DE102017127302A1 - Charging an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Steuern des Ladens eines Elektrofahrzeuges (4) aus einem Ladegerät (2), das an ein elektrisches AC-Versorgungsnetz (6) angeschlossen ist, beschrieben, wobei eine aktuelle Ist-Netzfrequenz (F-a) des elektrischen Versorgungsnetzes (6) erfasst wird, ein Komfortwert (K) spezifiziert wird, der sich auf eine zulässige Verlängerung einer Ladedauer (t-ch-max) bezieht, während des Ladens ein Wert (B) eines Betriebsparameters ermittelt wird, der sich auf einen aktuellen Ladezustand des Elektrofahrzeugs (4) bezieht, und ein vom Ladegerät (2) an das Elektrofahrzeug (4) abgegebener Ladestrom (I-ch) abhängig von der Ist-Netzfrequenz (F-a), dem Werte (B) des Betriebsparameters und dem Komfortwert (K) eingestellt wird. A method is described for controlling the charging of an electric vehicle (4) from a charger (2) which is connected to an electrical AC supply network (6), wherein a current actual mains frequency (Fa) of the electrical supply network (6) is detected, a comfort value (K) is specified, which relates to a permissible extension of a charging duration (t-ch-max), during charging, a value (B) of an operating parameter is determined, which is based on a current state of charge of the electric vehicle ( 4), and a charging current (I-ch) output from the charger (2) to the electric vehicle (4) is set depending on the actual grid frequency (Fa), the values (B) of the operating parameter and the comfort value (K).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladegerät zum Laden eines Elektrofahrzeuges, wobei das Ladegerät aufweist: einen Anschluss an ein elektrisches AC-Versorgungsnetz, einen Abgabepunkt für Ladestrom an das Elektrofahrzeug und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Ladens, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, einen Ladestrom, den das Ladegerät an das Elektrofahrzeug abgibt, einzustellen.The invention relates to a charging device for charging an electric vehicle, the charging device comprising: a connection to an electrical AC supply network, a delivery point for charging current to the electric vehicle and a control device for controlling the charging, wherein the control device is designed to charge a charging current, set the charger to the electric vehicle.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Steuern des Ladens eines Elektrofahrzeuges aus einem Ladegerät, das an ein elektrisches AC-Versorgungsnetz angeschlossen ist, wobei ein Wert eines Betriebsparameters erfasst wird, der einen aktuellen Ladezustand des Elektrofahrzeugs spezifiziert, und unter Berücksichtigung des Wertes des Betriebsparameters an das Elektrofahrzeug Ladestrom abgegeben wird.The invention further relates to a method for controlling the charging of an electric vehicle from a charger connected to an electric AC supply network, wherein a value of an operating parameter is specified, which specifies a current state of charge of the electric vehicle, and taking into account the value of the Operating parameters is delivered to the electric vehicle charging current.
Für elektrische Wechselspannungsversorgungsnetze ist die Netzfrequenz ein wesentlicher Parameter. Im europäischen Versorgungsnetz beträgt der Frequenzsollwert 50 Hz. Bei einem Überangebot an Strom steigt die Ist-Netzfrequenz über diesen Wert, bei einem Unterangebot sinkt sie darunter. Insbesondere mit der zunehmenden Verbreitung von regenerativen Energieerzeugungsanlagen, wie Windkraftwerken oder Solarkraftwerken, steigt der Anteil an Stromerzeugungseinrichtungen, die hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe stark äußeren Einflüssen unterworfen und dementsprechend schlecht steuerbar sind. Ein ausgleichender Eingriff bei steuerbaren Stromerzeugungsanlagen, wie Wasserkraftwerken, Gaskraftwerken etc., ist im Hinblick auf die Verteilungsnetzbelastung und unter Effizienz- und Umweltgesichtspunkten nicht günstig. Man sucht deshalb vermehrt nach Lösungen, in denen lastseitig agiert wird, um die Netzfrequenz zu stabilisieren. Bei solchen Lösungen wird die aktuelle Ist-Netzfrequenz des Versorgungsnetzes erfasst und unter Berücksichtigung dieser Werte vom Versorger das Versorgungsnetz zeitweise abgeschaltet.For electrical AC power grids the mains frequency is an essential parameter. In the European supply network, the frequency setpoint is 50 Hz. In the event of an oversupply of electricity, the actual grid frequency rises above this value; in the case of a sub-supply, it falls below it. In particular, with the increasing use of renewable energy generation systems, such as wind power plants or solar power plants, the proportion of power generation facilities, which are subject to external influences in terms of their power output and are therefore difficult to control increases. A compensatory intervention in controllable power generation plants, such as hydroelectric power plants, gas power plants, etc., is not favorable in terms of the distribution network load and in terms of efficiency and environmental considerations. Therefore, people are increasingly looking for solutions in which the load is acted on to stabilize the grid frequency. In such solutions, the current actual grid frequency of the supply network is detected and, taking these values into account, the utility grid temporarily shuts off the grid.
