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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prognostizieren einer Restnutzungsdauer mindestens eines Bauteils eines in einem zum bidirektionalen Laden eingerichteten Elektrofahrzeug verbauten Hochvoltspeichersystems für einen V2X-Betrieb. Die Erfindung betrifft auch ein Prognosesystem, umfassend mindestens ein Elektrofahrzeug und eine Datenverarbeitungsinstanz, wobei das Prognosesystem dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf vollelektrisch angetriebene Elektrofahrzeuge.
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Es ist bekannt, Hochvoltspeicher von an Ladepunkten angeschlossenen Elektrofahrzeugen wie Antriebsbatterien als Zwischenspeicher zu nutzen und dabei bidirektional zu laden, d.h., wahlweise aufzuladen oder zu entladen. Typische Anwendungsfälle davon sind die V2H („Vehicle-to-Home“)- und V2G („Vehicle-to-Grid“)-Anwendungsfälle. Den ökonomischen und/oder ökologischen Vorteilen dieser Anwendungsfälle steht der Nachteil gegenüber, dass der Hochvoltspeicher dadurch zusätzlich belastet wird, wodurch sein Gesundheitszustand (SoH, „State-of-Health”) und/oder seine Restlebensdauer schneller abnimmt als im reinen Fahrbetrieb. Dies gilt analog für Fahrzeugkomponenten wie eine Batterieelektronik usw. und auch für Ladepunkte, die ebenfalls während der Nutzung als Zwischenspeicher betrieben werden.
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Ferner ist es bekannt, bei Überschreiten einer gewissen Betriebsstundenzahl im Rückspeisemodus oder bei Überschreiten einer bestimmten rückgespeisten Energiemenge des Hochvoltspeichers die Entladefunktion und damit die Funktion des bidirektionalen Ladens fahrzeugseitig abzuschalten, siehe beispielsweise Sepp Reitberger: „E-Auto von VW kann nun Strom in Netz speisen: Doch die Technik stößt an Grenzen", EFAHRER.com vom 14.07.2022. Die Betriebsstunden des Hochvoltspeichers im Fahr- und Ladebetrieb können beispielsweise durch einen Betriebsstundenzähler im Elektrofahrzeug ermittelt werden. Es ist ferner bekannt, die Entladefunktion bei Überschreiten eines fest vorgegebenen Energiedurchsatzes und/oder einer bestimmten Grenztemperatur des Hochvoltspeichers fahrzeugseitig zu begrenzen oder sogar abzuschalten.
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Die obigen Begrenzungen des Hochvoltspeichers beim Entladen werden anhand vorgegebener Temperatur-, Belastungs- und Speicherfüllstands-Profile ausgelegt, andere Komponenten eines Elektrofahrzeugs typischerweise anhand einer im Vorfeld angenommenen Laufleistung und im Vorfeld angenommener Betriebsstunden. Erst in der Nutzungsphase des konkreten Elektrofahrzeugs zeigt sich, ob die obigen Annahmen sinnvoll gewählt worden sind: so wird das bidirektionale Laden unter Umständen unterbunden, obwohl der Hochvoltspeicher und die zugehörigen weiteren Komponenten noch „gesund“ sind oder die Entladefunktion noch mit geringerer Leistung nutzbar wäre. Wenn Komponenten der Auslegung nicht standhalten, kann dies zu unerwünschten Ausfällen führen.
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Es ist bekannt, den Gesundheitszustand eines Hochvoltspeichers aus historischen Fahrzeugdaten wie der Zahl und/oder Dauer von Ladezyklen und dem Energiedurchsatz zu ermitteln, alternativ auch durch Messung.
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FR 3044424 A1 offenbart ein tragbares Diagnosegerät für eine Traktionsbatterie vom Li-Ionen-Typ an Bord eines Elektrofahrzeugs oder wiederaufladbaren Hybridfahrzeugs, umfassend: Mittel zum Messen einer Spannung, eines Stroms und einer Temperatur der Batterie; eine Steuereinheit, die eine Diagnose liefert; eine Elektronikbox, die einen von der Steuereinheit gesteuerten Schalter zum Anlegen eines für die Diagnose ermittelten Lastprofils umfasst und direkt an einen externen Ladeanschluss und an das Ladegerät der Bordbatterie angeschlossen werden kann. Während der Wartung des Fahrzeugs kann eine Diagnose unabhängig von dem Batteriemanagementsystem, BMS, durchgeführt werden, ohne dass die Batterie ausgebaut zu werden braucht, um den Gesundheitszustand der Batterie und ihre verbleibende Lebensdauer zu bestimmen.
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DE 10 2017 200 996 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen eines Alterungszustandes eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Testroutine, die einen aktiven Belastungstest des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs vorsieht, bei welchem zumindest eine Energiespeicherkomponente des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs mit einem Ladestrom und/oder einem Entladestrom beaufschlagt wird, wobei die Testroutine zumindest einen alterungsabhängigen Parameter des Energiespeichers misst; Aktivieren der Testroutine in Abhängigkeit von einem energiespeicherexternen Bediensignal und/ oder einem Zeitgebersignal; Prüfen, ob das Elektrofahrzeug mit einer Ladesäule verbunden ist und Betrieb der Testroutine im verbundenen Zustand; Ermitteln des Alterungszustandes des Energiespeichers aus dem zumindest einen alterungsabhängigen Parameter des Energiespeichers und Aussenden des ermittelten Alterungszustandes des Energiespeichers an einen energiespeicherexternen Empfänger. Ferner wird ein Elektrofahrzeug mit den Mitteln zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des Alterungszustandes eines Energiespeichers offenbart.
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DE 10 2019 205 843 A1 offenbart ein Verfahren zur Bewertung des Gesundheitszustandes einer Hochvoltbatterie eines Hybridfahrzeugs im eingebauten Zustand, mit den Schritten: Aufbau einer Verbindung zwischen einem Tester und einem Batteriesteuergerät; Überprüfung, ob vorgegebene Prüfbedingungen eingehalten sind; Durchführen eines statischen Prüfablaufes, wobei mindestens eine statische Batteriekenngröße ermittelt wird; Durchführen eines dynamischen Prüfablaufs, wobei mindestens eine dynamische Batteriekenngröße ermittelt wird; Berechnung des Gesamt-Gesundheitszustandes der Hochvoltbatterie aus der mindestens einen statischen Batteriekenngröße und der mindestens einen dynamischen Batteriekenngröße.
