EP3953208A1 - Device and method for providing electrical energy to a charging station - Google Patents

Device and method for providing electrical energy to a charging station

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Publication number
EP3953208A1
EP3953208A1 EP20701444.0A EP20701444A EP3953208A1 EP 3953208 A1 EP3953208 A1 EP 3953208A1 EP 20701444 A EP20701444 A EP 20701444A EP 3953208 A1 EP3953208 A1 EP 3953208A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging station
energy
connection
power
supply network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20701444.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ingo Kledewski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CCS Abwicklungs AG
Original Assignee
Innogy SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innogy SE filed Critical Innogy SE
Publication of EP3953208A1 publication Critical patent/EP3953208A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • B60L53/305Communication interfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51Photovoltaic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L53/60Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66Data transfer between charging stations and vehicles
    • B60L53/665Methods related to measuring, billing or payment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L53/60Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/68Off-site monitoring or control, e.g. remote control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
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    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing
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    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S50/00Market activities related to the operation of systems integrating technologies related to power network operation or related to communication or information technologies
    • Y04S50/10Energy trading, including energy flowing from end-user application to grid

Definitions

  • the subject matter relates to a device and a method for providing electrical energy at a charging station.
  • Feed-in fees of approx. 12 ct / kWh and costs of approx. 30 ct / kWh result in a margin of 18 ct / kWh for self-consumption of the self-produced electricity from the photovoltaic system.
  • the terms current flow and energy flow can be used synonymously.
  • the direction of current flow is understood to mean the direction of energy flow, even if these terms are physically differentiated when considering alternating currents in a temporal resolution.
  • a freely definable current or energy flow direction is marked with positive values and the opposite flow direction with negative values. If the current direction of energy flow or direction of current or energy or current is used, these terms can generally be used interchangeably.
  • DE 10 2012 210284 A1 discloses a system with a photovoltaic system, an electric vehicle and charging stations, with excess energy being fed back into a power grid.
  • the task is to make the energy fed into a supply network by a user usable for an electric vehicle.
  • An objective system includes, in particular, a
  • a public or semi-public charging station (charging station) connected to the power supply network can be set up to charge electric vehicles.
  • a large number of charging stations can be connected to the power supply network
  • the public charging station can also be operated privately and is then used in the sense of the object by a participant who is not the operator of this charging station or who is not the operator of this charging station
  • the charging station is not in the subscriber's house distribution network, but is physically away from it and connected to the supply network.
  • the user charges their electric vehicle at the public charging station near their employer.
  • the user can also, for example, go shopping and be there
  • the public charging station can be connected to the supply network via a
  • a control device can be provided in the area of the public charging station, in particular in or on the public charging station.
  • the control device can be implemented by the public charging station.
  • the public charging station and / or the control device comprises at least one first communication interface.
  • the first communication interface can communicate with a first counting device and / or the control device and / or a backend which is designed to control and monitor a large number of charging stations.
  • the first communication interface is
  • LAN local area network
  • WLAN wireless local area network
  • Bluetooth wireless personal area network
  • ZigBee ZigBee
  • EnOcean KNX interface
  • the public charging station is connected to the
  • Power supply network especially in the area of low voltage or medium voltage connected.
  • the charging station Between the charging station and the charging station connection, the charging station
  • the first counting device can be arranged which measures an electrical energy transmitted between the charging station and the charging station connection or a power flow between the charging station and the charging station connection.
  • the counting device can be arranged in or on the charging station.
  • the first counting device can be a functional part of the control device.
  • the first counting device can be part of the public charging station.
  • the control device, the first counting device and / or the public charging station can be spatially separated or arranged together or in groups in a housing.
  • Control device a power flow between the charging station and the
  • the control signal being dependent on a measured value that is recorded at a network-side supply network connection that is spatially separated from the charging station connection.
  • the term generating plant can be understood not only as a photovoltaic plant, but also for other generating plants for generating electrical energy, for example wind power plants, biomass plants, CHP plants or the like.
  • the aim of all systems is to use the electricity they produce themselves as independently as possible.
  • gray current the current drawn from the power supply network or current mixed with this current.
  • the electricity from the distribution network comes partly from renewable sources. Since, however, according to the generation mix, it also includes gray current components from z. B. contains fossil power plants, it is called gray current.
  • the generating plant is connected to a supply network
  • Power supply network especially in the area of low voltage or medium voltage, in particular an AC voltage network connected.
  • a house distribution network can be provided between the generating plant and the supply network connection.
  • the generating plant can be connected to the house distribution network and / or the supply network connection via a converter, in particular an inverter, for example an AC / AC converter or a DC / AC converter.
  • a second counter is arranged, which one between the
  • House distribution network connection and the supply network connection transmitted electrical energy or a power flow between the house distribution network connection and the supply network connection.
  • This second counter can be understood as a household counter.
  • the second counting device be designed as an SLP or RLM counter.
  • An SLP meter is a standard load profile meter and an RLM meter is a recording performance measurement meter.
  • a temporal resolution of the power flow cannot be determined retrospectively on an SLP meter, only an amount of energy can be determined.
  • the average power and the energy can be recorded for an observation period, for example a quarter of an hour.
  • An RLM meter thus offers a temporal resolution of the power flow, which can be used for a later balancing with counter values of power flows at a participant.
  • the second counting device can be set up as a measuring system, in particular as an intelligent measuring system.
  • a measuring system has a measuring sensor, for example a smart meter, with which power and power flow directions can be determined.
  • Counting registers can be formed which can be addressed separately depending on the direction of power flow measured by the measuring system. This
  • Counting registers offer a temporal resolution of the power flows, at least in an observation period, for example a quarter of an hour, which can also be used for balancing.
  • the first counting device can be formed in accordance with the second counting device.
  • the second counting device can detect the amounts of energy / electrical power that is fed into the house distribution network and / or fed back from the house distribution network into the supply network.
  • a feed and feedback unit can be provided in the area of the house distribution network.
  • the feed and feedback unit can be formed as part of the converter.
  • the feed and feedback unit can also be formed as part of the second counting device.
  • the feed and feedback unit can also be formed as part of a domestic charging station connected to the house distribution network.
  • the feed and feedback unit can each be formed by one of the named devices themselves.
  • the second counting device can also be spatially integrated into the feed and feedback unit.
  • the second counting device and the feed and feedback unit can each individually or together be functional parts of a setting device or form the setting device.
  • the feedback unit and further components of the adjustment device can be arranged spatially separately or together or in groups in a housing.
  • the setting device can be formed as part of a domestic charging station.
  • a setting device which is arranged in particular in the area of the subscriber, in particular spatially in the area of the first counter, can generate and send a control signal.
  • the participant is, for example, the owner of a residential unit.
  • the residential unit can also have several residents or users.
  • the residential unit can be, for example, a single or multi-family house or a rental house.
  • a backfeed can mean that green electricity from the house distribution network into the Supply network is fed.
  • a feed can mean that gray and / or green electricity is fed into the house distribution network from the supply network.
  • the domestic charging station can be connected to the house distribution network and designed to charge an electric vehicle.
  • the domestic charging station and / or the setting device comprises at least one second communication interface.
  • the second communication interface can communicate with the second counting device and / or the setting device and a backend.
  • the communication interface is, for example, a LAN, WLAN, Bluetooth, ZigBee, EnOcean, KNX interface.
  • the home charging station can also be connected to a home automation system, for example.
  • the home charging station can be assigned to a user or participant. Alternatively, it is possible for the home charging station to be assigned to several users.
  • the user or participant can use the home charging station manually, via a smartphone app via the backend or via the
  • the user also owns an electric vehicle.
  • the electric vehicle can be used overnight at home
  • the second and / or first counting device can be arranged in such a way that it detects the power and / or energy that the electric vehicle draws. This does not apply to the charging station's own contribution.
  • the second and / or first counting device can be arranged between a charging controller in the charging station and an outlet for a charging cable at the charging station and thus only record the power and / or energy drawn by the electric vehicle.
  • Such an arrangement is also conceivable and intended in the context of this application.
  • With the help of such a first counter it is possible to capture "the related and / or output electric energy of the charging station. This is useful in order to be able to carry out a balancing with the second counting device on a subscriber on which the energy generation plant is operated, as will be described below.
  • the second and / or first counting device described here can both
  • Measuring devices and counters can be verified and not verified.
  • the user or participant can, for example, configure and control the public charging station manually via a smartphone app via the backend, in particular start, interrupt or end a charging process.
  • the charging station connection at the public charging station can preferably be arranged in the same network level in which the subject energy generation takes place. Preferably, between the charging station connection and the
  • Supply network connection can also be used at a higher network level. Both the public charging station and the generation systems can be connected in higher or lower and in particular in different network levels.
  • the charging station connection is spatially separated from the supply network connection.
  • the control device set a power flow between the public charging station and the charging station connection as a function of the external control signal. It is thus possible for the charging station to receive electrical energy triggered by the external control signal.
  • the control signal is objectively dependent on a measured value in the second counting device on which
  • the control signal therefore makes it possible to charge an electric vehicle synchronously with feeding electrical energy into the energy supply network from a generation plant.
  • the previously mentioned control device can be arranged spatially in the area of the public charging station or partially separated from it in a backend.
