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Die Erfindung betrifft eine stationäre Energiespeichervorrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
DE 10 2008 063 136 A1 beschrieben, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz einer Lithium-Ionen-Batterie in einem Fahrzeug bekannt. Die Lithium-Ionen-Batterie wird bei thermischer und/oder elektrischer Überlastung von einem Bordnetz des Fahrzeugs getrennt.
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Des Weiteren sind stationäre Energiespeichervorrichtungen allgemein bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte stationäre Energiespeichervorrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine stationäre Energiespeichervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine stationäre Energiespeichervorrichtung umfasst einen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher, zur Speicherung elektrischer Energie.
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Erfindungsgemäß umfasst die stationäre Energiespeichervorrichtung eine Funktionssoftware zur Steuerung und Erfassung eines Entlade- und Ladevorgangs, eine bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle, insbesondere zur Datenfernübertragung beispielsweise über Internet, Funk, Mobilfunk und/oder Festnetzkommunikation, ein Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, einen integrierten Diagnose-Tester und einen Datenspeicher.
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Vorteilhafterweise sind die genannten Komponenten, d. h. die Funktionssoftware zur Steuerung und Erfassung des Entlade- und Ladevorgangs, die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle, das Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, der Diagnose-Tester und der Datenspeicher in einem Steuergerät der stationären Energiespeichervorrichtung integriert.
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Die erfindungsgemäße stationäre Energiespeichervorrichtung, auch als Heim-Energiespeicher bezeichnet, kann in privaten Haushalten und/oder im gewerblichen Bereich verwendet werden. Mittels der erfindungsgemäßen stationären Energiespeichervorrichtung, insbesondere bei deren Anbindung über die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle an eine Datenbank, insbesondere an eine Datenbank eines Herstellers von Elektrofahrzeugen und/oder Plug-in-Hybridfahrzeugen, können beispielsweise die im Folgenden genannten Anwendungen ermöglicht werden.
- - Es kann eine Ferndiagnose der stationären Energiespeichervorrichtung, insbesondere ihres Energiespeichers, durch die Übertragung von Diagnosedaten durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil dass für eine Erstanalyse in einem Fehlerfall kein Servicetechniker einer Herstellerfirma vor Ort sein muss.
- - Ein Besitzer, welcher sein Fahrzeug kohlenstoffdioxidneutral laden will, kann schon während einer Fahrt über einen Fehlerzustand seiner stationären Energiespeichervorrichtung informiert werden, indem die relevanten Informationen an das Fahrzeug übermittelt und zur Anzeige gebracht werden.
- - Es wird eine Aktualisierung von Betriebssoftware der stationären Energiespeichervorrichtung über die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle ermöglicht. Dies stellt eine Versorgung mit nachträglichen Softwareverbesserungen ohne einen Einsatz eines Servicetechnikers vor Ort sicher.
- - Es wird eine Produktbewährung des einzelnen Produkts, d. h. der stationären Energiespeichervorrichtung ermöglicht, insbesondere eine individuelle Dokumentation. Durch eine Übertragung und Dokumentation eindeutiger Merkmale in einer Datenbank im Kontext zu Besitzerdaten können potentielle Rückrufe und/oder Aktionierungen und/oder Aktualisierungen und/oder Software-Updates besser gesteuert werden. Eindeutige Merkmale steuerungsrelevanter Komponenten und einzelner Energiespeicherzellen sind beispielsweise eine Seriennummer, eine Hardware-Sachnummern, ein Produktionsdatum, eine Softwareversionen und/oder eine Softwaresachnummer. Dies bietet die Möglichkeit einer Datenerhebung von Fehlern und eine Ableitung von Trends durch eine Datenbankauswertung und die Möglichkeit einer Eingrenzung betroffener Chargen, beispielsweise durch Überprüfung physikalischer Merkmale, zum Beispiel Spannung- oder Temperaturverläufe, oder durch Fehlerbilder von Energiespeicherzellen, erfassbar via Fehlerspeichereinträge, anderer stationärer Energiespeichervorrichtungen im Kontext einer ganz bestimmten Charge.