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M.S. Hossain Lipu et al: „A review of state of health and remaining useful life estimation methods for lithium-ion battery in electric vehicles: Challenges and recommendations", Journal of Cleaner Production, September 2018, geben einen Überblick über verschiedene Methoden, den Gesundheitszustand einer Batterie zu bestimmen, einschließlich der Coulomb-Zählung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, eine Restnutzungsdauer mindestens eines Bauteils eines Hochvoltspeichersystems eines zum bidirektionalen Laden eingerichteten Elektrofahrzeugs zur Nutzung in einem V2X-Betrieb zu bestimmen und ggf. zu verlängern.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Prognostizieren mindestens einer Restnutzungsdauer mindestens eines Bauteils eines in einem zum bidirektionalen Laden eingerichteten Elektrofahrzeug verbauten Hochvoltspeichersystems für einen V2X-Betrieb, bei dem
- - das mindestens eine Bauteil des Hochvoltspeichers anhand seines Benutzungsverhaltens in jeweils mindestens eine Kategorie aus einer Gruppe von Bauteil-Nutzungskategorien einkategorisiert wird,
- - anhand der Einkategorisierung ein kategoriespezifisches Modell für dieses Bauteil ausgewählt wird,
- - anhand des Benutzungsverhaltens und des ausgewählten Modells des mindestens einen Bauteils mindestens eine zugehörige Restnutzungsdauergröße prognostiziert wird und
- - anhand der mindestens einen prognostizierten Restnutzungsdauergröße mindestens eine Restnutzungsdauer für den V2X-Betrieb des mindestens einen Bauteils bestimmt wird.
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Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass auf zuverlässige Weise eine genaue Bestimmung der Restnutzungsdauer des mindestens eines Bauteils für einen V2X-Betrieb (im Folgenden auch als „V2X-Restnutzungsdauer“ bezeichnet) im normalen Betrieb des Elektrofahrzeugs ermöglicht wird. Vorteilhafterweise kann dann auf harte Einschränkungen eines V2X-Betriebs aufgrund von im Vorfeld festgelegten, ggf. für das aktuelle Elektrofahrzeug nicht zutreffenden, Größen wie einer Betriebsstundenzahl des Hochvoltspeichers im Rückspeisemodus oder einer rückgespeisten Energiemenge verzichtet werden. Beispielsweise kann sich eine im Vergleich zu einem vorgegebenen Anfangswert erhöhte Nutzungsdauer bei schonender Nutzung des Hochvoltspeichers ergeben. Andererseits kann ein bei nicht-schonender bzw. stark belastender Nutzung des Hochvoltspeichers die Nutzungsdauer im Vergleich zu dem Anfangswert sogar absinken, wobei dann vorteilhafterweise vermieden werden kann, den Hochvoltspeicher zu stark durch einen V2X-Betrieb zu belasten.
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Unter einem V2X („Vehicle-to-Everything“)-Betrieb wird insbesondere die Möglichkeit eines Einspeisens elektrischer Energie des Hochvoltspeichers in ein fahrzeugexternes Energienetz „X“ verstanden werden, insbesondere auch dessen Nutzung als Zwischenspeicher. Der V2X-Betrieb kann beispielsweise einen V2H („Vehicle-to-Home“)-, einen V2G („Vehicle-to-Grind“)-, einen V2B („Vehicle-to-Business“)-Betieb usw. umfassen.
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Die Restnutzungsdauer für den V2X-Betrieb entspricht insbesondere der noch verbleibenden Nutzungsdauer des betreffenden Bauteils bis dessen Nutzung für einen V2X-Betrieb voraussichtlich eingeschränkt und/oder gesperrt werden wird.
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Das Elektrofahrzeug ist beispielsweise ein Plug-In-Hybridfahrzeug, PHEV, oder ein vollelektrisch angetriebenes Fahrzeug, z.B. ein batteriebetriebenes Fahrzeug, BEV. Das Elektrofahrzeug kann ein Personenwagen, Lastwagen, Bus, Motorrad, usw. sein. Dass das Elektrofahrzeug zum bidirektionalen Laden eingerichtet ist, bedeutet insbesondere, dass es dazu eingerichtet oder vorgesehen ist, dass sein Hochvoltspeicher wahlweise aufgeladen oder entladen werden kann. In diesem Sinne kann vorliegend unter „Laden“ sowohl ein „Aufladen“ als auch ein „Entladen“ verstanden werden, eine Ladevorgang kann dann analog einem Aufladevorgang und/oder einem Entladevorgang entsprechen.
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Das Elektrofahrzeug weist ein darin verbautes Hochvoltspeichersystem auf, das mindestens einen Hochvoltspeicher umfasst, z.B. ein oder mehrere Hochvoltspeicher. Der Hochvoltspeicher kann ein Akkumulator sein, insbesondere eine Batterie, speziell eine Li-lonen-Batterie. Der Hochvoltspeicher kann eine Antriebs- bzw. Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs sein. Der Hochvoltspeicher kann im Elektrofahrzeug beispielsweise mit einer Spannung ab 60 V verwendet werden, z.B. mit 60 V, 120 V, 400 V, 800 V oder noch mehr. Der Hochvoltspeicher ist insbesondere mit einem Energiebordnetz des Elektrofahrzeugs verbunden, das eine entsprechende Bordnetzspannung aufweist. Das Hochvoltspeichersystem kann ferner mindestens ein weiteres Bauteil umfassen, das zum Betreiben des mindestens einen Hochvoltspeichers verwendet wird, z.B. mindestens eine Elektronikkomponente (im Folgenden im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als „Batterieelektronik“ bezeichnet).
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Dass das mindestens eine Bauteil anhand seines Benutzungsverhaltens (insbesondere, wie und/oder unter welchen Bedingungen es benutzt wird) in eine Nutzungskategorie aus einer Gruppe von Nutzungskategorien („Bauteil-Nutzungskategorien“) einkategorisiert wird, umfasst insbesondere, dass mindestens ein der jeweiligen Kategorie entsprechender Bauteilparameter bestimmt, z.B. gemessen, abgeschätzt oder abgeleitet, wird, der geeignet ist, das Benutzungsverhalten zu charakterisieren, und für diesen mindestens einen Bauteilparameter eine jeweilige Kategorisierung vorgenommen wird. Dass ein Bauteilparameter bestimmt wird, kann insbesondere umfassen, dass ein Wert davon bestimmt wird, ein kumulierter Wert bestimmt wird oder ein zeitlicher Werteverlauf ermittelt wird. Eine Nutzungskategorie umfasst insbesondere mindestens zwei unterschiedliche, disjunkte Bereiche („Klassen“), denen der Inhalt / Wert des zugehöriges Bauteilparameters eindeutig zugeordnet wird bzw. werden kann. Die Gruppe der Bauteil-Nutzungskategorien kann also ein oder mehrere Bauteil-Nutzungskategorien umfassen, von denen jede in mindestens zwei Klassen für einen jeweiligen entsprechenden Bauteilparameter unterteilt ist. Die Einkategorisierung kann auch als (Ein)Klassifizierung angesehen bzw. bezeichnet werden, das Einkategorisieren auch als (Ein)klassifizieren.