  • the setting device can be arranged spatially at the subscriber, the domestic charging station, the second counting device, at the supply network connection or at least partially spatially separated therefrom in the backend.
  • the backend can receive the count values of the second and / or first counting device or measured values of the measuring devices and generate the corresponding signals from them.
  • the response signal mentioned below can also be generated by the backend.
  • the external control signal specifies an instantaneous power.
  • An instantaneous power can indicate apparent power or resolved active and reactive power or also only active power.
  • the control device can the
  • a current intensity can be set which also determines the amount of the instantaneous power.
  • the instantaneous power be recorded at the supply network connection.
  • the participant can use the Supply network connection connect a generator to the supply network.
  • a generator can be a previously described generation plant.
  • the participant endeavors to use the electrical energy generated by his generator as fully as possible himself in order to keep the margin described above through his own consumption as high as possible.
  • the public charging station in question is used with the system in question, which can be operated spatially separated from the supply network connection.
  • the supply network connection and the charging station connection are made by comparing the power flows or amounts of energy that are exchanged at the supply network connection with the power flows or amounts of energy that are exchanged on the
  • Time-synchronized power balancing as well as time-synchronized energy balancing is possible.
  • the power flows at the charging station connection and at the supply network connection are added to a lower limit value, preferably less than 1kW, in particular less than 100W, preferably around 0W, with opposite signs. This means that the power flows balance each other out and that the total power consumption on the one hand is covered by a power output on the other. Unless technical
  • Performance restrictions oppose the goal of a complete performance equilibrium, the goal is to minimize the remaining balance within the scope of the technical performance restrictions.
  • a charging station usually has an available output power between 4.6 kW and 90 kW.
  • a power flow from a generating plant can also between 10 kW and a few 10 kW.
  • a power at the supply network connection differs from a power at the charging station connection.
  • the charging station is operated with the same power as possible as the
  • the limit value is approximated, which is in particular less than 1kWh, preferably less than 0.1kWh, in particular less than 0.01kWh, preferably around 0kWh.
  • a minimum of the energy balance is aimed for per balancing period.
  • Green electricity supply network connection can be fed in and, at the same time, an amount of electricity corresponding to the green electricity can be consumed at the charging station connection. This applies both to time-synchronous services and to time-synchronous amounts of energy.
  • the external control signal specifies an energy in a viewing interval.
  • a viewing interval is in particular 1 min, 5 min, 10 min or a quarter of an hour.
  • the power flow between the charging station and the charging station connection then begins in such a way that at the end of the observation interval between the charging station and the Charging station connection exchanged energy that corresponds to the specified energy.
  • information on the energy that has accumulated up to now can be specified by the external control signal within a viewing interval with a higher temporal resolution than the duration of the viewing interval, so that in the course of the viewing interval the goal of the best possible alignment of the exchanged energy quantities at the supply network connection and on the
  • Charging station connection can be reached.
  • the energies are recorded by measurement technology that have been exchanged with the supply network up to a point in time within the observation interval at the charging station connection and at the supply network connection.
  • the control device sets an energy flow in the opposite direction at the charging station connection. The aim is to minimize the remaining energy difference balance at the end of the observation interval.
  • suitable counting means e.g. are recorded in accordance with calibration law.
  • the control direction can preferably use measured values from these counting means. The use of measured values from other non-calibrated measuring devices is also possible in one embodiment for the control.
  • the power provided by the generating plant cannot be consumed within the residential unit at the house distribution network connection.
  • the power provided there is from the house distribution network via the supply network connection, in particular with the help of the input and
  • Feedback unit fed back into the supply network.
  • the user needs electrical energy for his electric vehicle at the public charging station at the same time.
  • the amount of electrical energy consumed by the public charging station can be transmitted from the control device to the backend. The amount of the
  • Supply network connection Electrical energy fed into the supply network can be transmitted from the adjustment device to the backend.
  • the backend offsets the two amounts and netted them as described above.
  • the amount of energy required for the charging process was fed into the supply network with the help of the generating plant via the supply network connection. It is advantageously possible that in such a scenario the user does not have to draw any additional electrical energy and also have to pay for it.
  • the user is, as it were, in a virtual electricity network within the home.
  • the second and the first counting device preferably have a common time standard.
  • time synchronization takes place via a time server.
  • the control device and the setting device are set up for bidirectional communication with one another and / or the backend, so that both the control signal and the response signal can be exchanged.
  • the user identifies himself to the
  • the identification number can for example be on a smartphone, in his
  • the public charging station or the control device reports to the backend via the first communication interface that the user would like to charge an electric vehicle with the identification number.
  • the backend uses the identification number to check whether the user
  • the public charging station is activated and the desired charging process can begin.
  • the backend can also determine that the home charging station is assigned to the user.
  • the user when initializing the charging process, can specify whether only the energy fed in at the supply network connection should be used for a charging process at the public charging station.
  • the second meter reports the amount of energy consumed to the backend at regular intervals.
  • the backend then uses the control signal to instruct the public charging station to add an amount of energy equal to the amount of energy fed into the
  • the user can also select a hybrid version of the charging process.
  • the public charging station charges the electric vehicle up to the desired state of charge of the battery. If the amount of energy fed in at the supply network connection is not sufficient for this, additional energy can be drawn from the supply network. The user will be billed for the additional energy drawn.
  • Adjustment device can send a control signal and the control device can receive a control signal.
  • the setting device can receive a response signal and the control device can send a response signal.
  • the control signal and response signal can be created via and / or by the backend. If we are talking about the public charging station with the backend communicates, this can also mean that the control device communicates with the backend and vice versa. If we are talking about the domestic charging station or the feed and feedback unit communicating with the backend, this can also mean that the setting device communicates with the backend and vice versa.
  • the setting device transmits the energy or power fed into the supply network together with a unique transaction identification number in a data packet.
  • the data packet can be part of the control signal.
  • the values of the amount of energy or power required for this can be made available to the first meter device, for example.
  • Transaction identification number can be assigned to the user, for example.
  • the transaction identification number can, for example, be used for
  • the data packet can, for example, also include a counter reading of the second counter.
  • the counter reading indicates, for example, which data packet is involved.
  • a plurality of data packets are transmitted during a loading process.
  • the backend evaluates the data packet received by the setting device and then sends the control device the control signal with the one to be loaded
  • Amount of energy or the power preferably also as a data packet with the same structure.
  • the evaluation on the part of the backend can take into account the charging mode specified by the user during initialization and / or a load management setting. Alternatively, it is possible that the setting device only at the end of the
  • the energy fed into the supply network is transmitted to the backend.
  • the backend will use the
  • the amount of energy fed into the supply network is calculated with the amount of energy required for the charging process and, depending on the difference, an action carried out. Either he will be charged an amount if the amount of energy drawn is greater than the amount of energy fed in. Otherwise a credit can be issued.
  • the setting device is designed to measure the state of the second counting device and / or the feed and feedback unit, in particular the amount of energy fed into the supply network, by the second
  • the setting device is designed to be included in the
  • the setting device reports the into the supply network every 15 minutes
  • the aforementioned regularity can therefore mean that data can be transmitted every 15 minutes.
  • the adjusting device and / or comprises
  • Control device at least two communication interfaces, so that a redundant communication connection to the backend can be present.
  • the communication interface (s) can be designed, for example, to establish a LAN, GSM, UMTS, LTE or 5G communication connection. It is also possible that the first communication interface is designed to be functionally identical to the second communication interface.
  • control device is designed to control or regulate the feed and feedback unit via at least one communication interface. This advantageously makes it possible to provide the amount of energy required by the electric vehicle during the charging process through the feed and feedback unit. This is advantageous, for example, when the residential unit has an additional physical energy storage unit, such as an accumulator, which is connected to the house distribution network. Energy can then possibly be used via this be fed into the supply network if the generating plant, possibly
  • less energy is fed into the electric vehicle in a first phase of the charging process than is fed into the supply network at the supply network connection. This advantageously makes it possible to build up a type of energy buffer. During the balancing, it is determined that less energy is consumed at the charging station connection than at
  • the amount of the balance can be accumulated over one or more observation intervals. This cumulative amount can be understood as an energy buffer. If, during the balancing process, it is determined in a later observation period that more energy is being consumed at the charging station connection than is being fed in at the supply network connection, the amount can be reduced. If the connection to the public charging station is interrupted, the charging process does not have to be interrupted, because in such a case the energy buffer can be used up. In this way, even charging processes can also be guaranteed.
  • the energy buffer can prevent performance drops
  • the energy buffer can also be used to bridge a data packet that the backend has not received from the charging station. If a data packet cannot be received or evaluated by the backend, the charging process does not have to be automatically interrupted thanks to the energy buffer, but the energy buffer can be used up.
  • the energy buffer can be a numerical value, which can be both positive and negative.
  • a positive numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that is in the
  • the supply network connection was fed into the supply network is greater than the amount of energy that is used during the charging process from the charging station connection
  • a negative numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that was fed into the supply network at the supply network connection is less than the amount of energy that was absorbed by the charging station connection during the charging process and loaded into the electric vehicle.
  • a positive numerical value enables, for example, the use of time-variable load management on the part of the backend and / or the public charging station.
  • the backend and / or the public charging station can decide on the basis of a current load situation of the supply network when the electric vehicle should be charged with what power.