- - Es wird eine Ausweisung und Nutzung von privaten und/oder gewerblichen mit regenerativen Energien geladenen Energiespeichern als kohlenstoffdioxidneutrale Lademöglichkeiten für Fahrzeugbesitzer durch die ermittelten Positionen ermöglicht. Mit Hilfe von Abrechnungssystemen kann so beispielweise kohlenstoffdioxidneutrale Ladeenergie in kWh-Einheiten verkauft werden. Beispielsweise kann der Besitzer der jeweiligen stationären Energiespeichervorrichtung seinen Energiespeicher für eine Ladeanbieter-Funktion mit umweltfreundlichem Strom in der Datenbank freischalten. Der Besitzer der stationären Energiespeichervorrichtung kann somit zum Ladeanbieter von kohlenstoffdioxidneutralem Strom werden und seinen Ladeanschluss beispielsweise gegen ein Entgelt auch Fremdnutzern zur Verfügung stellen.
- - Es kann ein Bedien- und Anzeigekonzept vorgesehen sein, welches dem Besitzer der stationären Energiespeichervorrichtung auf einem Ausgabegerät, beispielsweise auf einem Mobiltelefon (mittels einer App), über eine Internetseite und/oder auf einem fahrzeuginternen Display, einen aktuellen Ladestatus und/oder einen Aktualisierungsstatus und/oder einen Wartungsstatus und/oder einen Energieinhalt und eine zugehörige zeitabhängige Bilanz eines Energiedurchsatzes und/oder einen Funktionsstatus anzeigen kann.
- - Es wird eine quantitative Datenerhebung von Plug-in-Hybrid- und Elektrofahrzeugen und/oder deren Fahrern, welche die stationäre Energiespeichervorrichtung als kohlenstoffdioxidneutrale Lademöglichkeit nutzen, über eine Datenbankauswertung ermöglicht. Des Weiteren ist eine regionsbezogene Datenerhebungs- und Bilanzierungsmöglichkeit kohlenstoffdioxidneutral erzeugter und genutzter Energie aller im Zielgebiet befindlichen stationären Energiespeichervorrichtungen über Geofencing möglich.
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Unter einem Plug-in-Hybridfahrzeug wird insbesondere ein mittels einer externen elektrischen Energiequelle ladbares Hybridfahrzeug verstanden, auch als Steckdosenhybridfahrzeug oder PHEV (plug-in hybrid electric vehicle) bezeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Architektur eines Gesamtkonzepts einer stationären Energiespeichervorrichtung und deren Betrieb und Nutzung,
- 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs einer Diagnose eines Produktbewährungsereignisses und/oder einer Trendermittlung,
- 3 eine schematische Darstellung eines Ablaufs einer Diagnose einer Fehlfunktion einer stationären Energiespeichervorrichtung, und
- 4 eine schematische Darstellung eines standortbasierten Anbieterauswahl- und Anzeigekonzepts für Ladeanbieter umweltfreundlichen Stroms zur Etablierung eines privaten kohlenstoffdioxidneutralen Stromanbietermarkts.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Architektur eines Gesamtkonzepts einer stationären Energiespeichervorrichtung 1 und deren Betrieb und Nutzung.
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Eine Anwendung stationärer Energiespeicher 2, um kohlenstoffdioxidneutrale Ladevorgänge insbesondere für als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, insbesondere Plug-in-Hybridfahrzeug, ausgebildete Fahrzeuge 5 durch regenerativ erzeugte und zwischengespeicherte elektrische Energie zu ermöglichen, ist ein zentrales Zukunftsthema der Elektromobilität und der Energiewende. Hierzu ist es vorteilhaft, dass der stationäre Energiespeicher 2 eine Datenübertragungsschnittstelle aufweist, um eine Datenübertragung zum Beispiel über Festnetzkommunikation, Internet, Funk und/oder Mobilfunk, beispielsweise über WLAN, Ethernet, GSM, 3G, LTE, UMTS und/oder 4G, zu ermöglichen.
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Mit der im Folgenden beschriebenen Lösung werden Wartungs-, Diagnose- und Nutzungsmöglichkeiten eines privaten oder gewerblichen stationären Energiespeichers 2 mit einer Datenübertragungsschnittstelle, insbesondere über Internet, vereinfacht. Hierzu wird der stationäre Energiespeicher 2 mit einem Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, beispielsweise mit einem GPS-Chip/Modul, und mit einer Diagnoseintelligenz ausgestattet, um den stationären Energiespeicher 2 auch orten zu können und in Geofencing-Anwendungen zu nutzen und des Weiteren auch Diagnoseabläufe analog zu Fahrzeugen 5 nutzen zu können.