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Die Klassen können Wertebereiche oder Ähnlichkeitsbereiche sein. Bei Wertebereichen fällt beispielsweise der ermittelte Wert des zugehörigen Bauteilparameters in eine der Klassen. Bei Ähnlichkeitsbereichen fällt der beispielsweise ein ermittelter Werteverlauf des zugehörigen Bauteilparameters in diejenige Klasse, deren Referenzkurve die höchste Ähnlichkeit mit dem ermittelten Werteverlauf zeigt. Als Maß für die Ähnlichkeit bzw. Abweichung kann beispielsweise die Summe der Fehlerquadrate dienen. Die Klassen können dann unterschiedlichen Wertebereichen des Ähnlichkeitsmaßen entsprechen.
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Anhand dieser Einkategorisierung bzw. Einklassifizierung wird ein dazu am besten passendes (kategoriespezifisches) Modell des Bauteils ausgewählt. Insbesondere kann jeder Klasse oder Kombination von Klassen ein bestimmtes Modell zugeordnet sein, welches diese Klasse oder Kombination von Klassen am besten beschreibt. Das Modell ist beispielsweise ein physikalisch-chemisches Modell. Das Auswählen kann automatisch geschehen, z.B. mittels eines Algorithmus.
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Dass anhand des Benutzungsverhaltens (repräsentiert zumindest durch die Werte der Bauteilparameter) und des ausgewählten kategoriespezifischen Modells des mindestens einen Bauteils mindestens eine zugehörige Restnutzungsdauergröße prognostiziert wird, umfasst insbesondere, dass aus dem ausgewählten Modell des Bauteils mit Ist-Daten des betreffenden Elektrofahrzeugs die mindestens eine Restnutzungsdauergröße für die Zukunft berechnet wird, wobei für die Prognose dann insbesondere ein gleichbleibendes Benutzungsverhalten angenommen wird. Diese Ist-Daten umfassen insbesondere die an dem betrachteten Elektrofahrzeug gemessenen Werte der Bauteilparameter oder Verläufe davon, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Dass anhand der mindestens einen prognostizierten Restnutzungsdauergröße die noch verbleibende V2X-Restnutzungsdauer bestimmt wird, umfasst insbesondere, dass die mindestens eine Restnutzungsdauergröße ein Maß für die V2X-Restnutzungsdauer darstellt. Folglich kann aus der mindestens einen Restnutzungsdauergröße auf die mindestens eine V2X-Restnutzungsdauer geschlossen werden. Wie die mindestens eine Restnutzungsdauergröße zu der mindestens einen V2X-Restnutzungsdauer in Beziehung steht, kann beispielsweise durch einen Hersteller festgelegt werden. Anhand der mindestens einen prognostizierten Restnutzungsdauergröße kann in einer Weiterbildung auch die Restlebensdauer des Bauteils bestimmt werden. In einer Weiterbildung kann die Restlebensdauer des Bauteils als eine Eingangsgröße zum Bestimmen der V2X-Restnutzungsdauer verwendet werden.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Bauteil mindestens einen Hochvoltspeicher umfasst, insbesondere mindestens ein Hochvoltspeicher ist. Die zugehörigen Bauteil-Nutzungskategorien werden im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Batterie-Nutzungskategorien bezeichnet. Die zum Prognostizieren der Restnutzungsdauergröße verwendete mindestens eine Batterie-Nutzungskategorie umfassen insbesondere mindestens zwei Batterie-Nutzungskategorien. Die mindestens zwei Batterie-Nutzungskategorien umfassen mindestens zwei Kategorien aus der Gruppe:
- - Energiedurchsatz pro Zeiteinheit an einem Ladepunkt;
- - Zahl von Ladezyklen pro Zeiteinheit oder pro Ladevorgang an einem Ladepunkt;
- - Energiedurchsatz pro Zeiteinheit während eines Fahrbetriebs;
- - Gesamt-Energiedurchsatz;
- - Temperatur des Hochvoltspeichers, insbesondere pro Zeiteinheit;
- - Speicherfüllstand des Hochvoltspeichers, insbesondere pro Zeiteinheit.
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Diese Batterie-Nutzungskategorien beeinflussen jeweils die Restnutzungsdauer des Hochvoltspeichers bis zum Lebensende (auch als „Restlebensdauer“ bezeichenbar) als auch die V2X-Restnutzungsdauer des Hochvoltspeichers merklich.
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Der Energiedurchsatz pro Zeiteinheit an einem Ladepunkt kann beispielsweise eine Ladeleistung, einen zeitlichen Verlauf der Ladeleistung und/oder mindestens eine daraus abgeleitete Größe umfassen, beispielsweise einen Mittelwert einer Ladeleistung pro Ladevorgang, einen Maximalwert der Ladeleistung pro Ladevorgang, usw. Mögliche Klassen können beispielsweise eine Klasse mit geringer Ladeleistung und eine Klasse mit hoher Ladeleistung umfassen. Die Klasse mit geringer Ladeleistung kann beispielsweise mit einem „Normalladen“ assoziiert werden (z.B. mit einer Ladeleistung von nicht mehr als 11 kW), die batterieschonender ist als ein „Schnellladen“ mit hoher Ladeleistung. Der Energiedurchsatz pro Zeiteinheit an einem Ladepunkt kann in einer Weiterbildung einen entsprechenden Verlauf bzw. ein entsprechendes Profil umfassen und beispielsweise in durch jeweilige Referenzverläufe definierte Klassen einklassifiziert wird, z.B. durch Ähnlichkeitsvergleich. Der Ladepunkt kann beispielsweise eine Ladestation wie eine kommerzielle Ladesäule oder eine Wallbox sein oder kann eine induktiver Ladeplatz sein.
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Auch die Zahl von Ladezyklen hat eine Einfluss auf die Restnutzungsdauer: Je höher diese Zahl ist, desto schneller mag der Hochvoltspeicher altern. Die Klassen können hierbei z.B. jeweiligen Wertebereichen entsprechen.