  • the user can specify that the numerical value of the energy buffer must not become negative.
  • the numerical value of an energy buffer can, for example, be assigned to one or more (for example a family) users (or participants) and / or temporarily to a charging process.
  • the assignment to a user can, for example, also be realized via a contract account assigned to the user. That is, the numerical value of an energy buffer would only be assigned indirectly to a user, since the numerical value of an energy buffer would be assigned to a contract account and this contract account is assigned to a user.
  • the numerical value of an energy buffer can, for example, be stored and managed centrally in the backend.
  • the energy buffer is therefore a kind of virtual energy store. If the charging process is canceled prematurely,
  • the first charging station can, for example, also be an inductive one
  • 3 to 5 each show an exemplary charging process at a charging station
  • a residential unit 110 for example a single-family house, of a user (hereinafter also referred to as a customer) comprises a power generation system 114, in particular a photovoltaic system, a feed and feedback unit 112, a smart meter 113 (second meter) and a private charging station 111 Power generation plant 114 may
  • the energy generation system 114 is connected to a house distribution network via a house distribution network connection 151.
  • loads such as a domestic charging station 111 or other loads can be arranged.
  • the feed-in and feedback unit 112, in particular comprising a converter, can be arranged between the energy generation system 114 and the house distribution network connection 151. In the illustration, the feed and feedback unit 112 is between the
  • House distribution network connection 151 and a supply network connection 150 can be arranged.
  • the feed and feedback unit 112 can also be in several parts and in parts between the energy generation system 114 and the house distribution network connection 151 and in parts between the house distribution network connection 151 and a Supply network connection 150 can be arranged.
  • the feed and feedback unit 112 can also have an adjustment device 116 described above.
  • the smart meter 113 is shown as an example in FIG.
  • the smart meter 113 can be the second
  • Counting device can be arranged on the supply network connection 150.
  • FIG. 1 does not show the conceivable ones
  • the home charging station 111 can have both a feed and feedback unit 112 or the smart meter 113 and the power generation system 114
  • the feed and feedback unit 112 is connected to a public supply network (in particular an alternating current network) 155 via the supply network connection 150.
  • the feed-in and feed-back unit 112 is designed to feed excess electrical energy from the power grid within the residential unit into the public supply grid (power grid) 155.
  • the feed and feedback unit 112 and / or the smart meter 113 is designed to detect the amount of energy fed back into the public power grid 155.
  • a public or semi-public charging station 120 is designed to provide a
  • the public or semi-public charging station 120 (also called public charging station 120) can be located, for example, in a public parking lot or in a parking lot on company premises or in a shopping center.
  • the charging station 120 is connected to the public power grid 155 via a charging station connection 121.
  • the electrical energy required to charge the electric vehicle can be drawn by the charging station 120 from the public power grid 155.
  • a previously described control device 122 is arranged in or on the charging station 120. In or on the charging station 120 is a previously described first
  • charging station 120 Only one charging station 120 is shown for clarity. When it is mentioned below that the charging station 120 is communicating, this can also mean that the control device 122 is communicating.
  • the system structure shown also includes a backend 140.
  • the backend 140 is a downstream network structure, such as a database server, on which information can be stored or from which it can be retrieved.
  • the back end 140 is sketched as a cloud symbol.
  • the backend 140 is connected to the charging station 120 and / or the control device 122 in terms of communication.
  • the backend 140 can, for example, authenticate a user / customer at the [semi] public charging station 120, start or end a charging process of an electric vehicle 130, control a charging process of an electric vehicle 130 or a load management of several
  • Carry out charging stations The amount of energy drawn from the public power grid 155 at the charging station connection can be communicated to the backend 140 via this communication connection.
  • backend 140 is via another, not shown
  • Amount of energy to be communicated to the backend 140 is amount of energy to be communicated to the backend 140.
  • the backend 140 includes at least one customer-specific data record 160.
  • the customer-specific data record 160 includes at least one numerical value of the
  • a positive numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that is removed from the
  • Supply grid connection 150 was fed in is greater than the amount of energy that was drawn from charging station connection 121 during the charging process at a charging station 120 and that was charged into electric vehicle 130.
  • a negative numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process the
  • the amount of energy that was fed into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 from the residential unit's internal electricity network is smaller than the amount of energy that is used during the charging process at a charging station 120 on
  • Charging station connection 121 was obtained and charged into the electric vehicle 130.
  • the customer-specific data record 160 includes in particular further data, such as e.g. an identification number for authentication at a charging station 120, the address of the customer, a contract account of the customer, a stored one
  • FIG. 2 shows an exemplary sequence of a charging process.
  • FIG. 2 is explained with reference to the components shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 In one
  • authentication step 501 a customer authenticates himself at a public or semi-public charging station 120 in order to charge his electric vehicle 130.
  • Authentication can be performed using an identification number.
  • the identification number can be stored, for example, on a smartphone, in his electric vehicle 130 or in a charging cable. This allows the Customer initialize the charging process using his smartphone, his electric vehicle 130 or his charging cable.
  • the charging station 120 reports to the backend 140 via a communication connection that the customer would like to charge an electric vehicle 130 with the identification number.
  • the backend 140 uses the transmitted identification number to check whether the customer is authorized to charge an electric vehicle 130 at the charging station 120. For this purpose, the backend 140 can use the
  • the backend 140 can also determine that the customer is assigned a feed and feedback unit 112 according to the invention and / or a smart meter 113 and / or a private charging station 111. in the
  • Authentication step SOlist it is also possible that the customer can select or decide which operating mode (previously also called version) is selected for the upcoming charging process.
  • the two possible operating modes are explained in more detail with reference to this figure.
  • the backend 140 establishes a communication connection with the feed and feedback unit 112, a setting device 114, the smart meter 113 and / or the private charging station 111 of the residential unit 110.
  • the further communication link mentioned in FIG. 1 is established.
  • the charging process can begin in a third step 503.
  • the selection of the operating mode is selected by the backend 140 with regard to a load management to be carried out, provided that the customer does not make a selection of the operating mode.
  • the amount of energy fed in is not used during the charging process (521)
  • the backend 140 feeds the feed and feedback unit 112 into the public power grid 155
  • the end of the charging process can take place, for example, by fully charging an energy store of the electric vehicle 130, but also by removing the charging cable.
  • the amount of energy ascertained or recorded in step 522 is temporarily stored in the customer-specific data record 160 of the customer.
  • Amount of energy is greater than that in 521 for charging on
  • Charging station connection 121 related amount of energy.
  • a difference is calculated which can be positive as well as negative or equal to zero. If the amount of energy fed into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 is greater than that determined in step 521 on
  • Charging station connection 121 related amount of energy required for the charging process for example, the difference can be positive. If the on
  • the difference can be negative, for example.
  • the difference calculated in 523 is used in a finalization step 504 to create a credit note or an invoice using the customer-specific data record 160 for the customer. If the difference is positive, for example, the customer can be credited for the difference. The credit can be stored in the customer-specific data record 160, for example. If the difference is negative, an invoice for the amount of the difference can be provided for the customer by means of an electricity price, for example. The invoice can, for example, be stored in the customer-specific data record 160 and then sent to the customer.
  • the loading process is ended (505). If an operating mode for the charging process in the third step 503 (or in the
  • Authentication step 501) has been selected, in which no additional electrical energy from the public power grid 155 is to be used, a positive numerical value of the energy buffer is generated in a buffer step 511.
  • This generation can be characterized in that the electric vehicle 130 is not charged during a certain period of time, but an amount of energy is fed into the public power network 155 at the supply network connection 150.
  • the specific time span can be, for example, two hours, one hour or only half an hour.
  • a positive numerical value of the energy buffer is stored in the customer-specific data record 160 of the backend 140.
  • a certain amount of energy is am
  • Charging station connection 121 obtained from the charging station 120 within a certain time interval for the electric vehicle 130.
  • the specific amount of energy depends on that stored in the customer-specific data record 160
  • the specific amount of energy should not be greater than the numerical value of the energy buffer. It is conceivable, for example, that the specific amount of energy is deliberately smaller than the numerical value of the energy buffer. This can be beneficial
  • the charging power delivered by the charging station 120 to the vehicle 130 depends on the level of the determined amount of energy and the length of the specific time interval and is adapted accordingly.
  • the end of the charging process step 512 is reached after the specific time interval.
  • the amount of energy actually drawn from the charging station 120 at the charging station connection 121 is determined and the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160 is then adjusted. Under certain circumstances (for example, if a technical defect occurs), the amount of energy actually drawn from the charging station 120 may differ from the amount of energy previously determined.
  • a subsequent checking step 513 it is checked, for example by the backend 140, whether the charging process of the electric vehicle 130 has been completed. This can be the case when the energy store of the electric vehicle 130 has reached a previously determined state of charge. If it is established in the checking step 513 that the charging process of the electric vehicle has been completed, the finalization step 504 (described above) takes place.
  • Backends 140 detects or determines the amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150. This determined or recorded amount of energy is offset against the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160. Then, based on the numerical value of the energy buffer, a specific amount of energy is determined for a subsequent charging process step 512. In this determination, for example other factors, such as load management or the current state of charge of the energy store of the electric vehicle 130, may also be important.