Es gibt auch Ansätze, dass der Verbraucher seine Last reduziert und steuert, um das Netz zu stabilisieren. Beispiele für eine solche netzstabilisierende Vorgehensweise finden sich in der
Bei den genannten Ansätzen geht man somit davon aus, dass eine kurzzeitige Abschaltung der Energieversorgung aufgrund der Trägheit der thermischen Last toleriert werden kann. Für das Laden von Elektrofahrzeugen, für die man eine größere Verbreitung anstrebt, gilt dies jedoch nicht. Hier wäre dieser Ansatz nachteilig.In the case of the aforementioned approaches, it is therefore assumed that a short-term shutdown of the energy supply can be tolerated due to the inertia of the thermal load. However, this does not apply to the charging of electric vehicles for which a greater spread is desired. Here this approach would be disadvantageous.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeuges und ein verbessertes Ladegerät anzugeben, mit denen ein netzstabilisierender Betrieb ohne Komforteinbußen für den Benutzer realisiert werden kann.The invention is therefore based on the object to provide an improved method for charging an electric vehicle and an improved charger, with which a network stabilizing operation without loss of comfort for the user can be realized.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The invention is defined in the independent claims. The dependent claims relate to preferred developments of the invention.
Beim Verfahren zum Steuern des Ladens eines Elektrofahrzeugs wird ein Ladegerät verwendet, das an ein elektrisches AC-Versorgungsnetz angeschlossen ist. Eine aktuelle Ist-Netzfrequenz des elektrischen Versorgungsnetzes wird erfasst. Weiter wird ein Komfortwert spezifiziert, der eine zulässige Verlängerung einer Ladedauer angibt. Der Begriff „Komfort“ hebt auf ein objektives Verständnis ab. Bei einer längeren Ladedauer ist objektiv gesehen der Komfort des Ladens geringer. Subjektiv kann eine längere Ladedauer aber für einen Benutzer auch ohne Komforteinbußen sein, beispielsweise wenn ihm für das Laden des Elektrofahrzeuges ein längerer Zeitraum, z.B. die ganze Nacht, zu Verfügung steht. Während des Ladens wird ein Wert eines Betriebsparameters ermittelt, der sich auf einen aktuellen Ladezustand des Elektrofahrzeugs bezieht. Hierbei kann es sich um den tatsächlichen Ladegrad oder eine noch fehlende und zu ladende Energiemenge handeln, wenn eine solche aus den verfügbaren Daten ableitbar ist. Es kann sich aber auch um ein indirektes oder direktes Maß für die dem Elektrofahrzeug bereits während des Ladens zugeführte Energiemenge handeln, die sich auch auf den Ladezustand bezieht, z.B. ein Verhältnis von tatsächlicher Dauer, in der Ladestrom abgegeben wurde, zu der Gesamtdauer des bisherigen Ladevorgangs. Ein vom Ladegerät an das Elektrofahrzeug abgegebener Ladestrom wird abhängig von der Ist-Netzfrequenz, dem Wert des Betriebsparameters und dem Komfortwert eingestellt.The method for controlling the charging of an electric vehicle uses a charger connected to an electric AC power supply. A current actual network frequency of the electrical supply network is detected. Furthermore, a comfort value is specified which indicates a permissible extension of a charging duration. The term "comfort" is based on an objective understanding. For a longer charging time, objectively, the comfort of the store is lower. Subjectively, however, a longer charging time can also be without loss of comfort for a user, for example if a longer period of time, for example the whole night, is available to him for charging the electric vehicle. During charging, a value of an operating parameter is determined, which relates to a current state of charge of the electric vehicle. This may be the actual level of charge or a quantity of energy still missing and to be charged, if such is deducible from the available data. However, it may also be an indirect or direct measure of the amount of energy already supplied to the electric vehicle during charging, which also relates to the state of charge, For example, a ratio of actual duration in the charging current was given to the total duration of the previous charging. A charging current supplied by the charger to the electric vehicle is set depending on the actual mains frequency, the value of the operating parameter and the comfort value.
