ladeinformation 102 reduziert werden. Mit anderen Worten, es kann der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datentupeln 212 zumindest zeitweise erhöht werden, um die Anzahl von Datentupeln 212 (für ein Ladezeitintervall) zu reduzieren.
Die Reduzierung der Anzahl von Datentupeln 212 kann dabei derart erfolgen, dass der Fehler, der sich bei der Beschreibung der zeitlichen (Referenz-) Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 durch die reduzierte Anzahl von Datentupeln 212 ergibt, möglichst klein gehalten, insbesondere minimiert, wird. Die ursprüngliche Anzahl von (ggf. zeitlich äquidistanten) Datentupeln 212 zur Beschreibung der zeitlichen (Referenz-) Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 kann z.B. N sein. Die Ladestation 100 kann eingerichtet sein, eine reduzierte Anzahl M von Datentupeln 212 zu ermitteln, mit M<N, durch die weiterhin eine möglichst präzise Beschreibung der zeitlichen Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 bereitgestellt wird.
Dabei können ggf. ein oder mehrere Nebenbedingungen berücksichtigt werden. Beispielhafte Nebenbedingungen sind:

• der tatsächliche zeitliche Verlauf der maximal möglichen Ladeleistung 201 darf nicht überschritten werden (um zu vermeiden, dass ein Ladeplan ermittelt wird, der nicht umgesetzt werden kann); und/oder
• der tatsächliche zeitliche Verlauf der Kosten 202 für elektrische Energie darf nicht unterschritten werden (so dass die tatsächlichen Kosten des ermittelten Ladeplans nicht höher als die abgeschätzten Kosten sind).

Es seien L(t) = (L₁(t),L₂(t),L₃(t)) die zeitlichen (Referenz-) Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203, die durch die (ggf. interpolierte) Sequenz von N Datentupeln 212 beschrieben werden, und es seien L̃(t) = (L̃₁(t),L̃₂(t),L̃₃(t)) die approximierten zeitlichen Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203, die durch die (ggf. interpolierte) Sequenz von M Datentupeln 212 beschrieben werden. Durch ein Fehlermaß kann der Fehler zwischen den ursprünglichen und den approximierten zeitlichen Verläufen der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 quantifiziert werden. Dabei kann der Fehler der zeitlichen Verläufe für die einzelnen Kenngrößen 201, 202, 203 ggf. unterschiedlich gewichtet werden. Ein beispielhaftes Fehlermaß ist (für das Beispiel von i = 3 Kenngrößen 201, 202, 203) $A = \sum_{i = 1}^{3} w_{i} A_{i}, m i t A_{i} = \int_{0}^{T} {(L_{i} (t) - {\tilde{L}}_{i} (t))}^{2} d t$
wobei T das Ladezeitintervall ist, für das Ladeinformation 102 übertragen wird, und wobei w_i Gewichte für die einzelnen Kenngrößen 201, 202, 203 sind.
Die Sequenz von M Datentupeln 212 kann derart ermittelt werden, dass der Wert des Fehlermaßes A möglichst klein gehalten wird, insbesondere minimiert wird. Dabei kann insbesondere die Teilmenge von M Datentupeln 212 aus der Menge von N Datentupeln 212 identifiziert werden, durch die der Wert des Fehlermaßes A möglichst klein gehalten wird, insbesondere minimiert wird. Dies kann z.B. durch Verwendung eines genetischen Algorithmus bewirkt werden.
In einem alternativen Beispiel kann die Teilmenge von M Datentupeln 212 derart ermittelt werden, dass die Gesamtmenge von N Datentupeln 212 nach-und-nach, in (N-M) Schritten, jeweils um ein Datentupel 212 reduziert wird. Dabei kann in jedem Schritt das Datentupel 212 identifiziert werden, durch das der geringste Anstieg des Werts des Fehlermaßes A in dem jeweiligen Schritt bewirkt wird (ggf. unter Berücksichtigung von ein oder mehrere Nebenbedingungen). Das Datentupel 212, durch dessen Nicht-Übertragung der geringste Anstieg des Werts des Fehlermaßes A bewirkt wird, kann dann aus der jeweils verbliebenen Menge von Datentupeln 212 entnommen werden. Dieses Verfahren kann in (N-M) Schritten wiederholt werden, um die Gesamtmenge von N Datentupeln 212 auf eine Teilmenge von M Datentupeln 212 zu reduzieren.