  • Step 514 is followed by a further charging process step 512 with the amount of energy determined in 514 and a specific time interval. If a charging process is unexpectedly terminated during 512 or 514 (for example due to a technical defect or a charging cable being pulled out), the will take place
  • Finalization step 504 the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160 and the amount of energy actually used by the charging station 120 in step 512 being taken into account.
  • the difference determined in the consideration can be processed further, for example in the form of a credit note or invoice, as mentioned above, for example.
  • Figures 3 to 5 each show an exemplary charging process on one
  • Charging station 120 Several graphs are shown per figure, i.e. per charging process. Each graph visualizes the course of a loading process-specific variable over time. The exact values for the sizes are not decisive for one.
  • the X-axis is scaled linearly and a value on the X-axis corresponds to a time value.
  • the electrical power currently fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150, in particular through the feed and feedback unit 112 is shown over time.
  • the accumulated amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 since the start of the charging process is shown.
  • the current charging power from the charging station 120 is shown over time.
  • the numerical value of the energy buffer is shown over time.
  • the values of the electrical power fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 were generated pseudo randomly.
  • the X-axes are the zero level of the Y-axis.
  • Fig. 3 is a
  • the charging power in the the next further step 514 or in the loading process steps 512 is not adapted. For this reason, it can be seen that the charging power remains constant after a time period 311 within the buffer step 511 during the entire charging process.
  • the specific time intervals 320 of the charging process step 512 are constant. Only two specific time intervals 320 are shown in the figure. On the
  • the three other specific time intervals were not drawn in.
  • the specific time intervals can be, for example, an hour, half an hour or a quarter of an hour.
  • the values for the accumulated amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 [second top graph) and the numerical value of the energy buffer [bottom graph) are for example only recorded or determined by the backend 140 at the beginning or at the beginning of each specific time interval 320 . For this reason, the values in the graphs in FIGS. 3 and 4 are only shown at certain times.
  • a positive numerical value 330 des is at the end of the loading process
  • This positive numerical value can be made available to a user or a customer as a credit in a finalization step 504. It is also conceivable that the credit is used for a further (next in the future) charging process.
  • the charging power is therefore not at the same level during the charging process, but increases gradually.
  • Another time span 411 within the buffer step 511 is also present.
  • the charging power is adjusted so that at the end of a specific time interval of a charging process step 512 the numerical value of the energy buffer is positive.
  • the Charging power adjusted so that the numerical value of the energy buffer present at the beginning of the last specific time interval 420 is used within the charging process step 512.
  • the positive numerical value 423 of the energy buffer present at the end of the charging process corresponds to the accumulated am
  • Amount of energy within the time interval 420 The reference symbol 421 visualizes the area mentioned.
  • the sketched time curve 422 of this amount of energy has also been drawn in in the bottom graph of FIG. 4 for reasons of clarity.
  • FIG. 5 shows a charging process in a hybrid operating mode, the charging power being constant.
  • the accumulated amount of energy fed back into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 and the numerical value of the energy buffer are recorded or determined by the backend 140 at the end of the entire charging process.
  • FIG. 5 therefore shows all values 611 of the amount of energy fed into the supply network and all values 612 of the numerical value of the energy buffer.
  • the values 611, 612 are not necessarily monitored or tracked by the backend 140 during the charging process.
  • the graph for the charging power shows that there is no buffer step.
  • the zero level 600 is shown in the bottom two graphs in FIG.
  • the numerical value 630 of the energy buffer is negative at the end of the entire charging process. This result leads to the fact that in a finalization step 504 an invoice has to be created for the customer.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a system for operating a charging station (120) comprising a grid-side charging station connection, a charging station (120), and a control system (122) situated on the charging station (120), characterized in that the control system (122) sets a power flow between the charging station (120) and the charging station connection (121) depending on an external control signal, with the control signal being dependent on a measured value which is acquired by a grid-side supply network connection (150) which is spatially separated from the charging station connection (120).

Description

Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an einer Ladestation Device and a method for providing electrical energy at a charging station
Der Gegenstand betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen elektrischer Energie an einer Ladestation. The subject matter relates to a device and a method for providing electrical energy at a charging station.
Private als auch gewerbliche Betreiber von Photovoltaikanlagen speisen derzeit große Teile des eigen produzierten Stroms in das Energieversorgungsnetz ein. Hierfür erhalten die Betreiber (Teilnehmer) sogenannte Einspeiseentgelte. Die Höhe der Einspeiseentgelte ist in den letzten Jahren rapide gesunken, so dass für die Betreiber der Photovoltaikanlagen der Eigenverbrauch wirtschaftlich immer interessanter wird. Heutzutage ist die Vergütung für die Einspeisung geringer, als die Kosten für eine Entnahme elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz. Bei Private as well as commercial operators of photovoltaic systems are currently feeding large parts of the electricity they produce into the energy supply network. The operators (participants) receive so-called feed-in fees for this. The level of the feed-in fees has fallen rapidly in recent years, so that for the operators of the photovoltaic systems, self-consumption is becoming more and more economically interesting. Nowadays, the feed-in remuneration is lower than the cost of drawing electrical energy from the power supply network. At
Einspeiseentgelten von ca. 12 ct/kWh und Kosten von ca. 30 ct/kWh ergibt sich eine Marge von 18 ct/kWh bei einem Eigenverbrauch des eigen produzierten Stroms aus der Photovoltaikanlage. Feed-in fees of approx. 12 ct / kWh and costs of approx. 30 ct / kWh result in a margin of 18 ct / kWh for self-consumption of the self-produced electricity from the photovoltaic system.
Nachfolgend können die Begriffe Stromfluss und Energiefluss synonym verwendet werden. Insbesondere wird unter der Stromflussrichtung die Energieflussrichtung verstanden, auch wenn physikalisch bei einer zeitlich aufgelösten Betrachtung von Wechselströmen diese Begriffe unterschieden werden. In Berechnungsformeln wird eine frei definierbare Strom- bzw. Energieflussrichtung mit positiven und die entgegengesetzte Flussrichtung mit negativen Werten gekennzeichnet. Wenn vorliegend von Energieflussrichtung oder Stromrichtung bzw. Energie oder Strom die Rede ist, so sind diese Begriffe in der Regel austauschbar verwendbar. In the following, the terms current flow and energy flow can be used synonymously. In particular, the direction of current flow is understood to mean the direction of energy flow, even if these terms are physically differentiated when considering alternating currents in a temporal resolution. In calculation formulas, a freely definable current or energy flow direction is marked with positive values and the opposite flow direction with negative values. If the current direction of energy flow or direction of current or energy or current is used, these terms can generally be used interchangeably.
Die DE 10 2012 210284 Al offenbart ein System mit einer Photovoltaikanlagen, einem Elektrofahrzeug und Ladestationen, wobei überschüssige Energie in ein Stromnetz zurückgespeist wird. Es ist Aufgabe, die von einem Benutzer in ein Versorgungsnetz eingespeiste Energie für ein Elektrofahrzeug verwendbar zu machen. DE 10 2012 210284 A1 discloses a system with a photovoltaic system, an electric vehicle and charging stations, with excess energy being fed back into a power grid. The task is to make the energy fed into a supply network by a user usable for an electric vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a system according to claim 1.
Ein gegenständliches System umfasst insbesondere eine an das An objective system includes, in particular, a
Energieversorgungsnetz angeschlossene öffentliche oder halböffentliche Ladestation (Ladesäule], nachfolgend als öffentliche Ladestation bezeichnet, kann zum Laden von Elektrofahrzeugen eingerichtet sein. An das Energieversorgungsnetz kann eine Vielzahl von Ladestationen angeschlossen sein. Wenn nachfolgend von einer öffentlichen Ladestation die Rede ist, so soll dies als sprachliche Abgrenzung gegenüber der häuslichen Ladestation dienen. Die öffentliche Ladestation kann auch privat betrieben werden und wird dann im Sinne des Gegenstandes durch einen Teilnehmer genutzt, der nicht der Betreiber dieser Ladestation ist oder diese A public or semi-public charging station (charging station) connected to the power supply network, hereinafter referred to as a public charging station, can be set up to charge electric vehicles. A large number of charging stations can be connected to the power supply network The public charging station can also be operated privately and is then used in the sense of the object by a participant who is not the operator of this charging station or who is not the operator of this charging station
Ladestation ist nicht im Hausverteilnetz der Teilnehmers, sondern räumlich davon entfernt, an das Versorgungsnetz angeschlossen. The charging station is not in the subscriber's house distribution network, but is physically away from it and connected to the supply network.
Wenn der Benutzer beispielsweise zur Arbeit gefahren ist, lädt der Benutzer sein Elektrofahrzeug an der öffentlichen Ladestation in der Nähe seines Arbeitgebers auf. Der Benutzer kann ebenso beispielsweise Einkäufen fahren und dort sein For example, when the user has driven to work, the user charges their electric vehicle at the public charging station near their employer. The user can also, for example, go shopping and be there
Elektrofahrzeug an einer öffentlichen Ladestation aufladen. Charge your electric vehicle at a public charging station.
Wenn hier von einer von der öffentliche oder häuslichen Ladestation bezogenen Leistung und/oder Energie die Rede ist, so kann darunter die Leistung und/oder Energie verstanden werden, die von einem Elektrofahrzeug bezogen wird, welches an die Ladestation angeschlossen ist. If there is talk of a power and / or energy drawn from the public or domestic charging station, this can be understood to mean the power and / or energy drawn from an electric vehicle that is connected to the charging station.