Analog dazu sieht das Ladegerät zum Laden eines Elektrofahrzeugs einen Anschluss an ein elektrisches AC-Versorgungsnetz vor. Weiter verfügt das Ladegerät über einen Abgabepunkt für Ladestrom an das Elektrofahrzeug und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Ladens. Die Steuereinrichtung weist eine Eingabevorrichtung zur Eingabe eines Komfortwerts auf, der sich auf eine zulässige Verlängerung einer Ladedauer bezieht. Die Steuereinrichtung ist weiter ausgebildet, die aktuelle Ist-Netzfrequenz am Anschluss zu erfassen. Weiter ist sie ausgebildet, während des Ladens einen Wert eines Betriebsparameters zu erfassen, der sich auf einen aktuellen Ladezustand des Elektrofahrzeugs bezieht. Die Steuereinrichtung ist schließlich ebenfalls ausgebildet, einen Ladestrom, den das Ladegerät an das Elektrofahrzeug abgibt, unter Berücksichtigung der Ist-Netzfrequenz, des Wertes des Betriebsparameters und des Komfortwerts einzustellen. Das Ladegerät führt also das genannte Verfahren zum Steuern des Ladens des Elektrofahrzeuges aus bzw. ist dazu ausgebildet.Similarly, the charger for charging an electric vehicle provides a connection to an electrical AC supply network. Further, the charger has a discharge point for charging current to the electric vehicle and a control device for controlling the charging. The control device has an input device for inputting a comfort value, which relates to a permissible extension of a charging duration. The control device is further embodied to detect the current actual network frequency at the connection. Further, it is designed to detect a value of an operating parameter during charging, which relates to a current state of charge of the electric vehicle. Finally, the control device is also designed to set a charging current, which the charger delivers to the electric vehicle, taking into account the actual network frequency, the value of the operating parameter and the comfort value. The charger thus carries out the said method for controlling the charging of the electric vehicle or is designed for this purpose.
Die netzfrequenzstabilisierende Wirkung des Verfahrens zum Laden bzw. des Ladegeräts besteht darin, dass abhängig vom Ladezustand und abhängig vom Komfortparameter die Ist-Netzfrequenz bei der Einstellung des Ladestroms mehr oder weniger berücksichtigt wird. Wünscht der Benutzer einen hohen Komfort durch möglichst schnelles Laden, wird dementsprechend auf die netzfrequenzstabilisierende Wirkung des Ladens mehr oder ganz verzichtet. Ist der Benutzer mit einer längeren Ladedauer zufrieden, also einem objektiv niedrigen Komfortwert, fällt die Netzfrequenzstabilisierung hingegen hoch aus. Auf diese Weise kann ein Benutzer ohne aufwendige Programmierungstechniken durch eine einfache Vorgabe des gewünschten Komfortwertes Einfluss darauf nehmen, ob die netzfrequenzstabilisierende Wirkung groß, klein oder nicht vorhanden ist. Für die Berücksichtigung der Ist-Netzfrequenz ist es bevorzugt, einen Schwellwert der Netzfrequenz festzulegen, unterhalb dessen das Ladegerät keinen oder nur einen reduzierten Ladestrom abgibt. Der Schwellwert ist in Ausführungsformen vom gewählten Komfortwert abhängig. Ist ein objektiv hoher Komfortwert vorgegeben, soll also die Ladung möglichst schnell erfolgen, wird der Schwellwert dauerhaft oder zeitweilig so angesetzt, dass eine Ladung auch dann durchgeführt wird, wenn im Versorgungsnetz Strommangel herrscht und die Ist-Netzfrequenz unter dem Frequenzsollwert liegt. Bei einem niedrigen Komfortwert, also einer vom Benutzer tolerierten großen Ladezeitverlängerung, wird der Schwellwert hingegen mindestens zeitweise so gewählt, dass nur zu Zeiten eines Überangebotes an Strom das Elektrofahrzeug geladen wird. Abhängig vom Schwellwert und damit mit steigendem Wert des Komfortparameters nehmen Zeitanteile zu, in denen dem Elektrogerät aus dem Versorgungsnetz Energie zugeführt wird und zugleich die Ist-Netzfrequenz unter dem Frequenzsollwert