2b veranschaulicht beispielhaft, wie sich die Nicht-Übertragung des Datentupels 212 für den Zeitpunkt 221 auf den zeitlichen Verlauf der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 in der Umgebung des Zeitpunkts 221 auswirkt. Dabei können die zeitlichen Verläufe z.B. durch lineare Segmente 231, 232, 233 interpoliert werden, um das nicht übertragene Datentupel 212 zu überbrücken.
In diesem Dokument werden somit Maßnahmen beschrieben, mit denen, z.B. unter Verwendung des Ladestandards ISO15118 zwischen der Ladestation 100 und einem Fahrzeug 110, Ladeinformation 102 (z.B. als Anreiz für einen Ladevorgang) von der Ladestation 110 bereitgestellt werden kann. Durch die Ladeinformation 102 können z.B. besonders günstige und/oder weniger günstige Ladezeitbereiche und/oder Zeitbereiche mit relativ hohen bzw. relativ niedrigen maximalen Ladeleistungen gekennzeichnet werden. Die Ladeinformation 102 kann in der Ladestation 100 gesammelt und dann an das Fahrzeug 110 gesendet werden. Das Fahrzeug 110 kann dann auf Basis der Ladeinformation 102 einen optimierten Ladeplan erstellen.
Die Ladestation 100 kann eingerichtet sein, die verschiedenen Komponenten der Ladeinformation 102, insbesondere die unterschiedlichen zeitlichen Verläufe für die unterschiedlichen Kenngrößen 201, 202, 203, zu fusionieren. Zu diesem Zweck können die unterschiedlichen zeitlichen Verläufe mit einer gemeinsamen zeitlichen Abtastung abgetastet werden, so dass an einer Sequenz von N Zeitpunkten 211 jeweils ein Datentupel 212 bereitgestellt werden kann, das jeweils die Werte für alle zu übertragenden Kenngrößen 201, 202, 203 (für den jeweiligen Zeitpunkt 211) umfasst.
Beispielsweise können der Ladestation 100 diverse Eingangsinformationen und/oder Kenngrößen 201, 202, 203 (z.B. die maximale Ladeleistung, die Grundlast (z.B. in dem Haushalt, in dem das Fahrzeug 110 geladen wird), Tarifinformation in Bezug auf Stromtarife, die Solarproduktion (als Beispiel für die Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien) bereitgestellt werden. Diese Kenngrößen 201, 202, 203 können z.B. in getrennten Tabellen vorliegen. Die Tabellen können zusammengeführt und auf eine gemeinsame Zeitabtastung (z.B. auf eine Zeitabtastung, die dem größten gemeinsamen Nenner der einzelnen Tabellen entspricht) überführt werden. Es kann somit eine Zeitabtastung verwendet werden, die der Übermenge der einzelnen Eingangs-Tabellen entspricht. Für die Überlagerung der Eingangsinformationen können ggf. zusätzliche Abtastungen in den jeweilig anderen Tabellen erstellt werden, sobald sich z.B. ein Leistungswert oder ein Tarif einer Tabelle wesentlich ändert.
Die derart fusionierte Menge von Datentupeln 212 kann z.B. N=400 oder mehr Datentupel 212 umfassen. Andererseits kann die Teilmenge von Datentupeln 212, die übertragen und/oder von dem Fahrzeug 110 verarbeitet werden können, z.B. auf M=12 Datentupel 212 beschränkt sein. Allgemein kann für M gelten: M<50, oder M<20.