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Der Energiedurchsatz pro Zeiteinheit während eines Fahrbetriebs kann ein Entladen aufgrund eines Betreibens eines Antriebsmotors und ggf. auch ein Aufladen aufgrund einer Rekuperation umfassen. Auch hier kann der Energiedurchsatz pro Zeiteinheit beispielsweise eine Ladeleistung, einen zeitlichen Verlauf der Ladeleistung und/oder mindestens eine daraus abgeleitete Größe umfassen, beispielsweise einen Mittelwert einer Ladeleistung im Fahrbetrieb, usw. umfassen. Entspricht die betrachtete Kategorie beispielsweise dem Mittelwert, können mögliche Klassen beispielsweise eine Klasse mit geringer gemittelter Ladeleistung und eine Klasse mit hoher gemittelter Ladeleistung umfassen. Die Klasse mit geringer gemittelter Ladeleistung kann beispielsweise mit einem „Langsamfahren“ assoziiert werden, das batterieschonender ist als ein „Schnellfahren“ mit hoher gemittelter Ladeleistung. Auch ist es z.B. möglich, dass der Energiedurchsatz pro Zeiteinheit in einer Weiterbildung einen entsprechenden Verlauf bzw. ein entsprechendes Profil umfasst und beispielsweise in durch jeweilige Referenzverläufe definierte Klassen einklassifiziert wird, z.B. durch Ähnlichkeitsvergleich.
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Der Gesamt-Energiedurchsatz entspricht insbesondere dem gesamten Energiedurchsatz seit Einbau des - insbesondere frischen - Hochvoltspeichers in das Elektrofahrzeug. Typischerweise altert ein Hochvoltspeicher umso stärker, je höher der Gesamt-Energiedurchsatz ist. Mögliche Klassen können beispielsweise eine Klasse mit geringem Gesamt-Energiedurchsatz und eine Klasse mit hohem Gesamt-Energiedurchsatz umfassen. Die Klasse mit geringem Gesamt-Energiedurchsatz kann beispielsweise mit einem „Wenigfahren“ assoziiert werden, das batterieschonender ist als ein „Vielfahren“ mit hohem Gesamt-Energiedurchsatz.
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Allgemein kann also die V2X-Restnutzungsdauer und ggf. auch die Restlebensdauer des mindestens einen Bauteils unter Berücksichtigung eines Fahrverhaltens und/oder Ladeverhaltens des Elektrofahrzeugs bzw. des Nutzers davon bestimmt werden.
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Die Temperatur des Hochvoltspeichers meint insbesondere eine Temperatur des Hochvoltspeichers während eines Ladens (d.h., Aufladens und Entladens), und zwar während eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt und/oder während eines Fahrbetriebs. Dabei wird berücksichtigt, dass Ladevorgänge bei hohen Temperaturen einen Hochvoltspeicher typischerweise stärker belasten als Ladevorgänge bei niedrigeren Temperaturen. Mögliche Klassen können dann beispielsweise Klassen mit unterschiedlichen Wertebereichen von gemittelten (Lade-)Temperaturen umfassen. Die Bestimmung der Temperatur des Hochvoltspeichers pro Zeiteinheit erleichtert vorteilhafterweise die Korrelation mit anderen Kategorien bzw. Bauteilparametern, die pro Zeiteinheit bestimmt werden, z.B. dem Energiedurchsatz pro Zeiteinheit an einem Ladepunkt. Auch ist es z.B. möglich, dass die Temperatur in einer Weiterbildung einen entsprechenden Verlauf bzw. ein entsprechendes Profil umfasst und beispielsweise in durch jeweilige Referenzverläufe definierte Klassen einklassifiziert wird, z.B. durch Ähnlichkeitsvergleich.
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Der Speicherfüllstand des Hochvoltspeichers berücksichtigt, dass ein hoher Speicherfüllstand, insbesondere mit einem SoC > 80 % einen Hochvoltspeicher typischerweise stärker belastet als ein niedrigerer Speicherfüllstand. Mögliche Klassen können dann beispielsweise Klassen mit unterschiedlichen Wertebereichen von gemittelten Speicherfüllständen umfassen. Die Bestimmung des Speicherfüllstands pro Zeiteinheit erleichtert vorteilhafterweise die Korrelation mit anderen Kategorien bzw. Bauteilparametern, die pro Zeiteinheit bestimmt werden. Auch ist es z.B. möglich, dass der Speicherfüllstand in einer Weiterbildung einen entsprechenden Verlauf bzw. ein entsprechendes Profil umfasst und beispielsweise in durch jeweilige Referenzverläufe definierte Klassen einklassifiziert wird, z.B. durch Ähnlichkeitsvergleich.
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Es ist - auch allgemein - möglich, dass die oben aufgelisteten Batterie-Nutzungskategorien in mehrere Batterie-Nutzungskategorien aufgeteilt werden, also beispielsweise die Batterie-Nutzungskategorie „Temperatur des Hochvoltspeichers“ in die beiden Batterie-Nutzungskategorien „Temperatur des Hochvoltspeichers während eines Ladens an einem Ladepunkt“ und „Temperatur des Hochvoltspeichers während eines Fahrbetriebs“ aufgeteilt wird, wobei zum Prognostizieren der mindestens einen zugehörigen Restnutzungsdauergröße eine oder beide der Unterkategorien verwendet werden können. Werden beide verwendet, können die Klasseneinteilungen gleich oder unterschiedlich sein. Die Zahl der Unterkategorien ist grundsätzlich nicht beschränkt.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass eine („Batterie-“)Restnutzungsdauergröße des Hochvoltspeichers dem Gesundheitszustand entspricht. Der Gesundheitszustand, auch als SoH („State of Health“) bezeichnet, entspricht dem Alterungszustand des Hochvoltspeichers im Vergleich zu seinem Neuzustand. Angegeben wird der Gesundheitszustand typischerweise in Prozent der noch verbleibenden Speicherkapazität im Vergleich zu seiner Ursprungskapazität. Die V2X-Restnutzungsdauer kann aus dem Gesundheitszustand abgeleitet werden: so kann definiert werden, dass das Ende der V2X-Restnutzungsdauer Nutzungsdauer erreicht ist, wenn der Gesundheitszustand auf einen bestimmten Prozentsatz abgesunken ist, beispielsweise auf 92 % SoH.
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Es ist eine Weiterbildung, dass aus dem Gesundheitszustand auch die Restlebensdauer des Hochvoltspeichers bestimmt wird. So kann definiert werden, dass das Ende der Restlebensdauer erreicht ist, wenn der Gesundheitszustand auf einen bestimmten Prozentsatz abgesunken ist, der geringer ist als der Prozentsatz / Schwellwert zum Erreichen der V2X-Restnutzungsdauer, beispielsweise auf 85 % SoH.
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Es ist eine Weiterbildung, dass aus dem Modell der aktuelle (Ist-)Gesundheitszustand berechnet wird. Dieser kann beispielsweise einem Nutzer zur Information angezeigt werden.