liegt. Eine Versorgung des Elektrogerätes zu Zeitpunkten, zu denen die Ist-Netzfrequenz unter dem Frequenzsollwert liegt, ist aus Netzfrequenzstabilisierungsgründen eigentlich zu vermeiden. Eine Energieversorgung zu diesen Zeitpunkten hängt vom Wert des Komfortparameters ab.The network frequency stabilizing effect of the method for charging or the charger is that depending on the state of charge and depending on the comfort parameter, the actual grid frequency is more or less taken into account when setting the charging current. If the user wishes a high level of comfort by loading as fast as possible, the net frequency-stabilizing effect of the charging is accordingly more or less dispensed with. If the user is satisfied with a longer charging time, ie an objectively low comfort value, then the mains frequency stabilization is high. In this way, a user without complex programming techniques by a simple specification of the desired comfort value influence on whether the mains frequency stabilizing effect is large, small or not available. For the consideration of the actual network frequency, it is preferable to set a threshold value of the network frequency below which the charger emits no or only a reduced charging current. The threshold value in embodiments depends on the selected comfort value. If an objectively high comfort value is given, ie if the charge is to take place as quickly as possible, the threshold value is set permanently or temporarily so that a charge is carried out even if there is a lack of power in the supply network and the actual mains frequency is below the frequency setpoint. With a low comfort value, that is, a user-tolerated large charging time extension, the threshold is, however, at least temporarily selected so that only at times of oversupply of electricity, the electric vehicle is charged. Depending on the threshold value and thus with the increasing value of the comfort parameter, time shares increase in which the electrical appliance is supplied with energy from the supply network and at the same time the actual mains frequency is below the frequency setpoint. Supplying the electrical appliance at times when the actual mains frequency is below the frequency setpoint is actually to be avoided for mains frequency stabilization reasons. A power supply at these times depends on the value of the comfort parameter.
Der Komfortwert kann beispielsweise die zulässige Ladedauer bis zum Erreichen eines bestimmten Ladegrades, beispielsweise 80 %, 90 % oder 100 % angeben. Hierbei ist in Ausführungsformen keine exakte Kenntnis der Batteriekapazität oder des aktuellen Ladezustandes nötig. Das Verfahren bzw. Ladegerät ist somit auch bei sog. Typ
Eine besonders einfache Realisierung sieht für das Steuern des Ladestroms eine Stellgröße vor, die lediglich ein Ein- und Ausschalten des Elektrogerätes vorgibt. In einer Verfeinerung wird der Steuerung eine Stellgröße vorgegeben, die angibt, welcher Ladestrom zugeteilt werden soll. Anstatt eines Zwei-Punkt-Verhaltens hat die Stellgröße dann ein Proportionalverhalten.A particularly simple implementation provides for the control of the charging current before a manipulated variable, which only specifies a switching on and off of the electrical appliance. In a refinement, the controller is given a manipulated variable which specifies which charge current is to be allocated. Instead of a two-point behavior, the manipulated variable then has a proportional behavior.
Insbesondere bei leistungsstarken Elektrogeräten ist eine dreiphasige Energieversorgung üblich. In solchen Fällen ist es bevorzugt, dass die Stellgröße drei Komponenten enthält, wobei jede Komponente für genau eine der drei Phasen gilt.Especially with high-performance electrical appliances, a three-phase power supply is common. In such cases it is preferred that the manipulated variable contains three components, each component being valid for exactly one of the three phases.