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Durch eine Anbindung/Integration von stationären Energiespeichern 2 an eine Datenbank, welche einem Hersteller der stationären Energiespeicher 2 sowohl das Tätigen kundenzuordnungsbarer Services und/oder kundenindividueller Anwendungen als auch das Tätigen so genannter Flottenanwendungen erlaubt, d. h. Anwendungen, welche für alle stationären Energiespeicher 2 des Herstellers gleich sind, lassen sich neue kundenerlebbare Funktionen, neue Geschäftsmodelle und neue Wartungsabläufe entlang der kohlenstoffdioxidneutralen elektrischen Energiespeicherung etablieren.
- - Beispielsweise wird eine vollständige Integration des stationären Energiespeichers 2 als ein zugehöriges fahrzeugexternes intelligentes System in After-Sales-Prozesse eines als Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 5 ohne eine notwendige Vor-Ort-Präsenz eines Servicetechnikers für die Diagnose ermöglicht, mit einem Bedien- und Anzeigekonzept für den Kunden als auch den Hersteller.
- - Es wird eine Einbindung des privat genutzten stationären Energiespeichers 2 in die Bedien- und Anzeigeumgebung des Fahrzeugs 5 ermöglicht, um den Überblick über eine zur Verfügung stehende kohlenstoffdioxidneutrale elektrische Energiemenge zu erhalten und um bidirektional einen Ladevorgang mit explizit zur Verfügung stehender kohlenstoffdioxidneutraler elektrischer Energie zu steuern.
- - Es wird eine Etablierung eines privaten Stromanbietermarktes von kohlenstoffdioxidneutral erzeugtem Strom zur Ladung von als Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugen 5 mit Hilfe von Positionsdaten der stationären Energiespeicher 2, beispielsweise über so genannte GPS-Tags, in einer Datenbank ermöglicht.
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Um dies zu ermöglichen, ist eine stationäre Energiespeichervorrichtung 1 vorgesehen, welche den stationären Energiespeicher 2, insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher 2, zur Speicherung elektrischer Energie umfasst. Diese stationäre Energiespeichervorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Funktionssoftware zur Steuerung und Erfassung eines Entlade- und Ladevorgangs, zweckmäßigerweise inklusive einer entsprechenden Einheit zur Steuerung und Erfassung des Entlade- und Ladevorgangs, welche mittels der Funktionssoftware betrieben wird, sowie die, insbesondere bidirektional ausgebildete, Datenübertragungsschnittstelle, welche insbesondere zur Datenfernübertragung beispielsweise über Internet, Funk, Mobilfunk und/oder Festnetzkommunikation dient, und des Weiteren ein Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, beispielsweise ein GPS-Modul, eine Diagnoseintelligenz in Form eines, insbesondere integrierten, Diagnose-Testers und einen, insbesondere integrierten, Speicher, insbesondere Datenspeicher. Der Diagnose-Tester ist zweckmäßigerweise als eine Diagnosetesteinheit zur Durchführung einer oder mehrerer verschiedener Diagnosen, insbesondere bezüglich eines Zustands und/oder einer Funktionsfähigkeit des Energiespeichers 2, ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass alle fünf genannten Funktionen in einem einzelnen Steuergerät 3 der stationären Energiespeichervorrichtung 1 untergebracht sind. D. h. vorteilhafterweise sind die genannten Komponenten, d. h. die Funktionssoftware zur Steuerung und Erfassung des Entlade- und Ladevorgangs, die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle, das Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, der Diagnose-Tester und der Datenspeicher in dem Steuergerät 3 der stationären Energiespeichervorrichtung 1 integriert. Das Steuergerät 3 dient dabei insbesondere zum Steuern und/oder Regeln eines Betriebs und/oder von Funktionen und/oder Anwendungen der stationären Energiespeichervorrichtung 1, insbesondere des Energiespeichers 2.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhafterweise eine öffentliche positionsbasierte, beispielsweise GPS-basierte, Nutzer- und Anbieterdatenbank von stationären Energiespeichervorrichtungen 1 vorgesehen, in welcher die stationären Energiespeichervorrichtungen 1 mit ihrer jeweiligen Position, welche insbesondere mittels des globalen Navigationssatellitensystems ermittelt wurde, verzeichnet sind.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhafterweise eine kundenbezogene Datenbank mit relevanten technischen Produktbewährungsdaten, Diagnosedaten und Betriebsdaten der im Besitz befindlichen stationären Energiespeichervorrichtungen 1 vorgesehen.