Die öffentliche Ladestation kann an das Versorgungsnetz über einen The public charging station can be connected to the supply network via a
Ladestationsanschluss angeschlossen sein und dazu ausgebildet sein, ein Be connected to the charging station connection and designed to be a
Elektrofahrzeug zu laden. Im Bereich der öffentlichen Ladestation, insbesondere in oder an der öffentlichen Ladestation kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann durch die öffentliche Ladestation realisiert sein. Die öffentliche Ladestation und/oder die Steuereinrichtung umfasst zumindest eine erste Kommunikationsschnittstelle. Die erste Kommunikationsschnittstelle kann mit einer ersten Zähleinrichtung und/oder der Steuereinrichtung und/oder einem Backend, welches zur Steuerung und Überwachung von einer Vielzahl von Ladestationen ausgebildet ist, kommunizieren. Die erste Kommunikationsschnittstelle ist Charging electric vehicle. A control device can be provided in the area of the public charging station, in particular in or on the public charging station. The The control device can be implemented by the public charging station. The public charging station and / or the control device comprises at least one first communication interface. The first communication interface can communicate with a first counting device and / or the control device and / or a backend which is designed to control and monitor a large number of charging stations. The first communication interface is
beispielsweise ein LAN-, WLAN-, Bluetooth-, ZigBee-, EnOcean-, KNX-Schnittstelle. for example a LAN, WLAN, Bluetooth, ZigBee, EnOcean, KNX interface.
Die öffentliche Ladestation ist über den Ladestationsanschluss an das The public charging station is connected to the
Energieversorgungsnetz, insbesondere im Bereich der Niederspannung oder der Mittelspannung angeschlossen. Power supply network, especially in the area of low voltage or medium voltage connected.
Zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss, der Ladestation Between the charging station and the charging station connection, the charging station
zugeordnet, kann die erste Zähleinrichtung angeordnet ist, welche eine zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss übertragene elektrische Energie oder einen Leistungsfluss zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss misst. Die Zähleinrichtung kann dabei in oder an der Ladestation angeordnet sein. assigned, the first counting device can be arranged which measures an electrical energy transmitted between the charging station and the charging station connection or a power flow between the charging station and the charging station connection. The counting device can be arranged in or on the charging station.
Die erste Zähleinrichtung kann funktionaler Teil der Steuereinrichtung sein. Die erste Zähleinrichtung kann Teil der öffentlichen Ladestation sein. Die Steuereinrichtung, die erste Zähleinrichtung und/oder die öffentliche Ladestation können räumlich getrennt oder gemeinsam oder in Gruppen in einem Gehäuse angeordnet sein. The first counting device can be a functional part of the control device. The first counting device can be part of the public charging station. The control device, the first counting device and / or the public charging station can be spatially separated or arranged together or in groups in a housing.
Es wird vorgeschlagen, dass abhängig von einem externen Steuersignal die It is proposed that depending on an external control signal, the
Steuereinrichtung einen Leistungsfluss zwischen der Ladestation und dem Control device a power flow between the charging station and the
Ladestationsanschluss einstellt, wobei das Steuersignal abhängig von einem Messwert ist, der an einem von dem Ladestationsanschluss räumlich getrennten, netzseitigen Versorgungsnetzanschluss erfasst ist. Sets the charging station connection, the control signal being dependent on a measured value that is recorded at a network-side supply network connection that is spatially separated from the charging station connection.
An einem solchen netzseitigen Versorgungsnetzanschluss kann eine At such a network-side supply network connection, a
Erzeugungsanlage angeschlossen sein, welche von einem Teilnehmer betrieben wird. Unter den Begriff Erzeugungsanlage kann nicht nur eine Photovoltaikanlage verstanden werden, sondern auch für andere Erzeugungsanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie, beispielsweise Windkraftanlagen, Biomasseanlagen, KWK- Anlagen oder dergleichen. Bei allen Anlagen ist es das Ziel, den selbst produzierten Strom möglichst eigen zu verbrauchen. Be connected to the generation plant that is operated by a participant. The term generating plant can be understood not only as a photovoltaic plant, but also for other generating plants for generating electrical energy, for example wind power plants, biomass plants, CHP plants or the like. The aim of all systems is to use the electricity they produce themselves as independently as possible.
Wenn nachfolgend von produziertem, erzeugtem Strom die Rede ist, so ist hiermit die/der aufgrund der Erzeugung/Wandlung elektrischer Energie aus anderen Energieträgern, wie Sonnenlicht, Kraft-Wärme-Kopplung, Windkraft, Biomasse oder dergleichen fließende Strom gemeint. Wenn nachfolgend von When the term produced electricity is mentioned below, this refers to the electricity flowing due to the generation / conversion of electrical energy from other energy sources such as sunlight, combined heat and power, wind power, biomass or the like. If subsequently from
Energieerzeugung/Leistungserzeugung die Rede ist, so ist hiermit die Energy generation / power generation is the question, so herewith is the
Erzeugung/Wandlung elektrischer Energie/Leistung aus anderen Energieträgern, wie Sonnenlicht, Kraft-Wärme-Kopplung, Windkraft, Biomasse oder dergleichen gemeint. Wenn nachfolgend von Grünstrom die Rede ist, so ist hiermit der eigen produzierte Strom durch die Erzeugungsanlage gemeint. Wenn nachfolgend von Graustrom die Rede ist, so ist hiermit der aus dem Energieversorgungsnetz bezogene Strom oder mit diesem Strom vermischter Strom gemeint. Der Strom aus dem Verteilnetz stammt teilweise aus regenerativen Quellen. Da er jedoch gemäß des Erzeugungsmixes auch Graustromanteile aus z. B. fossilen Kraftwerken enthält, wird er als Graustrom bezeichnet. Generation / conversion of electrical energy / power from other energy sources, such as sunlight, combined heat and power, wind power, biomass or the like. When we talk about green electricity in the following, we mean the electricity produced in-house by the generation plant. When the term gray current is used below, this refers to the current drawn from the power supply network or current mixed with this current. The electricity from the distribution network comes partly from renewable sources. Since, however, according to the generation mix, it also includes gray current components from z. B. contains fossil power plants, it is called gray current.
Die Erzeugungsanlage ist über einen Versorgungsnetzanschluss an ein The generating plant is connected to a supply network
Energieversorgungsnetz, insbesondere im Bereich der Niederspannung oder der Mittelspannung, insbesondere ein Wechselspannungsnetz angeschlossen. Power supply network, especially in the area of low voltage or medium voltage, in particular an AC voltage network connected.
Zwischen der Erzeugungsanlage und dem Versorgungsnetzanschluss kann ein Hausverteilnetz vorgesehen sein. Die Erzeugungsanlage kann über einen Umrichter, insbesondere einen Wechselrichter, z.B. einen AC/AC Umrichter oder einen DC/AC Umrichter mit dem Hausverteilnetz und/oder dem Versorgungsnetzanschluss verbunden sein. Zwischen dem netzseitigen Versorgungsnetzanschluss und einem mit dem Versorgungsnetzanschluss verbundenen hausseitigen Hausverteilnetzanschluss kann eine zweite Zähleinrichtung angeordnet ist, welche eine zwischen dem A house distribution network can be provided between the generating plant and the supply network connection. The generating plant can be connected to the house distribution network and / or the supply network connection via a converter, in particular an inverter, for example an AC / AC converter or a DC / AC converter. Between the network-side supply network connection and a house-side house distribution network connection connected to the supply network connection a second counter is arranged, which one between the
Hausverteilnetzanschluss und dem Versorgungsnetzanschluss übertragene elektrische Energie oder einen Leistungsfluss zwischen dem Hausverteilnetzanschluss und dem Versorgungsnetzanschluss misst. House distribution network connection and the supply network connection transmitted electrical energy or a power flow between the house distribution network connection and the supply network connection.
Diese zweite Zähleinrichtung kann als Haushaltszähler verstanden werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die zweite Zähleinrichtung als SLP- oder RLM-Zähler gebildet ist. Ein SLP-Zähler ist ein Standartlastprofilzähler und ein RLM-Zähler ist ein registrierender Leistungsmessungszähler. An einem SLP-Zähler kann eine zeitliche Auflösung des Leistungsflusses nachträglich nicht bestimmt werden, sondern nur eine Energiemenge bestimmt werden. Bei einem RLM-Zähler hingegen kann für einen Beobachtungszeitraum, beispielsweise ein Viertelstundenzeitraum, jeweils die Durchschnittsleistung sowie die Energie erfasst wird. Ein RLM- Zähler bietet somit eine zeitliche Auflösung des Leistungsflusses, was für eine spätere Saldierung mit Zählwerten von Leistungsflüssen an einem Teilnehmer genutzt werden kann. This second counter can be understood as a household counter. According to one exemplary embodiment, it is proposed that the second counting device be designed as an SLP or RLM counter. An SLP meter is a standard load profile meter and an RLM meter is a recording performance measurement meter. A temporal resolution of the power flow cannot be determined retrospectively on an SLP meter, only an amount of energy can be determined. With an RLM meter, on the other hand, the average power and the energy can be recorded for an observation period, for example a quarter of an hour. An RLM meter thus offers a temporal resolution of the power flow, which can be used for a later balancing with counter values of power flows at a participant.