Um dem Benutzer die Auswahl des Komfortwerts möglichst einfach zu gestalten, ist eine Anzeige zweckmäßig, die den gewählten Komfortparameter visualisiert, beispielsweise in einer Stufenanzeige. Eine besonders einfache Bauweise sieht beispielsweise einen Farbcode vor, der z. B. von blau über grün und gelb nach rot wechselt. Die Verlängerung der Ladedauer bezieht sich optional nicht auf die Ladedauer bis zum Vollladen (100 %), sondern bis zum Erreichen eines spezifizierten und optional vom Benutzer einstellbaren Ladegrads, beispielsweise 80 % oder 90 %. Der Wert des Betriebsparameters bezieht sich auf den aktuellen Ladezustand des Elektrofahrzeugs. Bei Elektrofahrzeugen, die eine entsprechende Information über den Ladegrad abgeben, kann der Wert auf die absolute Energiemenge, welche zum gewünschten Aufladen (z.B. Vollladen) des Elektrofahrzeugs nötig ist, abstellen. Er wird dann fortwährend ermittelt, indem von der zu Ladebeginn benötigen Energiemenge diejenige Energiemenge abgezogen wird, die während des Ladens zugeführt wurde. So ist zu jedem Zeitpunkt bekannt, welche Energiemenge noch benötigt wird.In order to make the user the selection of the comfort value as simple as possible, a display is appropriate, which visualizes the selected comfort parameters, for example in a level display. A particularly simple design sees for example, a color code, the z. B. changes from blue to green and yellow to red. The lengthening of the charging time optionally does not refer to the charging time until fully charged (100%), but until reaching a specified and optionally user-adjustable charging level, for example 80% or 90%. The value of the operating parameter refers to the current state of charge of the electric vehicle. In the case of electric vehicles, which provide appropriate information about the charging level, the value of the absolute amount of energy required for the desired charging (eg full charging) of the electric vehicle can be switched off. It is then continuously determined by subtracting from the amount of energy required at the start of charging the amount of energy that was supplied during charging. So it is known at any time, which amount of energy is still needed.
In einigen Ausführungsformen erhält das Ladegerät keine Information vom Elektrofahrzeug über den aktuellen Ladezustand. Dann ist es möglich, dass der Benutzer den Ladegrad des Elektrofahrzeugs, dem beim Beginn des Ladens vorlag, der Steuereinrichtung mitteilt, beispielsweise über eine Eingabeeinrichtung. Gleiches gilt, falls das Elektrofahrzeug nur den Ladegrad, nicht aber die Batteriekapazität mitteilt, so dass die tatsächlich zur Vollladung oder Erreichen eines bestimmten Ladegrades benötigte Energiemenge der Steuereinrichtung bzw. bei der Durchführung des Verfahrens nicht bekannt ist.In some embodiments, the charger receives no information from the electric vehicle about the current state of charge. Then, it is possible for the user to inform the controller of the charging degree of the electric vehicle that was present at the start of charging, for example via an input device. The same applies if the electric vehicle reports only the degree of charge, but not the battery capacity, so that the amount of energy actually required for full charging or reaching a certain charging level of the control device or in the implementation of the method is not known.
Das Verfahren bzw. das Ladegerät kann jedoch auch gänzlich ohne Kenntnis des aktuellen Ladegrades und/oder der Batteriekapazität des Elektrofahrzeuges arbeiten. Die Verlängerung der Ladedauer bezieht sich dann auf einen multiplikativen Faktor, um den sich die Ladedauer gegenüber der Mindestdauer, die bei konstanter Bestromung erreicht würde, verlängert. In solchen Fällen ist es in einer Weiterbildung zweckmäßig, ein Tastverhältnis zu ermitteln. Das Tastverhältnis ist durch den prozentualen Anteil der Ladephasen, in denen ein (z.B. maximaler) Ladestrom abgegeben wurde, zu Phasen in denen kein Ladestrom abgegeben wurde, definiert. Die multiplikative Verlängerung der Ladedauer, die durch den Komfortwert angegeben wurde, entspricht dann dem Kehrwert des Tastverhältnisses. So ist bei einem mittleren Tastverhältnis von 0,5 die Ladedauer gegenüber der technischen Mindestdauer verdoppelt. In Ausführungsformen wird deshalb während des Betriebs des Ladens der Schwellwert so variiert, dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ein mittleres Tastverhältnis erreicht wird, das sich aus dem Kehrwert der durch den Komfortwert spezifizierten Verlängerung der Ladedauer ergibt. Hierfür kann z.B. der Schwellwert abhängig von einer Abweichung zwischen aktuellem und gewünschtem mittlerem Tastverhältnis eingestellt werden oder ab einem gewissen Zeitpunkt im Zeitintervall auf Dauerbestromung geschaltet werden. Auf diese Weise ist dafür Sorge getragen, dass im Wesentlichen die durch den Komfortwert spezifizierte Verlängerung der Ladedauer erreicht wird. Tatsächlich wird sie in den meisten Fällen unterschritten werden, da das