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Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise ein Bedien- und Anzeigekonzept, beispielsweise über Mobiltelefon, zum Beispiel über eine App und/oder über eine Internetseite und/oder ein fahrzeuginternes Display vorgesehen, welches eine Bereitstellung der Informationen und kundensteuerbaren Services auf Basis der Datenbankinhalte ermöglicht.
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Die stationäre Energiespeichervorrichtung 1, auch als Heim-Energiespeicher bezeichnet, kann in privaten Haushalten und/oder im gewerblichen Bereich verwendet werden. Mittels der stationären Energiespeichervorrichtung 1, insbesondere bei deren Anbindung über die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle an eine Datenbank, insbesondere an eine Datenbank eines Herstellers von als Elektrofahrzeug und/oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugen 5, können beispielsweise die im Folgenden genannten Anwendungen ermöglicht werden.
- - Es kann eine Ferndiagnose der stationären Energiespeichervorrichtung 1, insbesondere ihres Energiespeichers 2, durch die Übertragung von Diagnosedaten durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil dass für eine Erstanalyse in einem Fehlerfall kein Servicetechniker einer Herstellerfirma vor Ort sein muss.
- - Ein Besitzer, welcher sein Fahrzeug 5 kohlenstoffdioxidneutral laden will, kann schon während einer Fahrt über einen Fehlerzustand seiner stationären Energiespeichervorrichtung 1 informiert werden, indem die relevanten Informationen an das Fahrzeug 5 übermittelt und zur Anzeige gebracht werden.
- - Es wird eine Aktualisierung von Betriebssoftware der stationären Energiespeichervorrichtung 1 über die bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle ermöglicht. Dies stellt eine Versorgung mit nachträglichen Softwareverbesserungen ohne einen Einsatz eines Servicetechnikers vor Ort sicher.
- - Es wird eine Produktbewährung des einzelnen Produkts, d. h. der stationären Energiespeichervorrichtung 1 ermöglicht, insbesondere eine individuelle Dokumentation. Durch eine Übertragung und Dokumentation eindeutiger Merkmale in einer Datenbank im Kontext zu Besitzerdaten können potentielle Rückrufe und/oder Aktionierungen und/oder Aktualisierungen und/oder Software-Updates besser gesteuert werden. Eindeutige Merkmale steuerungsrelevanter Komponenten und einzelner Energiespeicherzellen sind beispielsweise eine Seriennummer, eine Hardware-Sachnummer, ein Produktionsdatum, eine Softwareversion und/oder eine Softwaresachnummer. Dies bietet die Möglichkeit einer Datenerhebung von Fehlern und eine Ableitung von Trends durch eine Datenbankauswertung und die Möglichkeit einer Eingrenzung betroffener Chargen, beispielsweise durch Überprüfung physikalischer Merkmale, zum Beispiel Spannung- oder Temperaturverläufe, oder durch Fehlerbilder von Energiespeicherzellen, erfassbar via Fehlerspeichereinträge, anderer stationärer Energiespeichervorrichtungen 1 im Kontext einer ganz bestimmten Charge.
- - Es wird eine Ausweisung und Nutzung von privaten und/oder gewerblichen mit regenerativen Energien geladenen Energiespeichern 2 als kohlenstoffdioxidneutrale Lademöglichkeiten für Fahrzeugbesitzer durch die ermittelten Positionen ermöglicht. Mit Hilfe von Abrechnungssystemen kann so beispielweise kohlenstoffdioxidneutrale Ladeenergie in kWh-Einheiten verkauft werden. Beispielsweise kann der Besitzer der jeweiligen stationären Energiespeichervorrichtung 1 seinen Energiespeicher 2 für eine Ladeanbieter-Funktion mit umweltfreundlichem Strom in der Datenbank freischalten. Der Besitzer der stationären Energiespeichervorrichtung 1 kann somit zum Ladeanbieter von kohlenstoffdioxidneutralem Strom werden und seinen Ladeanschluss beispielsweise gegen ein Entgelt auch Fremdnutzern zur Verfügung stellen.
- - Es kann ein Bedien- und Anzeigekonzept vorgesehen sein, welches dem Besitzer der stationären Energiespeichervorrichtung 1 auf einem Ausgabegerät, beispielsweise auf einem Mobiltelefon (mittels einer App), über eine Internetseite und/oder auf einem fahrzeuginternen Display, einen aktuellen Ladestatus und/oder einen Aktualisierungsstatus und/oder einen Wartungsstatus und/oder einen Energieinhalt und eine zugehörige zeitabhängige Bilanz eines Energiedurchsatzes und/oder einen Funktionsstatus anzeigen
kann.