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Allgemein können ein oder mehrere Restnutzungsdauern bzw. Arten von Restnutzungsdauern aus dem Gesundheitszustand bestimmt werden, beispielsweise eine erste Batterie-Restnutzungsdauer, bei welcher der V2X-Betrieb bzw. die Möglichkeit zur Rückspeisung eingeschränkt wird, beispielsweise in Bezug auf eine Entladeleistung und/oder eine entladene Energiemenge, und eine zweite Batterie-Restnutzungsdauer, bei deren Erreichen bzw. Ablauf der V2X-Betrieb ganz gesperrt wird. Die erste Batterie-Restnutzungsdauer ist dabei kürzer als die zweite Batterie-Restnutzungsdauer. Jedoch kann auch nur eine einzige Batterie-Restnutzungsdauer bestimmt werden, bei deren Ablauf der V2X-Betrieb gesperrt wird. Es kann also eine Ausgestaltung sein, dass die mindestens eine Restnutzungsdauer für den V2X-Betrieb eine Restnutzungsdauer umfasst, bei der ein Rückspeisebetrieb begrenzt wird, und/oder eine Restnutzungsdauer umfasst, bei der ein Rückspeisebetrieb gesperrt wird.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Bauteil mindestens eine Batterieelektronik zum Betreiben des mindestens einen Hochvoltspeichers umfasst. Deren Bauteil-Nutzungskategorien werden im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als Komponenten-Nutzungskategorien bezeichnet. Diese Ausgestaltung berücksichtigt vorteilhafterweise, dass die Lebensdauer eines Hochvoltspeichersystems nicht nur durch den Speicher selbst, sondern auch durch Alterung der zugehörigen Elektronikkomponente(n) begrenzt ist.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Komponenten-Nutzungskategorie mindestens eine Nutzungskategorie aus der Gruppe aus der Gruppe:
- - Betriebsstunden der Elektronikkomponente (z.B. in h);
- - Temperatur der Elektronikkomponente, insbesondere pro Zeiteinheit,
umfasst. Die Klassen betreffend die Betriebsstunden können beispielsweise unterschiedliche Wertebereiche sein. Die Komponententemperatur umfasst in einer Weiterbildung einen Temperaturverlauf oder ein Temperaturprofil und kann beispielsweise in durch Referenzverläufe definierte Temperaturklassen einklassifiziert werden, z.B. durch Ähnlichkeitsvergleich. Die Komponententemperatur wird insbesondere nur während eines Ladebetriebs des zugehörigen Hochvoltspeichers erfasst. Durch diese Ausgestaltung wird berücksichtigt, dass eine betriebene Elektronikkomponente stärker altert als eine nichtbetriebene Elektronikkomponente und dass eine - insbesondere betriebene - Elektronikkomponente bei höherer Temperatur stärker altert als bei niedrigerer Temperatur.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Restnutzungsdauergröße einer Restlebensdauer abzüglich einer jeweils vorgegebenen Zeitdauer (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „V2X-Nutzungsdauermarge“ bezeichenbar) entspricht. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine zuverlässige, aber flexible Anpassung des V2X-Betriebs des betrachteten Bauteils. Die Restlebensdauer entspricht in einer Variante der Betriebsdauer bis zum voraussichtlichen Lebensende des Bauteils und kann beispielsweise in Lade-/Betriebsstunden oder in einer Kalenderzeit angegeben werden. Beispielsweise kann eine erste V2X-Restnutzungsdauer bestimmt werden, bei welcher der V2X-Betrieb bzw. Rückspeisebetrieb eingeschränkt wird, beispielsweise in Bezug auf eine Entladeleistung und/oder eine entladene Energiemenge, und eine zweite V2X-Restnutzungsdauer bestimmt werden, bei deren Erreichen bzw. Ablauf der V2X-Betrieb ganz gesperrt wird. Die erste V2X-Restnutzungsdauer ist dabei kürzer als die zweite V2x-Restnutzungsdauer, da die V2X-Betriebsdauermarge größer angesetzt wird. Jedoch kann auch nur eine einzige Restnutzungsdauer für ein Bauteil bestimmt werden, bei deren Ablauf der V2X-Betrieb bzw. ein Rückspeisebetrieb gesperrt wird. Die prognostizierte Restnutzungsdauergröße kann allgemein der Restlebensdauer des Bauteils entsprechen, aus der die V2X-Restnutzungsdauer beispielsweise wie oben beschrieben bestimmt werden kann. Diese Ausgestaltung ist grundsätzlich sowohl auf Elektronikkomponenten als die Bauteile als auch auf den Hochvoltspeicher als das Bauteil anwendbar. Dies umfasst beispielsweise den Fall, dass die Restlebensdauer des Hochvoltspeichers nicht über den SoH, sondern anderes berechnet wird.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass abhängig von der mindestens einen V2X-Restnutzungsdauer mindestens eine Maßnahme für eine Verlängerung der verbleibenden Nutzungsdauer ausgewählt wird. Die mindestens eine Maßnahme kann beispielsweise eine das Fahrverhalten des Nutzers (z.B. eine Auswahl eines Fahrmodus, eine übliche Fahrgeschwindigkeit, usw.) und/oder das Ladeverhalten an einem Ladepunkt (z.B. eine Wahl eines Lademodus, einen Zeitraum des Ladens, usw.) umfassen, das veränderbar ist, um die V2X-Restnutzungsdauer mindestens eines Bauteils zu verlängern, insbesondere auch dessen Restlebensdauer. Die Maßnahme kann insbesondere dazu diesen, das Benutzungsverhalten so zu ändern, dass es in eine für die V2X-Restnutzungsdauer vorteilhaftere Klasse mindestens einer Nutzungskategorie fällt.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens ein der mindestens einen Maßnahme entsprechender Handlungshinweis an einen Nutzer des Elektrofahrzeugs ausgegeben wird. Dies erleichtert es einem Nutzer vorteilhafterweise, einen möglichen V2X-Betrieb des Elektrofahrzeugs wahlweise einzuplanen oder abzulehnen, und auch einen Austausch des Hochvoltspeichers und der zugehörigen Komponenten zu antizipieren. Handlungshinweise können beispielsweise durch den Nutzer umsetzbare Hinweise umfassen, welche zu einer verlängerten Nutzungsdauer in einem V2X-Betrieb und/oder zu einer verlängerten Lebensdauer führen, beispielsweise einen Hinweis, weniger Schnelladen zu verwenden, einen speicherschonenderen Fahrmodus einzustellen, usw. ggf. zusammen mit einer Angabe, um wieviel sich die Nutzungsdauer(n) und/oder Lebensdauer(n) dann verlängern würde. Die Handlungshinweise können beispielsweise an das Elektrofahrzeug und/oder ein Nutzerendgerät wie ein mobiles Nutzerendgerät, z.B. ein Smartphone oder ein Tablet-PC, übertragen werden.