Elektrofahrzeug in den seltensten Fällen einen Ladegrad von Null haben wird. Der Begriff „im Wesentlichen“ bezieht sich dabei auch darauf, dass Abweichungen auftreten können, wenn zum Beginn des letzten Intervalls außerordentlich wenig Phasen mit Abgabe von Ladestrom liegen, so dass erst gegen Ende des Intervalls durch eine Dauerbestromung das mittlere Tastverhältnis erreicht wird. In diesem Fall kann es eine geringfügige Verlängerung über den gewünschten Faktor hinaus geben. Diese Abweichung ist umso geringer, umso kürzer man die Zeitintervalle wählt, innerhalb denen der mittlere Tastwert erreicht werden soll. Dieses Prinzip kann auch verwendet werden, wenn mit schwankendem Ladestrom geladen wird. In das Tastverhältnis gehen die Ladephasen dann entsprechend bewertet ein.However, the method or the charger can also work entirely without knowledge of the current charging level and / or the battery capacity of the electric vehicle. The extension of the charging time then refers to a multiplicative factor by which the charging time is prolonged compared to the minimum duration which would be achieved with constant current supply. In such cases, it is useful in a development to determine a duty cycle. The duty cycle is defined by the percentage of charge phases in which a (e.g., maximum) charge current was delivered to phases in which no charge current was delivered. The multiplicative extension of the charging duration indicated by the comfort value then corresponds to the reciprocal of the duty cycle. Thus, with a mean duty cycle of 0.5, the charging time compared to the minimum technical duration doubled. In embodiments, therefore, during operation of the charging, the threshold is varied so as to achieve, within a predetermined time interval, an average duty cycle resulting from the reciprocal of the charging duration specified by the comfort value. For this purpose, e.g. the threshold value can be set as a function of a deviation between the current and the desired average duty cycle, or switched to continuous power supply at a certain time in the time interval. In this way, care is taken that essentially the extension of the charging duration specified by the comfort value is achieved. In fact, it will be undercut in most cases, as the electric vehicle will seldom have a charge of zero. The term "essentially" also refers to the fact that deviations can occur if at the beginning of the last interval extraordinarily few phases with delivery of charge current are, so that only at the end of the interval by a continuous current, the average duty cycle is reached. In this case, there may be a slight extension beyond the desired factor. This deviation is the smaller, the shorter one chooses the time intervals within which the average duty value is to be achieved. This principle can also be used when charging with fluctuating charging current. In the duty cycle, the charging phases are then evaluated accordingly.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist es zweckmäßig, dass ab einem Zeitpunkt nach Beginn der Ladung dauerhaft ein für das Elektrofahrzeug maximal möglicher Ladestrom abgegeben wird. Diese Ausgestaltung ist sowohl bei der Variante mit der Berücksichtig des Tastverhältnisses zweckmäßig, als auch bei Versionen, in denen die Batteriekapazität und/oder der Ladegrad bekannt sind. Der Zeitpunkt, ab dem der maximal mögliche Ladestrom dauerhaft abgegeben wird, ist letztlich durch den Komfortwert bestimmt. Er liegt genau dann vor, wenn die verbleibende Ladezeit gerade noch ausreicht, mit Dauerbestromung einen gewünschten Ladeschlusszustand zu erreichen. Zur Einleitung solcher Dauerbestromungsphasen kann beispielsweise der Schwellwert für die Netzfrequenz auf einen Wert gesetzt werden, der unterhalb des zulässigen Schwankungsbereichs für die Netzfrequenz liegt. Auf diese Weise wird automatisch eine Dauerbestromung erreicht. Der Zeitpunkt kann insbesondere abhängig von der bislang zugeführten Energiemenge gewählt werden.In a further development of the method, it is expedient that, starting from a point in time after the start of the charge, a charging current which is as large as possible for the electric vehicle is delivered permanently. This embodiment is useful both in the variant with the consideration of the duty cycle, as well as in versions in which the battery capacity and / or the degree of charge are known. The time from which the maximum possible charging current is permanently delivered is ultimately determined by the comfort value. It is present if and only if the remaining charging time is just sufficient to achieve a desired end-of-charge state with continuous current. To initiate such continuous power phases, for example, the threshold value for the network frequency can be set to a value which is below the permissible range of fluctuation for the network frequency. In this way, a continuous power is automatically achieved. The time can be chosen in particular depending on the previously supplied amount of energy.