Die Ladestation 100 kann eingerichtet sein, die an das Fahrzeug 110 zu übertragende Ladeinformation 102 zu komprimieren, insbesondere um die erforderliche Datenrate für die Datenübertragung und die Rechen- und Speicherressourcen des Fahrzeugs 110 zu reduzieren. Dabei können einzelne Datentupel 212 weggelassen bzw. aus der Menge von Datentupeln 212 entfernt werden. Es kann der durch das Weglassen einer zeitlichen Abtastung, d.h. eines Datentupels 212, bewirkte Fehler in der Energie und/oder in den Preisen berechnet werden. Das Datentupel 212 mit den geringsten Fehlern kann gelöscht werden. Dieser Prozess kann iterativ wiederholt werden bis die gewünschte Anzahl M von Datentupeln 212 vorliegt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften (Computer-implementierten) Verfahrens 300 zur Bereitstellung von Ladeinformation 102 für einen Ladevorgang. Die Ladeinformation 102 kann dabei Datentupel 212 umfassen, die den zeitlichen Verlauf von ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 für den Ladevorgang beschreiben. Das Verfahren 300 kann durch eine Ladestation 100 ausgeführt werden.
Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 einer Gesamtmenge von N Datentupeln 212 für N unterschiedliche Zeitpunkte 211 eines (vorausliegenden) Ladezeitraums bzw. Ladezeitintervalls für den Ladevorgang. Die N Zeitpunkte 211 können (z.B. äquidistant) über den gesamten Ladezeitraum verteilt sein. Die einzelnen Datentupel 212 können jeweils Werte von ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 in Bezug auf elektrische Energie umfassen, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann. Durch die Gesamtmenge von N Datentupeln 212 können somit zeitliche (Referenz-) Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 während des Ladezeitraums beschrieben werden.
Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Reduzieren 302 der Gesamtmenge von N Datentupeln 212 auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln 212, mit M<N. Das Reduzieren kann dabei derart erfolgen, dass der Fehler zwischen der durch die Gesamtmenge von N Datentupeln 212 beschriebenen zeitlichen (Referenz-) Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 und den durch die reduzierte Menge von M Datentupeln 212 beschriebenen approximierten zeitlichen Verläufe der ein oder mehreren Kenngrößen 201, 202, 203 (zumindest im Mittel) reduziert, insbesondere minimiert, wird.
Das Verfahren 300 umfasst ferner das Bereitstellen 303 der reduzierten Menge von M Datentupeln 212 zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang. Dabei kann die reduzierte Menge von M Datentupeln 212 insbesondere an ein Fahrzeug 110 gesendet werden, um das Fahrzeug 110 zu befähigen, auf Basis der reduzierten Menge von M Datentupeln 212 einen Ladeplan für den Ladevorgang zu ermitteln. Der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs 110 kann dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladeplan während des Ladezeitraums geladen werden.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann es einem Fahrzeug 110 ermöglicht werden, in effizienter und präziser Weise einen Ladeplan für einen Ladevorgang zu ermitteln.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Vorrichtung (100) zur Bereitstellung von Ladeinformation (102) für einen Ladevorgang; wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, - eine Gesamtmenge von N Datentupeln (212) für N unterschiedliche Zeitpunkte (211) eines Ladezeitraums für den Ladevorgang zu ermitteln, wobei ein Datentupel (212) Werte von ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) in Bezug auf elektrische Energie umfasst, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann; - die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zu reduzieren, mit M<N; und - die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang bereitzustellen.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei - die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) zeitliche Referenzverläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) innerhalb des Ladezeitraums beschreibt; - die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) approximierte zeitliche Verläufe für die ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) innerhalb des Ladezeitraums beschreibt; und - die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, - einen Wert eines Fehlermaßes zwischen den zeitlichen Referenzverläufen und den approximierten zeitlichen Verläufen für die ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) zu ermitteln; und - die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) derart zu ermitteln, dass der Wert des Fehlermaßes reduziert, insbesondere minimiert, wird.