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Es ist eine zusätzliche oder alternative Weiterbildung, dass mindestens ein der mindestens einen Maßnahme entsprechender Handlungshinweis an einen Servicedienstleister wie einen Flottenbetreiber, eine Vertragswerkstätte, usw. ausgegeben wird. Dies kann beispielsweise vorteilhaft zur Initiierung vorbereitender Handlungen, usw. sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass Statushinweise bezüglich der verbleibenden V2X-Restnutzungsdauer(n) und ggf. der Restlebensdauer(n) mindestens eines Bauteils, insbesondere mindestens des Hochvoltspeichers, an den Nutzer des Elektrofahrzeugs ausgegeben werden, z.B. einen aktuellen Gesundheitszustand des Hochvoltspeichers, die aktuell verbleibende V2X-Restnutzungsdauer (beispielsweise angegeben in Betriebsstunden), einen SoC-Verlauf der letzten 24 oder 48 Stunden, usw.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Maßnahme automatisch bei einem Ladevorgang des Elektrofahrzeugs an einem Ladepunkt umgesetzt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine solche Maßnahme für den Nutzer praktisch unbemerkt umsetzbar ist. Beispielsweise kann ein Beginn eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt verzögert werden, um den Ladevorgang bei geringeren Temperaturen laufen zu lassen als unmittelbar nach einem Fahrbetrieb oder dann, wenn eine Umgebungstemperatur niedriger ist, beispielsweise nachts. Es ist eine Weiterbildung, dass ein Nutzer vor Umsetzung einer solchen Maßnahme um Erlaubnis gefragt wird.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Kategorie bzw. die Klassen davon und/oder die Modelle anhand eines Flottenverhaltens erstellt worden sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Kategorie bzw. die Klassen davon und/oder die Modelle auf Basis von praktisch relevanten und statistisch gut abgesicherten Daten erstellt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Auswertung des Flottenverhaltens die Kategorien bzw. die Klassen davon und/oder die Modelle stetig aktualisiert und verbessert werden können. Das Flottenverhalten umfasst insbesondere das Benutzungsverhalten der Hochvoltspeicher und ggf. der den Hochvoltspeicher betreibende(n) Fahrzeugkomponente(n) eine Gruppe bzw. „Flotte“ von mehreren Elektrofahrzeugen, speziell einer hohen Zahl mehrerer Fahrzeuge, die vergleichbare Hochvoltspeicher und ggf. Fahrzeugkomponenten aufweisen. Die Flotte kann beispielsweise Elektrofahrzeuge des gleichen Herstellers umfassen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die V2X-Restnutzungsdauer zumindest eines Bauteils, insbesondere des Hochvoltspeichers, regelmäßig bestimmt wird, insbesondere auch dessen Restlebensdauer Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die die V2X-Restnutzungsdauer(n) dynamisch aktualisiert werden können.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Prognosesystem, umfassend mindestens ein Elektrofahrzeug und eine dazu externe Datenverarbeitungsinstanz, wobei das Prognosesystem dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen. Das Prognosesystem kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
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Die externe Datenverarbeitungsinstanz ist datentechnisch mit dem Elektrofahrzeug - und vorteilhafterweise mit vielen Elektrofahrzeugen einer ganzen Fahrzeugflotte - gekoppelt. Die externe Datenverarbeitungsinstanz kann beispielsweise ein Backend eines Herstellers des Elektrofahrzeugs sein. Insbesondere können Daten betreffend das Benutzungsverhalten des mindestens einen Bauteils des Hochvoltspeichersystems von dem Elektrofahrzeug erfasst und an die externe Datenverarbeitungsinstanz weitergeleitet werden, und zwar insbesondere sowohl während eines Fahrbetriebs als auch während eines Ladebetriebs des Elektrofahrzeugs. Die externe Datenverarbeitungsinstanz kann diese Daten dazu nutzen, das Benutzungsverhalten zu kategorisieren, ein zu der Kategorisierung passendes Bauteilmodell auszusuchen und die verbleibende(n) Restnutzungsdauer(n) für den V2X-Betrieb sowie ggf. die Restlebensdauer(n) zu bestimmen. Diese bestimmten Größen können an das Elektrofahrzeug und/oder ein Nutzerendgerät wie ein mobiles Nutzerendgerät, z.B. ein Smartphone, übertragen werden. Ferner kann die externe Datenverarbeitungsinstanz optional die oben beschriebenen Maßnahmen auswählen und die Hinweise erstellen und an das Elektrofahrzeug und/oder ein Nutzerendgerät übertragen.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass Prognosesystem zusätzlich eine Liegenschaft umfasst, welche mindestens einen Ladepunkt aufweist, an den das Elektrofahrzeug für einen Ladebetrieb angeschlossen ist. Die Liegenschaft kann einen Energiemesser aufweisen, der dazu eingerichtet ist, den von dem Ladepunkt zum Elektrofahrzeug fließenden Aufladestrom und den von dem Elektrofahrzeug zu dem Ladepunkt fließenden Entladestrom als typischerweise auch die zugehörige Spannung zu messen. Diese Daten können von der Liegenschaft erfasst und an die externe Datenverarbeitungsinstanz weitergeleitet werden.
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Jedoch können die Aufgaben des Prognosesystems ganz oder teilweise durch das Elektrofahrzeug übernommen werden, insbesondere im Zusammenspiel bzw. verteilt mit dem Prognosesystem. Die Aufgabe wird folglich auch gelöst durch ein Elektrofahrzeug, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren wie oben beschrieben ganz oder teilweise durchzuführen. Das Elektrofahrzeug kann analog zu dem Verfahren und/oder dem Prognosesystem ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf.
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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 einem Elektrofahrzeug, einer Liegenschaft und einer externen Datenverarbeitungsinstanz; und
- 2 zeigt einen möglichen Ablauf zum Durchführen des Verfahrens mittels der externen Datenverarbeitungseinrichtung.
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1 zeigt ein System umfassend ein zum bidirektionalen Laden befähigtes Elektrofahrzeug EV mit mindestens einem Hochvoltspeicher in Form einer Antriebsbatterie BAT, eine Liegenschaft in Form eines Einfamilienhauses HOME und eine externe Datenverarbeitungsinstanz (externes IT-System) IT, das z.B. einem Backend des Herstellers des Elektrofahrzeug EV entsprechen kann.