Die oben geschilderten Varianten für das Verfahren zum Laden betreffen natürlich gleichermaßen das Ladegerät, welches insbesondere als Ladesäule ausgebildet sein kann. Das Ladegerät ist dann so ausgebildet, das es während des Ladens das beschriebene Verfahren ausführt.Of course, the above-described variants for the method for charging equally affect the charger, which may be designed in particular as a charging station. The charger is then designed to perform the described method during charging.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine Schemadarstellung einer Ladesäule zum Laden eines Elektrofahrzeugs aus einem elektrischen Wechselspannungsversorgungsnetz, -
2 eine Schemadarstellung eines Reglers in der Ladesäule der1 und -
3 bis8 Diagramme zur Veranschaulichung eines Steuerverhaltens und Ladeverlaufs.
-
1 a schematic representation of a charging station for charging an electric vehicle from an electrical AC power supply network, -
2 a schematic representation of a regulator in the charging station of the1 and -
3 to8th Diagrams to illustrate a control behavior and charge history.
Das Ladegerät
Das Steuergerät
Zum Steuern des Ladens weist das Steuergerät
Der Wert der Stellgröße
Der Betriebsparameter, für den der Wert
Die Wirkung dieses Schwellwertes, die, wie nachfolgend exemplarisch erläutert werden wird, auch für andere Ausführungsformen hinsichtlich des Betriebsparameters in Frage kommen, ist für ein 2-Punkt-Verhalten in den
Im Hinblick auf ein möglichst stabiles Verhalten ist es zu bevorzugen, das Proportionalverhalten zu wählen oder eine Mindestdauer vorzugeben, für die nach dem Überschreiten des Schwellwertes der Ladestrom beibehalten wird und/oder eine Mindestdauer vorzusehen, für die nach dem Unterschreiten des Schwellwertes der Ladestrom ausgeschaltet bleibt. Auf diese Weise werden Schwingungen im System vermieden. Alternativ oder zusätzlich kann man auch bei 2-Punkt-Verhalten eine Hysterese vorsehen, d.h. den Schwellwert für das Einschalten des Ladestroms etwas höher wählen, als den Schwellwert für das Ausschalten des Ladestroms.With regard to the most stable behavior possible, it is preferable to select the proportional behavior or specify a minimum duration for which the charging current is maintained after exceeding the threshold value and / or provide a minimum duration for which the charging current remains switched off after the threshold value has been undershot , In this way vibrations in the system are avoided. Alternatively or additionally, hysteresis may also be provided for 2-point behavior, i. select the threshold value for switching on the charging current slightly higher than the threshold value for switching off the charging current.
Es ist in Ausführungsformen vorgesehen, den Schwellwert
Das Steuergerät
Zu einem Zeitpunkt
Die Festlegung des Wertes
Die anhand der
Spezifiziert der Komfortwert einen multiplikativen Faktor n bezogen auf die minimale Ladedauer, ergibt sich beispielsweise bei einem Komfortwert, dem der Multiplikationsfaktor n = 2 zugeordnet ist, ein gewünschtes Tastverhältnis von 0,5. Dieser Fall ist in
Welcher der beiden Ansätze günstiger ist, hängt auch von der Länge des Zeitintervalls
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- S. Wang und T. Rui, „Supply-based feedback control strategy of air-conditioning systems for direct load control of buildings responding to urgent requests of smart grids“, DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.10.067 [0004]S. Wang and T. Rui, "Supply-based feedback control strategy for air-conditioning systems for direct load control of buildings responding to urgent requests for smart grids", DOI: 10.1016 / j.apenergy.2016.10.067 [0004]
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