Es ist jedoch auch möglich, dass die zweite Zähleinrichtung als Messsystem, insbesondere als intelligentes Messsystem, eingerichtet ist. Ein solches Messsystem weist einen Messsensor, beispielsweise einen Smart Meter auf, mit dem Leistungen und Leistungsflussrichtungen ermittelt werden können. An den Smart Meter kann ein Messgateway angeschlossen sein. In dem Gateway können zumindest zwei However, it is also possible for the second counting device to be set up as a measuring system, in particular as an intelligent measuring system. Such a measuring system has a measuring sensor, for example a smart meter, with which power and power flow directions can be determined. A measurement gateway can be connected to the smart meter. At least two
Zählregister gebildet sein, die abhängig von der durch das Messsystem gemessenen Leistungsflussrichtung jeweils getrennt angesprochen werden können. Diese Counting registers can be formed which can be addressed separately depending on the direction of power flow measured by the measuring system. This
Zählregister bieten eine zeitliche Auflösung der Leistungsflüsse, zumindest in einem Beobachtungszeitraum, beispielsweise einer Viertelstunde, was ebenfalls zu einer Saldierung genutzt werden kann. Counting registers offer a temporal resolution of the power flows, at least in an observation period, for example a quarter of an hour, which can also be used for balancing.
Die erste Zähleinrichtung kann entsprechend der zweiten Zähleinrichtung gebildet sein. Die zweite Zähleinrichtung kann die Energiemengen/elektrische Leistung erfassen, welche in das Hausverteilnetz eingespeist und/oder aus dem Hausverteilnetz in das Versorgungsnetz zurückgespeist werden. The first counting device can be formed in accordance with the second counting device. The second counting device can detect the amounts of energy / electrical power that is fed into the house distribution network and / or fed back from the house distribution network into the supply network.
Im Bereich des Hausverteilnetzes kann eine Ein- und Rückspeiseeinheit vorgesehen sein. Die Ein- und Rückspeiseeinheit kann als Teil des Umrichters gebildet sein. Die Ein- und Rückspeiseeinheit kann auch als Teil der zweiten Zähleinrichtung gebildet sein. Die Ein- und Rückspeiseeinheit kann auch als Teil einer an das Hausverteilnetz angeschlossenen häuslichen Ladestation gebildet sein. Auch kann die Ein- und Rückspeiseeinheit jeweils durch eine der genannten Einrichtungen selbst gebildet sein. Die zweite Zähleinrichtung kann räumlich auch in die Ein und Rückspeiseeinheit integriert sein. Die zweite Zähleinrichtung und die Ein- und Rückspeiseeinheit können jeweils einzeln oder zusammen funktional Teile einer Einstelleinrichtung sein oder die Einstelleinrichtung bilden. Die zweite Zähleinrichtung, die Ein- und A feed and feedback unit can be provided in the area of the house distribution network. The feed and feedback unit can be formed as part of the converter. The feed and feedback unit can also be formed as part of the second counting device. The feed and feedback unit can also be formed as part of a domestic charging station connected to the house distribution network. The feed and feedback unit can each be formed by one of the named devices themselves. The second counting device can also be spatially integrated into the feed and feedback unit. The second counting device and the feed and feedback unit can each individually or together be functional parts of a setting device or form the setting device. The second counting device, the input and
Rückspeiseeinheit und weitere Komponenten der Einsteileinrichtung können räumlich getrennt oder gemeinsam oder in Gruppen in einem Gehäuse angeordnet sein. Die Einstelleinrichtung kann als Teil einer häuslichen Ladestation gebildet sein. The feedback unit and further components of the adjustment device can be arranged spatially separately or together or in groups in a housing. The setting device can be formed as part of a domestic charging station.
Abhängig von einem Messwert, z.B. der in einem Beobachtungszeitraum gemessenen Energie oder des gemessenen Leistungsflusses, kann eine Einstelleinrichtung, die insbesondere im Bereich des Teilnehmers, insbesondere räumlich im Bereich der ersten Zähleinrichtung angeordnet ist, ein Steuersignal generieren und versenden. Depending on a measured value, e.g. the energy measured in an observation period or the measured power flow, a setting device, which is arranged in particular in the area of the subscriber, in particular spatially in the area of the first counter, can generate and send a control signal.
Der Teilnehmer ist beispielsweise der Eigentümer einer Wohneinheit. The participant is, for example, the owner of a residential unit.
Selbstverständlich kann die Wohneinheit auch mehrere Bewohner bzw. Benutzer aufweisen. Die Wohneinheit kann beispielsweise ein Ein- oder Mehrfamilienhaus oder ein Mietshaus sein. Of course, the residential unit can also have several residents or users. The residential unit can be, for example, a single or multi-family house or a rental house.
An dem Versorgungsnetzanschluss kann, insbesondere als Teil der At the supply network connection, in particular as part of the
Einstelleinrichtung, kann die Ein und Rückspeiseeinheit vorgesehen sein. Eine Rückspeisung kann bedeuten, dass Grünstrom von dem Hausverteilnetz in das Versorgungsnetz eingespeist wird. Eine Einspeisung kann bedeuten, dass Graustrom und/oder Grünstrom von dem Versorgungsnetz in das Hausverteilnetz eingespeist wird. Adjustment device, the feed and feedback unit can be provided. A backfeed can mean that green electricity from the house distribution network into the Supply network is fed. A feed can mean that gray and / or green electricity is fed into the house distribution network from the supply network.
Die häusliche Ladestation kann an das Hausverteilnetz angeschlossen sein und dazu ausgebildet sein, ein Elektrofahrzeug zu laden. Die häusliche Ladestation und/oder die Einstelleinrichtung umfasst zumindest eine zweite Kommunikationsschnittstelle. Die zweite Kommunikationsschnittstelle kann mit der zweiten Zähleinrichtung und/oder der Einstelleinrichtung und einem Backend kommunizieren. Die zweite The domestic charging station can be connected to the house distribution network and designed to charge an electric vehicle. The domestic charging station and / or the setting device comprises at least one second communication interface. The second communication interface can communicate with the second counting device and / or the setting device and a backend. The second
Kommunikationsschnittstelle ist beispielsweise ein LAN-, WLAN-, Bluetooth-, ZigBee-, EnOcean-, KNX-Schnittstelle. Die häusliche Ladestation kann beispielsweise auch an einem Heimautomatisierungssystem angeschlossen sein. Die häusliche Ladestation kann einem Benutzer bzw. Teilnehmer zugeordnet sein. Alternativ ist es möglich, dass die häusliche Ladestation mehreren Benutzern zugeordnet ist. The communication interface is, for example, a LAN, WLAN, Bluetooth, ZigBee, EnOcean, KNX interface. The home charging station can also be connected to a home automation system, for example. The home charging station can be assigned to a user or participant. Alternatively, it is possible for the home charging station to be assigned to several users.
Der Benutzer bzw. Teilnehmer kann die häusliche Ladestation beispielsweise manuell, via einer Smartphone-App über das Backend oder über das The user or participant can use the home charging station manually, via a smartphone app via the backend or via the
Heimautomatisierungssystem konfigurieren und steuern, insbesondere einen Configure and control home automation system, especially one
Ladevorgang starten, unterbrechen oder beenden. Der Benutzer besitzt zusätzlich ein Elektrofahrzeug. Über Nacht kann das Elektrofahrzeug durch die häusliche Start, interrupt or end the charging process. The user also owns an electric vehicle. The electric vehicle can be used overnight at home
Ladestation aufgeladen werden. Charging station.
Die zweite und/oder erste Zähleinrichtung kann derart angeordnet sein, dass sie die Leistung und/oder Energie erfasst, die das Elektrofahrzeug bezieht. Eigenleistung der Ladestation kann hiervon ausgenommen sein. Insbesondere kann die zweite und/oder erste Zähleinrichtung zwischen einem Ladecontroller in der Ladestation und einem Auslass für ein Ladekabel an der Ladestation angeordnet sein und somit ausschließlich die von dem Elektrofahrzeug bezogene Leistung und/oder Energie erfassen. Eine solche Anordnung ist im Rahmen dieser Anmeldung ebenso denkbar und gemeint. Mit Hilfe einer solchen ersten Zähleinrichtung ist es möglich» die bezogene und/oder abgegebene elektrische Energie der Ladestation zu erfassen. Dies ist sinnvoll, um eine Saldierung mit der zweiten Zähleinrichtung an einem Teilnehmer, an dem die Energieerzeugungsanlage betrieben wird, durchführen zu können, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. The second and / or first counting device can be arranged in such a way that it detects the power and / or energy that the electric vehicle draws. This does not apply to the charging station's own contribution. In particular, the second and / or first counting device can be arranged between a charging controller in the charging station and an outlet for a charging cable at the charging station and thus only record the power and / or energy drawn by the electric vehicle. Such an arrangement is also conceivable and intended in the context of this application. With the help of such a first counter, it is possible to capture "the related and / or output electric energy of the charging station. This is useful in order to be able to carry out a balancing with the second counting device on a subscriber on which the energy generation plant is operated, as will be described below.