- - Es wird eine quantitative Datenerhebung von als Plug-in-Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Fahrzeugen 5 und/oder deren Fahrern, welche die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 als kohlenstoffdioxidneutrale Lademöglichkeit nutzen, über eine Datenbankauswertung ermöglicht. Des Weiteren ist eine regionsbezogene Datenerhebungs- und Bilanzierungsmöglichkeit kohlenstoffdioxidneutral erzeugter und genutzter Energie aller im Zielgebiet befindlichen stationären Energiespeichervorrichtungen über Geofencing möglich.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser stationären Energiespeichervorrichtung 1 sowie deren Betrieb und Nutzung. Die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 umfasst den elektrochemischen Energiespeicher 2, welcher beispielsweise elektrochemische Einzelzellen aufweist, die gleich oder ähnlich ausgebildet sind wie Einzelzellen von Traktionsbatterien in als Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugen 5. Beispiele solcher Einzelzellen sind Lithium-Ionen-Einzelzellen oder Nickel-Metallhydrid-Einzelzellen. Des Weiteren umfasst die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 das Steuergerät 3, welches die Funktionssoftware zur Steuerung und Erfassung des Entlade- und Ladevorgangs, die bidirektionale Datenschnittstelle, das beispielsweise als GPS-Modul ausgebildete Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels des globalen Navigationssatellitensystems, die Diagnoseintelligenz in Form des integrierten Diagnose-Testers und den integrierten Datenspeicher beinhaltet.
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Die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 ist, vorteilhafterweise über das Stromnetz einer Immobilie 6, in welcher sie angeordnet ist, mit einer Ladeschnittstelle 4 gekoppelt, beispielsweise mit einer induktiven oder konduktiven Ladeschnittstelle 4, um einen Ladebetrieb für ein als Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 5 zu ermöglichen, so dass es vorteilhafterweise kohlenstoffdioxidneutral geladen werden kann. Das Fahrzeug 5 weist ebenfalls eine bidirektionale Datenübertragungsschnittstelle und ein beispielsweise als GPS-Modul ausgebildetes Positionsbestimmungsmodul zur Positionsbestimmung mittels des globalen Navigationssatellitensystems auf.
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Die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 ist beispielsweise in einer Immobilie 6 angeordnet und vorteilhafterweise mit einer Energieerzeugungseinheit 7 zur Erzeugung regenerativer Energie gekoppelt, mit welcher der Energiespeicher 2 der stationären Energiespeichervorrichtung 1 geladen werden kann. Diese Energieerzeugungseinheit 7 ist beispielsweise als eine solarelektrische Anlage ausgebildet, welcher auf der Immobilie 6 angeordnet ist.
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Des Weiteren ist ein Server 8 mit der Datenbank zur Verwaltung, Steuerung und Ausführung aller Dateninteraktionen zwischen Nutzer, Fahrzeug 5 und stationärer Energiespeichervorrichtung 1 vorgesehen.
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Zwischen Fahrzeug 5, stationärer Energiespeichervorrichtung 1, Server 8 und Nutzer ist eine bidirektionale Datenverbindung 9 vorgesehen. Vorteilhafterweise ist der Server 8 über diese bidirektionale Datenverbindung 9 mit einer Mehrzahl solcher stationären Energiespeichervorrichtungen 1 verbunden, wie in 2 gezeigt, d. h. mit mehreren weiteren stationären Energiespeichervorrichtungen 14.
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Mindestens ein Bedien- und Anzeigeelement 10 oder mehrere solcher Bedien- und Anzeigeelemente 10 ist/sind jeweils im Fahrzeug 5 oder als Mobilgerät zur Interaktion mit dem Nutzer vorgesehen. In den 1 bis 3 ist jeweils ein im Fahrzeug 5 integriertes Bedien- und Anzeigeelement 10 dargestellt, welches mit dem Fahrzeug 5 verbunden ist, und ein weiteres Bedien- und Anzeigeelement 10 dargestellt, welches ein mobiles Bedien- und Anzeigeelement 10 und daher vom Fahrzeug 5 unabhängig ist.
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Des Weiteren sind Datenanalyse und Monitoring 10 durch Service und Vertrieb zur Vereinfachung und Unterstützung des Herstellers bei Serviceanwendungen und/oder Aktionierungen und/oder Kundenpflege vorgesehen.