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, M Datentupel (212) aus der Gesamtmenge von N Datentupeln (212) auszuwählen, um die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, iterative, insbesondere in N-M Schritten, jeweils einen Datentupel (212) aus der Gesamtmenge von N Datentupeln (212) zu entfernen, um die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, in einem Schritt, - für jeden der aus der Gesamtmenge verbliebenen Datentupel (212) einen Wert eines Fehlermaßes zu ermitteln, das einen Fehler anzeigt, der durch das Entfernen des jeweiligen Datentupels (212) bewirkt wird; und - in Abhängigkeit von den Werten des Fehlermaßes das Datentupel (212) auszuwählen, das in dem Schritt entfernt wird.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) mittels eines genetischen und/oder evolutionären Algorithmus auf Basis der Gesamtmenge von N Datentupeln (212) zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) unter Berücksichtigung von ein oder mehreren Nebenbedingungen in Bezug auf die ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) zu ermitteln; und - die ein oder mehreren Nebenbedingungen insbesondere umfassen, - eine Bedingung dahingehend, dass eine durch die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) angezeigte maximale Ladeleistung während des Ladezeitraums nicht größer als eine durch die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) angezeigte maximale Ladeleistung während des Ladezeitraums ist; und/oder - eine Bedingung dahingehend, dass ein durch die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) angezeigter Tarif für elektrische Energie während des Ladezeitraums nicht niedriger als ein durch die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) angezeigter Tarif für elektrische Energie während des Ladezeitraums ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) umfassen, - eine maximale Ladeleistung, die während des Ladezeitraums für den Ladevorgang bereitgestellt werden kann; - einen Tarif, zu der die elektrische Energie während des Ladezeitraums für den Ladevorgang bereitgestellt werden kann; - eine Menge an erneuerbarer Energie, die während des Ladezeitraums bereitgestellt werden kann; und/oder - eine elektrische Grundlast, die durch ein oder mehrere andere elektrische Verbraucher während des Ladezeitraums bewirkt wird.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) an eine Einheit (110), insbesondere an ein Fahrzeug, zu senden, die im Rahmen des Ladevorgangs geladen werden soll, insbesondere um es der Einheit (110) zu ermöglichen, den Ladeplan zu ermitteln.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, die reduzierte Menge von M Datentupeln (212) für einen Ladevorgang gemäß ISO 15118 bereitzustellen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) eingerichtet ist, - eine erste zeitliche Sequenz von Werten einer ersten Kenngröße (201) und eine zweite zeitliche Sequenz von Werten einer zweiten Kenngröße (201) zu ermitteln; wobei sich die erste zeitliche Sequenz und die zweite zeitliche Sequenz zumindest teilweise auf unterschiedliche Zeitpunkte (211) beziehen; - die erste zeitliche Sequenz und/oder die zweite zeitliche Sequenz derart anzupassen, insbesondere zu interpolieren, dass sich beide zeitliche Sequenzen auf eine gemeinsame Sequenz von Zeitpunkten (211), insbesondere auf eine gemeinsame Sequenz von N Zeitpunkten (211), beziehen; und - die Gesamtmenge von N Datentupeln (212) auf Basis der angepassten ersten und zweiten Sequenz, insbesondere auf Basis der durch die, ggf. angepasste, erste Sequenz angezeigten Werte der ersten Kenngröße (201) an der Sequenz von N Zeitpunkten (211) und auf Basis der durch die, ggf. angepasste, zweite Sequenz angezeigten Werte der zweiten Kenngröße (202) an der Sequenz von N Zeitpunkten (211), zu ermitteln.
Verfahren (300) zur Bereitstellung von Ladeinformation (102) für einen Ladevorgang; wobei das Verfahren (300) umfasst, - Ermitteln (301) einer Gesamtmenge von N Datentupeln (212) für N unterschiedliche Zeitpunkte (211) eines Ladezeitraums für den Ladevorgang; wobei ein Datentupel (212) Werte von ein oder mehreren Kenngrößen (201, 202, 203) in Bezug auf elektrische Energie umfasst, die im Rahmen des Ladevorgangs bereitgestellt werden kann; - Reduzieren (302) der Gesamtmenge von N Datentupeln (212) auf eine reduzierte Menge von M Datentupeln (212), mit M<N; und - Bereitstellen (303) der reduzierten Menge von M Datentupeln (212) zur Ermittlung eines Ladeplans für den Ladevorgang.