Die hier beschriebene zweite und/oder erste Zähleinrichtung kann sowohl The second and / or first counting device described here can both
Messgeräte und Zähler aufweisen. Messgeräte und Zähler können geeicht und nicht geeicht sein. Have measuring devices and counters. Measuring devices and counters can be verified and not verified.
Der Benutzer bzw. Teilnehmer kann die öffentliche Ladestation beispielsweise manuell, via einer Smartphone-App über das Backend konfigurieren und steuern, insbesondere einen Ladevorgang starten, unterbrechen oder beenden. The user or participant can, for example, configure and control the public charging station manually via a smartphone app via the backend, in particular start, interrupt or end a charging process.
Der Ladestationsanschluss an der öffentlichen Ladestation kann bevorzugt in einer gleichen Netzebene angeordnet sein, in der die gegenständliche Energieerzeugung stattfindet. Vorzugsweise kann zwischen dem Ladestationsanschluss und dem The charging station connection at the public charging station can preferably be arranged in the same network level in which the subject energy generation takes place. Preferably, between the charging station connection and the
Versorgungsnetzanschluss auch eine höhere Netzebene genutzt werden. Sowohl die öffentliche Ladestation wie auch die Erzeugungsanlagen können in höheren oder tieferen und insbesondere in unterschiedlichen Netzebenen angeschlossen sein. Supply network connection can also be used at a higher network level. Both the public charging station and the generation systems can be connected in higher or lower and in particular in different network levels.
Der Ladestationsanschluss ist räumlich von dem Versorgungsnetzanschluss getrennt. The charging station connection is spatially separated from the supply network connection.
Für eine Synchronisation des Ladens an der öffentlichen Ladestation mit einer Einspeisung an einem Versorgungsnetzanschluss wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung abhängig von dem externen Steuersignal einen Leistungsfluss zwischen der öffentlichen Ladestation und dem Ladestationsanschluss einstellt. Somit ist es möglich, dass die Ladestation getriggert durch das externe Steuersignal elektrische Energie aufnimmt. Das Steuersignal ist gegenständlich abhängig von einem Messwert, der in der zweiten Zähleinrichtung, an dem For a synchronization of charging at the public charging station with a feed at a supply network connection, it is proposed that the control device set a power flow between the public charging station and the charging station connection as a function of the external control signal. It is thus possible for the charging station to receive electrical energy triggered by the external control signal. The control signal is objectively dependent on a measured value in the second counting device on which
Versorgungsnetzanschluss, der Einstelleinrichtung und/oder der Ein- und Rückspeiseeinheit gemessen wird. Durch das Steuersignal ist es daher möglich, das Laden eines Elektrofahrzeugs synchron zu einer Einspeisung elektrischer Energie in das Energieversorgungsnetz aus einer Erzeugungsanlage zu gestalten. Supply network connection, the setting device and / or the setting and Feedback unit is measured. The control signal therefore makes it possible to charge an electric vehicle synchronously with feeding electrical energy into the energy supply network from a generation plant.
Die zuvor erwähnte Steuereinrichtung kann räumlich im Bereich der öffentlichen Ladestation oder in Teilen abgesetzt davon in einem Backend angeordnet sein. Die Einstelleinrichtung kann räumlich bei dem Teilnehmer, der häuslichen Ladestation, der zweiten Zähleinrichtung, am Versorgungsnetzanschluss oder zumindest in Teilen räumlich davon abgesetzt in dem Backend angeordnet sein. The previously mentioned control device can be arranged spatially in the area of the public charging station or partially separated from it in a backend. The setting device can be arranged spatially at the subscriber, the domestic charging station, the second counting device, at the supply network connection or at least partially spatially separated therefrom in the backend.
Das Backend kann die Zählwerte der zweiten und/oder ersten Zähleinrichtung oder Messwerte der Messeinrichtungen empfangen und hieraus die entsprechenden Signale generieren. Auch das nachfolgend noch erwähnte Antwortsignal kann durch das Backend erstellt werden. The backend can receive the count values of the second and / or first counting device or measured values of the measuring devices and generate the corresponding signals from them. The response signal mentioned below can also be generated by the backend.
Es ist erkannt worden, dass nicht nur eine Saldierung von Energiemengen, sondern beispielsweise auch ein zeitlicher Gleichlauf von Leistungsflüssen mit Hilfe des externen Steuersignals realisiert werden kann. Aus diesem Grunde wird It has been recognized that not only a balancing of amounts of energy, but also, for example, a temporal synchronization of power flows can be implemented with the aid of the external control signal. Because of this,
vorgeschlagen, dass das externe Steuersignal eine Momentanleistung vorgibt. Eine Momentanleistung kann dabei Scheinleistung oder aufgelöst Wirk- und Blindleistung oder auch lediglich Wirkleistung angeben. Die Steuereinrichtung kann den proposed that the external control signal specifies an instantaneous power. An instantaneous power can indicate apparent power or resolved active and reactive power or also only active power. The control device can the
Leistungsfluss zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss Power flow between the charging station and the charging station connection
entsprechend der vorgegebenen Momentanleistung einstellen. Dies kann set according to the specified instantaneous power. This can
insbesondere durch Ansteuerung eines Umrichters und entsprechender Einstellung des Spannungsniveaus erfolgen. Abhängig von dem Spannungsniveau sowie dem inneren Widerstand des Umrichters kann sich eine Stromstärke einstellen, welche den Betrag der Momentanleistung mit bestimmt. in particular by controlling a converter and setting the voltage level accordingly. Depending on the voltage level and the internal resistance of the converter, a current intensity can be set which also determines the amount of the instantaneous power.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Momentanleistung an dem Versorgungsnetzanschluss erfasst wird. Der Teilnehmer kann dabei über den Versorgungsnetzanschluss einen Erzeuger mit dem Versorgungsnetz verbinden. Ein Erzeuger kann eine zuvor beschriebene Erzeugungsanlage sein. According to one exemplary embodiment, it is proposed that the instantaneous power be recorded at the supply network connection. The participant can use the Supply network connection connect a generator to the supply network. A generator can be a previously described generation plant.
Der Teilnehmer ist bestrebt, die durch seinen Erzeuger erzeugte elektrische Energie möglichst vollständig selbst zu nutzen, um so die oben beschriebene Marge durch den Eigenverbrauch möglichst hoch zu halten. Hierzu wird die gegenständliche öffentliche Ladestation mit dem gegenständlichen System, welcher räumlich getrennt von dem Versorgungsnetzanschluss betrieben werden kann, genutzt. The participant endeavors to use the electrical energy generated by his generator as fully as possible himself in order to keep the margin described above through his own consumption as high as possible. For this purpose, the public charging station in question is used with the system in question, which can be operated spatially separated from the supply network connection.
Eine Saldierung der Leistungsflüsse und/oder Energiemengen am A balancing of the power flows and / or amounts of energy on
Versorgungsnetzanschluss und dem Ladestationsanschluss geschieht durch einen Abgleich der Leistungsflüsse oder Energiemengen, die am Versorgungsnetzanschluss ausgetauscht werden mit den Leistungsflüssen oder Energiemengen, die am The supply network connection and the charging station connection are made by comparing the power flows or amounts of energy that are exchanged at the supply network connection with the power flows or amounts of energy that are exchanged on the
Ladestationsanschluss ausgetauscht werden. Charging station connector.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass gegenständlich sowohl eine In this context it should be mentioned that both a
zeitsynchronisierte Leistungssaldierung als auch eine zeitraumsynchronisierte Energiesaldierung möglich ist. Time-synchronized power balancing as well as time-synchronized energy balancing is possible.
Bei der Leistungssaldierung werden die Leistungsflüsse am Ladestationsanschluss und am Versorgungsnetzanschluss mit jeweils umgekehrten Vorzeichen saldiert zu einem unteren Grenzwert, bevorzugt weniger als 1kW, insbesondere weniger als 100W, bevorzugt um die 0W. Das bedeutet, dass sich die Leistungsflüsse jeweils ausgleichen und in Summe eine Leistungsaufnahme auf der einen Seite durch eine Leistungsabgabe auf der anderen Seite gedeckt ist. Sofern technische In the case of power balancing, the power flows at the charging station connection and at the supply network connection are added to a lower limit value, preferably less than 1kW, in particular less than 100W, preferably around 0W, with opposite signs. This means that the power flows balance each other out and that the total power consumption on the one hand is covered by a power output on the other. Unless technical
Leistungsbeschränkungen dem Ziel eines vollständigen Leistungsgleichgewichtes entgegenstehen ist das Ziel, den verbleibenden Saldo im Rahmen der technischen Leistungsbeschränkungen zu minimieren. Performance restrictions oppose the goal of a complete performance equilibrium, the goal is to minimize the remaining balance within the scope of the technical performance restrictions.