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Anhand 2 wird im Folgenden ein Ablauf einer Diagnose eines Produktbewährungsereignisses und/oder einer Trendermittlung 12 beschrieben.
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Energiespeicher 2 auf Lithiumbasis reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen sowie auf Überspannung und Unterspannung. Derartige Betriebszustände sind nicht nur abträglich für eine Lebensdauer des als Lithium-Batterie ausgebildeten Energiespeichers 2, sondern können beispielsweise aufgrund eines so genannten Thermal Runaway auch Gefahren bergen, beispielsweise in Form eines Brennens oder einer Explosion der Lithium-Batterie.
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Daher weisen Energiespeicher
2 vorteilhafterweise ein Batterie-Management-System auf, wie es beispielsweise die der
DE 10 2008 063 136 A1 beschrieben ist. Mittels des Batterie-Management-Systems können mittels geeigneter Mess- und Regeleinrichtungen nicht nur Diagnosefunktionen bereitgestellt werden, sondern auch eine Ladungs- und Entladungssteuerung unter Berücksichtigung einzuhaltender Ladeschluss- und Entladeschlussspannungen.
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Wie bei anderen mechanischen und elektronischen Komponenten im Automobilbereich gibt es aber auch bei Energiespeicherzellen produktionsbedingte Fehlermöglichkeiten, Unterschiede in der Endproduktqualität bedingt durch eine zugrunde liegende Rohstoffchargen und deren Verarbeitung und generell konzeptionell bedingte Fehler, die erst nach Markteinführung entdeckt werden. Hier kann mit Hilfe individuell übertragener Produktmerkmale im Kontext zu den ausgelesenen physikalischen Größen und Fehlerspeichereinträgen eine vollumfängliche Datenerhebung getätigt werden. Dadurch kann die Trendermittlung 12 durch Analyse der erfassten Daten aller stationären Energiespeichervorrichtungen 1, 14, die einer Charge zugeordnet werden können, und eine Weiterleitung der Trendermittlung 12 an einen Kundensupport 13 erfolgen. Dadurch kann, falls möglich, präventiv durch ein Softwareupdate eingegriffen werden. Alternativ oder zusätzlich kontaktiert der Kundensupport 13 und/oder Service direkt die betroffenen Kunden zur weiteren Maßnahmensteuerung.
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Im Folgenden wird ein technisches Beispiel beschrieben: Durch eine Auswertung der einzelnen Fehlerbilder zeigt sich zwei Jahre nach Markteinführung ein Trend, dass eine steigende Anzahl von Zellspannungsdrift-Fehlern auftreten. Diese werden durch Fehlerspeichereintrag und Diagnosefunktion an die Datenbank des Servers 8 übertragen. Durch die ebenfalls übertragenen eindeutigen Produktmerkmale, beispielweise eine Seriennummer, eine Hardware-Sachnummer und/oder ein Produktionsdatum und zuvor ermittelte Spannungsverläufe der defekten Einzelzellen kann explizit die Charge der Einzelzellen identifiziert werden und es kann ein Entlade- und Ladezyklusbereichswert identifiziert werden, zu welchem der Fehler gewöhnlicher Weise auftritt.
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Dies bietet die Möglichkeiten, die Fehlerursache bei einem Lieferanten schneller einzugrenzen und nachhaltig abzustellen, den Kunden vor Eintritt des Fehlerfalls über eine Aktionierung, beispielsweise einen Austausch der stationären Energiespeichervorrichtung 1 oder von deren Energiespeicher 2 über das Bedien- und Anzeigeelement 10 zu informieren, beispielsweise durch die Mitteilung: „Es liegt eine Information zu Ihrem Heimenergiespeicher vor“, und Schadensersatzansprüche aus quantitativer Sicht durch eine Einzelfalldokumentation vor Gericht, gegenüber dem Lieferanten, einfacher geltend zu machen.
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Im Folgenden wird ein Ablauf eines Softwareupdates beschrieben. Über die bidirektionale Datenschnittstelle der stationäre Energiespeichervorrichtung 1, welche über eine gesicherte Internetverbindung, beispielsweise VPN, als bidirektionale Datenverbindung 9 mit dem Server 8, auch als Backend bezeichnet, verbunden ist, wird die Kommunikation mit der stationären Energiespeichervorrichtung 1 aufgebaut.