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Das Einfamilienhaus HOME weist ein typischerweise mit Wechselstrom betriebenes Energienetz („Heimenergienetz“) HOMENET auf, das über einen Netzanschlusspunkt mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz PUBNET verbunden ist. An dem Netzanschlusspunkt befindet sich ein Stromzähler, hier beispielsweise in Form eines sog. „Smart Meters“ SM. In einer Weiterbildung kann hinter dem Netzanschlusspunkt ein in das Heimenergienetz HOMENET integriertes, unter Kontrolle des Nutzers des Einfamilienhauses HOME stehendes weiteres Energiemessgerät (o. Abb.) integriert sein.
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An das Heimenergienetz HOMENET sind Hausverbraucher L wie Haushaltsgeräte, Lampen, Multimediageräte, Wärmepumpen, Klimaanlagen usw. angeschlossen. An das Heimenergienetz HOMENET können ferner mindestens eine autarke Energieerzeugungseinrichtung wie die gezeigte Photovoltaikanlage PV und optional mindestens ein stationärer Zwischenspeicher (o. Abb.) angeschlossen sein. Ferner kann das Einfamilienhaus HOME über ein Heimenergiemanagementsystem (o. Abb.) verfügen, das besonders vorteilhaft sein kann, um einen Energiefluss in dem Heimenergienetz HOMENET und zwischen Heimenergienetz HOMENET und öffentlichem Energieversorgungsnetz PUBNET zu steuern, falls möglich, beispielsweise um ein vorgegebenes Ziel wie eine Kosteneinsparung oder eine Verringerung eines ökologischen Fußabdrucks zu erreichen. Die ist besonders effektiv möglich, falls das Heimenergienetz HOMENET über einen elektrischen Zwischenspeicher verfügt. Dieser Zwischenspeicher kann nicht nur der stationäre Zwischenspeicher sein, sondern kann auch das Elektrofahrzeug EV sein, wenn dieses über einen bidirektional ladenden Ladepunkt wie die gezeigte Wallbox EVSE angeschlossen ist.
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Die Wallbox EVSE verfügt über einen Gleichrichter, der zum Aufladen der Antriebsbatterie BAT einen Wechselstrom des Heimenergienetzes HOMENET in einen zu einer Ladedose LD des Elektrofahrzeugs EV fließenden Gleichstrom umwandelt. Der Aufladestrom fließt insbesondere von der Wallbox EVSE durch ein Ladekabel LK zu der Ladedose LD und weiter zu der Antriebsbatterie BAT. Die Wallbox EVSE verfügt ferner über weinen Wechselrichter, der zum Entladen der Antriebsbatterie BAT einen von dem Elektrofahrzeug EV über das Ladekabel LK rückgespeisten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und in das Heimenergienetz HOMENET einspeist. Die durch die Wallbox EVSE fließenden Ströme können beispielsweise über ein Energiemessgerät EM1 gemessen werden. Außerdem kann der in die und aus der Antriebsbatterie BAT fließende Ladestrom mittels eines in dem Elektrofahrzeug verbauten Energiemessgerät EM2 gemessen werden. Die Energiemessgeräte EM1 und EM2 können auch dazu eingerichtet sein, die elektrische Spannung zu messen. Alternativ kann der Gleichrichter in dem Elektrofahrzeug EV verbaut sein, wobei dann die Ladedose LD eine Wechselstromdose ist.
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Der Betrieb der Antriebsbatterie BAT einschließlich eines Ladens, d.h., Aufladen und Entladen, wird durch eine Batterieelektronik ELEK gesteuert, in welcher auch ein Batteriemanagementsystem BMS implementiert sein kann. Bei jeder Nutzung der Antriebsbatterie BAT wird oder ist also auch die Batterieelektronik ELEK angeschaltet.
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Insbesondere kann durch das das Batteriemanagementsystem BMS oder durch ein Heimenergiemanagementsystem (o. Abb.) ein Ladeplan zum Laden des Elektrofahrzeugs EV aufgestellt werden, der je nach vorliegenden Randbedingungen wie Stromtarifen, Ökostromanteil usw. sowie den gewünschten Zielen auch vorsehen kann, aus der Antriebsbatterie BAT entladene Energie in das öffentliche Energieversorgungsnetz PUBNET rückspeisen (V2G-Anwendung) oder zum Aufladen des stationären Zwischenspeicher oder zu Betreiben der Hausverbraucher L zu nutzen (V2H-Anwendung).
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Das Elektrofahrzeug EV ist vorliegend dazu eingerichtet, z.B. mittels des Batteriemanagementsystems BMS, in insbesondere regelmäßigen Zeitabständen diverse Daten der Antriebsbatterie BAT der Batterieelektronik ELEK zu bestimmen und an die externe Datenverarbeitungsinstanz IT zu übertragen, insbesondere umfassend für eine Kategorisierung nutzbare Bauteilparameter. Übertragene Daten betreffend die Antriebsbatterie BAT können beispielsweise umfassen: einen Energiedurchsatz der Antriebsbatterie BAT (gesamt und/oder pro Zeiteinheit, z.B. gemessen als Leistung), ggf. unterschieden zwischen Aufladen und Entladen, eine Temperatur der Antriebsbatterie BAT, einen Speicherfüllstand, eine Zahl von Lade- (d.h., Auflade-/Entlade-) Zyklen, usw. Übertragene Daten betreffend die Batterieelektronik ELEK können beispielsweise umfassen: Betriebsstunden, eine Temperatur, usw. Es ist eine Weiterbildung, dass die Daten betreffend die Antriebsbatterie BAZ und die Batterieelektronik ELEK nur Untermengen aller übertragenen Daten darstellen. Weitere Daten können beispielsweise eine Laufleistung des Elektrofahrzeugs EV (z.B. in km), eine Geschwindigkeit, eine Außentemperatur, usw. umfassen. Die Datenverarbeitungsinstanz IT kann die übertragenen Daten speichern und daraus beispielsweise entsprechende zeitlicher Verläufe oder Kurven erstellen, beispielsweise einen Speicherfüllstandsverlauf, mindestens einen Temperaturverlauf, usw.
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Die Datenverarbeitungsinstanz IT ist insbesondere dazu eingerichtet, auf Basis der übertragenen Daten sowie von Modellen usw. das vorliegende Verfahren durchzuführen. So kann die Datenverarbeitungsinstanz IT beispielsweise den Gesundheitszustand der Antriebsbatterie BAT kategoriebasiert modellhaft bestimmen und daraus die verbleibende Nutzungsdauer für einen V2X-Betrieb bestimmen. Auch kann die Datenverarbeitungsinstanz IT dazu eingerichtet sein, die Restlebensdauer der Batterieelektronik ELEK und deren verbleibende Nutzungsdauer für einen V2X-Betrieb zu bestimmen. Bestimmte Daten wie beispielsweise der (SoC; t)-Verlauf, der Gesundheitszustand und Nutzungsdauer(n) können an das Elektrofahrzeug EV oder an ein Endgerät, insbesondere mobiles Nutzerendgerät wie ein Smartphone MOB, übertragen werden.