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Analog dem Werkstattprozess wird überprüft, ob aktuellere Softwareversionen zur Steuerung des Energiespeicher-Ladevorgangs und -Entladevorgangs verfügbar sind oder ob aktuellere Softwareversionen mit neuen Softwarefunktionen verfügbar sind. Dies geschieht über eine Datenabfrage des Steuergeräts 3 der stationären Energiespeichervorrichtung 1, welches die integrierte Diagnosefunktionalität besitzt, wie oben bereits beschrieben.
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Anhand der identifikationsrelevanten Daten der stationären Energiespeichervorrichtung 1 wird der Server 8 die aktuelle Software explizit bereitstellen. Identifikationsrelevante Daten können sein: Hardware-Sachnummer(n) und / oder Seriennummer(n) und / oder Software-Sachnummer(n) und / oder Softwareversionsnummern(n) und / oder Lieferumfangs-Sachnummer(n). Liegen neue Daten vor, wird der Kunde über das mobile Bedien- und Anzeigeelement 10 und/oder das im Fahrzeug 5 integrierte Bedien- und Anzeigeelement 10, zum Beispiel über eine so genannte Headunit und/oder ein Kombiinstrument des Fahrzeugs 5, informiert, dass eine Funktionsaktualisierung bzw. die Softwareaktualisierung möglich ist, und es wird dessen explizite Einwilligung erbeten.
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Wird die Einwilligung erteilt, kann die Datenübermittlung starten und die Software wird in Form von einzelnen Datenpaketen empfangen und im Datenspeicher des Steuergeräts 3 zwischengespeichert. Die Absicherung der Datenübertragung zwischen Server 8 und der stationären Energiespeichervorrichtung 1 wird beispielsweise über einen Algorithmus, der eine Prüfsumme bildet, gestaltet.
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Wenn die Datenübertragung vom Server 8 zum Steuergerät 3 beendet ist, folgt eine interne Überprüfung der Prüfsumme. Bei erfolgreicher Überprüfung kann der Programmiervorgang gestartet werden.
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Analog eines externen Testers wird nach dem Ende des Programmiervorgangs der Status durch den integrierten Diagnose-Tester geprüft. Bei einem nicht erfolgreichen Programmiervorgang muss ein erneuter Versuch möglich sein und auch der Datenübertragungsvorgang bei falscher Prüfsummenberechnung vom Server 8 an die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 muss jederzeit wiederholbar sein.
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Bei erfolgreichem Versuch werden die neuen Softwaredatenstände an den Server 8 übertragen und in der zentralen Datenbank dokumentiert, worüber der Kunde informiert wird. Der Kunde wird vorteilhafterweise über eine App auf dem mobilen Bedien- und Anzeigeelement 10 und/oder über das Bedien- und Anzeigeelement 10 im Fahrzeug 5, beispielsweise über die Headunit oder das Kombiinstrument, über die enthaltenen Neuerungen der Software informiert, beispielsweise durch die Anzeige „Die neue Software beinhaltet eine Verbesserung der Temperaturregelung zur Erhöhung der Lade- und Entladezyklenzahl ihres Energiespeichers“.
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Anhand 3 wird im Folgenden ein Ablauf einer Diagnose einer Fehlfunktion der stationären Energiespeichervorrichtung 1 beschrieben. Über die bidirektionale Datenschnittstelle, welche über die gesicherte Internetverbindung, beispielsweise VPN, als bidirektionale Datenverbindung 9 mit dem auch als Backend bezeichneten Server 8 verbunden ist, wird die Kommunikation mit der stationären Energiespeichervorrichtung 1 aufgebaut. Analog dem Werkstattprozess wird mittels des integrierten Diagnose-Testers überprüft, ob Fehlfunktionen zur Setzung und/oder Speicherung von Fehlerspeichereinträgen, sogenannte DTCs (Diagnostic Trouble Codes), geführt haben und ob die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 noch voll oder nur eingeschränkt funktionsfähig ist. D. h. es erfolgt eine Fehlererfassung 15 durch Analyse der erfassten Diagnosedaten und eine Weiterleitung des Fehlers und der Kundendaten an den Service und/oder Kundensupport 13.
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Liegt eine Fehlfunktion vor, wird der Kunde ebenfalls explizit über den Zustand der stationären Energiespeichervorrichtung 1 informiert. Beispielsweise tritt der Service und/oder Kundensupport 13 zur weiteren telefonischen Maßnahmensteuerung direkt in Interaktion mit dem Kunden und/oder der Kunde wird über das mobile Bedien- und Anzeigeelement 10 und/oder das Bedien- und Anzeigeelement 10 im Fahrzeug 5, beispielsweise über die Headunit oder das Kombiinstrument, informiert. Gleichzeitig wird über den Server 8 eine geeignete Abhilfemaßnahme ermittelt und dem Kunden direkt angeboten, zum Beispiel durch die Mitteilung „Der Austausch ihres Heimenergiespeichers muss vorgenommen werden. Im Rahmen unserer Gewährleistung wird dies für Sie kostenneutral getätigt. Unsere Servicemitarbeiter setzen sich in den nächsten Stunden mit Ihnen telefonisch für eine Terminvereinbarung in Verbindung“.
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Anhand 4 wird im Folgenden ein Ablauf einer standortbasierten Anbieterauswahl- und Anzeigekonzeptdarstellung für Ladeanbieter umweltfreundlichen Stroms zur Etablierung eines privaten Stromanbietermarktes beschrieben. Bei dieser Ausführungsform kann der Besitzer der jeweiligen stationären Energiespeichervorrichtung 1 freiwillig seinen privaten Ladeanschluss für Dritte als kohlenstoffdioxidneutrale Lademöglichkeit ausweisen, d. h. er wird Stromanbieter SA für Stromkunden SK, die ihr Fahrzeug 5 laden möchten.
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Hierzu kann die stationäre Energiespeichervorrichtung 1 beispielsweise auf einem so genannten Community Marktplatz von als Elektrofahrzeug oder Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugen 5 durch Geofencing gebucht werden. Der Server 8 mit Datenbank zur Verwaltung, Steuerung und Ausführung aller Dateninteraktionen zwischen Nutzer, Fahrzeug 5 und stationärer Energiespeichervorrichtung 1 stellt hierbei auch ein Abrechnungssystem und ein Anzeigekonzept mit mittels des globalen Navigationssatellitensystems erfassten Positionsdaten, beispielsweise so genannten GPS-Tags, der stationären Energiespeichervorrichtungen 1 bereit.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es des Weiteren möglich, dass der jeweilige Stromanbieter SA einen Preis je kWh Strom oder einen Preis für eine bestimmte Ladeenergiemenge selbst bestimmt und beispielsweise auch tagesaktuell ändert. Der Besitzer der jeweiligen stationären Energiespeichervorrichtung 1 wird somit zum Ladeanbieter, d. h. zum Stromanbieter SA, von kohlenstoffdioxidneutralem Strom und stellt seinen Ladeanschluss gegen ein Entgelt auch Fremdnutzern zur Verfügung, welche dann seine Stromkunden SK werden können.
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Als vorteilhafte Ausführungsform wird die GPS-Variante Assisted-GPS (A-GPS) genutzt. So können auch stationäre Energiespeichervorrichtungen 1, welche für einen Inselbetrieb gedacht sind, über den Community-Marktplatz auswählbar sein.
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Über die Datenschnittstelle, beispielsweise mittels GSM, 3G, LTE, UMTS, 4G, und mittels des beispielsweise als GPS-Modul ausgebildeten Positionsbestimmungsmoduls können somit auch stationäre Energiespeichervorrichtungen 1 erfasst und diagnostiziert und für die Strom- und Ladeanbieterfunktion genutzt werden, ohne in der Datenbank eine konkrete Adresse für deren Position, beispielsweise für den GPS-Tag, zu benötigen. Beispiele hierfür sind entlegene Berghütten oder Gebiete, die noch nicht an Stromnetze angeschlossen sind. Als regulärer Anwendungsfall wird aber der netzgekoppelte, reguläre Betrieb mit einer WLAN- oder Ethernet-Datenschnittstelle und beispielsweise als GPS-Modul ausgebildetem Positionsbestimmungsmodul in einer erschlossenen Region angesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- stationäre Energiespeichervorrichtung
- 2
- Energiespeicher
- 3
- Steuergerät
- 4
- Ladeschnittstelle
- 5
- Fahrzeug
- 6
- Immobilie
- 7
- Energieerzeugungseinheit
- 8
- Server
- 9
- Datenverbindung
- 10
- Bedien- und Anzeigeelement
- 11
- Datenanalyse und Monitoring
- 12
- Trendermittlung
- 13
- Kundensupport
- 14
- weitere stationäre Energiespeichervorrichtung
- 15
- Fehlererfassung
- SA
- Stromanbieter
- SK
- Stromkunde
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008063136 A1 [0002, 0034]