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2 zeigt einen möglichen Ablauf zum Durchführen des Verfahrens mittels der externen Datenverarbeitungseinrichtung IT. Die Datenverarbeitungseinrichtung IT hat Zugriff auf kategoriespezifische Modelle der Antriebsbatterie BAT sowie der Batterieelektronik ELEK. Sie ist insbesondere dazu vorgesehen, diese Modelle anhand von von einer Flotte von vergleichbaren Elektrofahrzeugen erhaltenen Daten zu aktualisieren.
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In einem Schritt S1 empfängt die Datenverarbeitungseinrichtung IT insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen von dem Elektrofahrzeug EV diverse Bauteilparameter bzw. deren werte, welche zumindest oder unter anderem das Benutzungsverhalten der Antriebsbatterie BAT und der Batterieelektronik ELEK beschreiben, sowie ggf. allgemeine Fahrzeugparameter wie Fahrdaten usw. Die Datenverarbeitungseinrichtung IT kann die empfangenen Daten abspeichern, um daraus zeitliche Verläufe zu erzeugen bzw. vorzuhalten.
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In einem Schritt S2 werden empfangenen Werte und/oder Verläufe der Bauteilparameter in entsprechende Kategorien aus einer Gruppe von Batterie-Nutzungskategorien und/oder Komponenten-Nutzungskategorien einkategorisiert, z.B. durch Einklassifizierung.
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In einem Schritt S3 werden durch die Datenverarbeitungseinrichtung IT für die in Schritt S2 vorgenommenen Einkategorisierungen am besten passende Modelle der Antriebsbatterie BAT und der Batterieelektronik ELEK bestimmt bzw. ausgewählt.
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In einem Schritt S4 werden anhand der von dem Elektrofahrzeug EV übertragenen (aktuellen und historischen Ist-) Daten - die das Benutzungsverhalten der Antriebsbatterie BAT und der Batterieelektronik ELEK widerspiegeln - und anhand der jeweils ausgesuchten Modelle die jeweiligen Restnutzungsdauergrößen prognostiziert, beispielsweise der Gesundheitszustand der Antriebsbatterie BAT und die Restlebensdauer der Batterieelektronik ELEK berechnet.
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In einem Schritt S5 werden anhand der mindestens einen prognostizierten Restnutzungsdauergröße der Antriebsbatterie BAT und der Batterieelektronik ELEK mindestens eine Restnutzungsdauer für den V2X-Betrieb dieser Bauteile BAT, ELEK bestimmt wird, z.B. die V2X-Restnutzungsdauer der Antriebsbatterie BAT aus dem Gesundheitszustand, die V2X-Restnutzungsdauer der Batterieelektronik ELEK aus der prognostizierten Restlebensdauer, usw.
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In einem Schritt S6 können einige oder alle der von dem Elektrofahrzeug EV übertragenen Daten und/oder einige oder alle modellbasiert berechneten Größen, insbesondere V2X-Restnutzungsdauern und Restlebensdauern an das Smartphone MOB o.ä. übertragen und dort bei Bedarf angezeigt werden, ggf. zusammen mit Hinweisen zur Verlängerung der V2X-Restnutzungsdauern und Restlebensdauern.
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Beispielsweise können auf dem Smartphone MOB angezeigt werden:
- - der aktuelle Speicherfüllstand, z.B. als Zahl (beispielsweise „81 %“) und/oder als Balkengrafik, z.B. in Batterieform;
- - ein zeitlicher Verlauf des Speicherfüllstands über einen bestimmten zurückliegenden Zeitraum, z.B. 24 h, beispielsweise als Grafik;
- - der aktuelle Gesundheitszustand, z.B. als Zahl (beispielsweise „96 %“);
- - ein zeitlicher Verlauf des Gesundheitszustand über einen bestimmten zurückliegenden Zeitraum, z.B. aufgetragen über Fahrzeugalter, beispielsweise als Grafik;
- - die V2X-Restnutzungsdauer der Batterie BAT, z.B. an noch verbleibende Betriebsdauer oder Zeitdauer dazu oder gemäß der Art „Aufladen und Entladen“ / „Rückspeisen: alles o.k.“, „nur Aufladen“, o.ä.;
- - Hinweise zum Aufladen an einem Ladepunkt, beispielsweise „Weniger Schnelladen um den SOH zu erhalten" oder „Aufladen erst nachts starten“, usw.;
- - Hinweise zum Fahrverhalten, beispielsweise „Fahrmodus ‚ECO Pro‘ verlängert Ihren SOH um 3 Jahre“ usw.
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Das Anzeigen kann mittels eines Applikationsprogramms oder „App“ durchgeführt werden.
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Das Verfahren kann insbesondere in regelmäßigen Abständen erneut durchlaufen werden, um die sich daraus ergebenden Ergebnisse wie die V2X-restlebensdauer(n) aktualisieren zu können, wie durch den gestrichelten Pfeil angedeutet.
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Bei einem neuen Elektrofahrzeug EV kann zu Beginn ein Anfangs-Benutzungsverhalten angenommen werden, das sich dann durch das tatsächliche Benutzungsverhalten typischerweise ändert.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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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.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- BAT
- Antriebsbatterie
- ELEK
- Batterieelektronik
- BMS
- Batteriemanagementsystem
- EMi
- i-tes Energiemessgerät
- EV
- Elektrofahrzeug
- EVSE
- Wallbox
- HOME
- Einfamilienhaus
- HOMENET
- Energienetz des Einfamilienhauses
- IT
- Externe Datenverarbeitungseinrichtung
- L
- Last
- LD
- Ladedose
- LK
- Ladekabel
- MOB
- Nutzerendgerät
- PUBNET
- Öffentliches Energieversorgungsnetz
- PV
- Photovoltaikanlage
- SM
- Smart Meter
- S1-S5
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 3044424 A1 [0006]
- DE 10 2017 200 996 A1 [0007]
- DE 10 2019 205 843 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Sepp Reitberger: „E-Auto von VW kann nun Strom in Netz speisen: Doch die Technik stößt an Grenzen“, EFAHRER.com vom 14.07.2022 [0003]
- M.S. Hossain Lipu et al: „A review of state of health and remaining useful life estimation methods for lithium-ion battery in electric vehicles: Challenges and recommendations“, Journal of Cleaner Production, September 2018 [0009]