Eine Ladestation hat in der Regel eine verfügbare abgebbare Leistung zwischen 4,6 kW und 90 kW. Ein Leistungsfluss aus einer Erzeugungsanlange kann ebenfalls zwischen 10 kW und einigen 10 kW liegen. Somit kann ein Leistungsfluss der A charging station usually has an available output power between 4.6 kW and 90 kW. A power flow from a generating plant can also between 10 kW and a few 10 kW. Thus, a power flow of the
Erzeugungsanlage, abzüglich der in der Hausverteilung genutzten Leistung, größer oder kleiner sein, als die Aufnahmefähigkeit der Ladestation. Daher kann es Generating plant, minus the power used in the house distribution, be larger or smaller than the capacity of the charging station. Hence it can
Vorkommen, dass eine Leistung am Versorgungsnetzanschluss von einer Leistung am Ladestationsanschluss verschieden ist. Für die Saldierung ist es bevorzug, dass die Ladestation möglichst mit der gleichen Leistung betrieben wird, wie die Occurrence that a power at the supply network connection differs from a power at the charging station connection. For balancing, it is preferred that the charging station is operated with the same power as possible as the
Erzeugungsanlage. Generating plant.
Bei einer Energiesaldierung über einen B etrachtu ngsintervall wird in dem In the case of energy balancing over a observation interval, the
Betrachtungsintervall die aufgenommene Energie auf der einen Seite mit der abgegebenen Energie auf der anderen Seite saldiert und eine Differenz einem Observation interval the absorbed energy on the one hand with the delivered energy on the other side netted and a difference one
Grenzwert angenähert, der insbesondere kleiner 1kWh bevorzugt kleiner 0,1kWh, insbesondere kleiner 0,01kWh, bevorzugt um die 0kWh ist. Im Rahmen technischer Leistungsbeschränkungen wird je Saldierungsperiode ein Minimum des Energiesaldos angestrebt. The limit value is approximated, which is in particular less than 1kWh, preferably less than 0.1kWh, in particular less than 0.01kWh, preferably around 0kWh. In the context of technical performance restrictions, a minimum of the energy balance is aimed for per balancing period.
Wenn zuvor die Rede davon war, dass Leistungsflüsse auf der einen und der anderen Seite saldiert werden oder Energiemengen auf der einen oder anderen Seite saldiert werden, so kann darunter verstanden werden, dass an dem If it was previously mentioned that power flows are netted on one side and the other, or quantities of energy are netted on one side or the other, this can be understood to mean that on the
Versorgungsnetzanschluss Grünstrom eingespeist werden kann und gleichzeitig an dem Ladestationsanschluss eine dem Grünstrom entsprechende Strommenge aufgenommen werden kann Dies gilt sowohl für zeitsynchrone Leistungen als auch für zeitraumsynchrone Energiemengen. Green electricity supply network connection can be fed in and, at the same time, an amount of electricity corresponding to the green electricity can be consumed at the charging station connection. This applies both to time-synchronous services and to time-synchronous amounts of energy.
Wie bereits erläutert, kann eine Zeitsynchronisation der Leistungsflüsse oder auch eine zeitraumspezifische Synchronisation der Energiemengen erfolgen. Für den letztgenannten Fall wird vorgeschlagen, dass das externe Steuersignal eine Energie in einem Betrachtungsintervall vorgibt. Ein Betrachtungsintervall ist insbesondere 1 min, 5 min, 10 min oder eine Viertelstunde. Die Steuereinrichtung stellt den As already explained, a time synchronization of the power flows or also a time-period-specific synchronization of the amounts of energy can take place. For the latter case, it is proposed that the external control signal specifies an energy in a viewing interval. A viewing interval is in particular 1 min, 5 min, 10 min or a quarter of an hour. The control device provides the
Leistungsfluss zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss dann derart ein, dass zum Ende des Betrachtungsintervalls, die zwischen der Ladestation und dem Ladestationsanschluss ausgetauschte Energie, der vorgegebenen Energie entspricht. Hierbei kann innerhalb eines Betrachtungsintervalls in einer höheren zeitlichen Auflösung als die Dauer des Betrachtungsintervalls eine Information zu der bisher angefallenen Energie durch das externe Steuersignal vorgegeben werden, sodass im Laufe des B etrachtungs Intervalls stets das Ziel eines möglichst guten Angleichens der ausgetauschten Energiemengen am Versorgungsnetzanschluss und am The power flow between the charging station and the charging station connection then begins in such a way that at the end of the observation interval between the charging station and the Charging station connection exchanged energy that corresponds to the specified energy. In this case, information on the energy that has accumulated up to now can be specified by the external control signal within a viewing interval with a higher temporal resolution than the duration of the viewing interval, so that in the course of the viewing interval the goal of the best possible alignment of the exchanged energy quantities at the supply network connection and on the
Ladestationsanschluss erreicht werden kann. Charging station connection can be reached.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Energien messtechnisch erfasst, die bis zu einem Zeitpunkt innerhalb des Betrachtungsintervalls am Ladestationsanschluss und am Versorgungsnetzanschluss mit dem Versorgungsnetz ausgetauscht worden sind. Abhängig von der Prognose des Energieflusses am Versorgungsnetzanschluss für den verbleibenden Zeitraum innerhalb des aktuellen Betrachtungsintervalls wird von der Steuereinrichtung ein entgegen gerichteter Energiefluss am Ladestationsanschluss eingestellt. Das Ziel ist die Minimierung des verbleibenden Energiedifferenzsaldos am Ende des Betrachtungsintervalls. Zur nachgelagerten Energieabrechnung ist es erforderlich, dass sowohl am Ladestations- wie am Versorgungsnetzanschluss die Energiemengen mit geeigneten Zählmitteln z.B. eichrechtskonform erfasst werden. Für die Steuerung der Energieflüsse kann die Steuerei nri chtung vorzugsweise Messwerte dieser Zählmittel verwenden. Die Nutzung von Messwerten anderer nicht geeichter Messgeräte ist in einer Ausführungsform für die Steuerung ebenso möglich. In one exemplary embodiment, the energies are recorded by measurement technology that have been exchanged with the supply network up to a point in time within the observation interval at the charging station connection and at the supply network connection. Depending on the prognosis of the energy flow at the supply network connection for the remaining period within the current observation interval, the control device sets an energy flow in the opposite direction at the charging station connection. The aim is to minimize the remaining energy difference balance at the end of the observation interval. For the subsequent energy billing, it is necessary that both the charging station and the supply network connection the amounts of energy with suitable counting means, e.g. are recorded in accordance with calibration law. For the control of the energy flows, the control direction can preferably use measured values from these counting means. The use of measured values from other non-calibrated measuring devices is also possible in one embodiment for the control.
Während der Benutzer bzw. Teilnehmer sich nicht in seiner Wohneinheit befindet, wird in der Wohneinheit relativ wenig elektrische Energie verbraucht. In den meisten Fällen stellt die Erzeugungsanlage elektrische Energie an dem While the user or participant is not in his residential unit, relatively little electrical energy is consumed in the residential unit. In most cases, the generating plant provides electrical energy to the
Versorgungsnetzanschluss bereit. Die von der Erzeugungsanlage bereitgestellte Leistung kann innerhalb der Wohneinheit am Hausverteilnetzanschluss nicht verbraucht werden. Die dort bereitgestellte Leistung wird von dem Hausverteilnetz über den Versorgungsnetzanschluss, insbesondere mithilfe der Ein- und Mains connection ready. The power provided by the generating plant cannot be consumed within the residential unit at the house distribution network connection. The power provided there is from the house distribution network via the supply network connection, in particular with the help of the input and
Rückspeiseeinheit, in das Versorgungsnetz zurückgespeist. Auf der anderen Seite wird seitens des Benutzers zur gleichen Zeit elektrische Energie für sein Elektrofahrzeug an der öffentlichen Ladestation benötigt. Der Betrag der von der öffentlichen Ladestation aufgenommenen elektrischen Energie kann von der Steuereinrichtung an das Backend übermittelt wird. Der Betrag der über den Feedback unit, fed back into the supply network. On the other hand, the user needs electrical energy for his electric vehicle at the public charging station at the same time. The amount of electrical energy consumed by the public charging station can be transmitted from the control device to the backend. The amount of the
Versorgungsnetzanschluss in das Versorgungsnetz eingespeisten elektrischen Energie kann von der Einsteileinrichtung an das Backend übermittelt werden. Das Backend verrechnet die beiden Beträge und saldierte diese, wie oben beschrieben. Im Idealfall ist es möglich, dass die für den Ladevorgang benötigte Energiemenge mithilfe der Erzeugungsanlage über den Versorgungsnetzanschluss in das Versorgungsnetz eingespeist wurde. Es ist vorteilhafterweise möglich, dass der Benutzer in einem solchen Szenario keine zusätzliche elektrische Energie beziehen und auch bezahlen muss. Der Benutzer befindet sich quasi in einem virtuellen wohninternen Stromnetz. Supply network connection Electrical energy fed into the supply network can be transmitted from the adjustment device to the backend. The backend offsets the two amounts and netted them as described above. Ideally, it is possible that the amount of energy required for the charging process was fed into the supply network with the help of the generating plant via the supply network connection. It is advantageously possible that in such a scenario the user does not have to draw any additional electrical energy and also have to pay for it. The user is, as it were, in a virtual electricity network within the home.
Um eine zeitrichtige Leistungserfassung zu gewährleisten, haben die zweite und die erste Zähleinrichtung bevorzugt eine gemeinsame Zeitnormale. Hier kann In order to ensure that the performance is recorded at the correct time, the second and the first counting device preferably have a common time standard. Here can
insbesondere eine Zeitsynchronisierung über einen Zeitserver erfolgen. Die in particular, time synchronization takes place via a time server. The
Steuereinrichtung und die Einstelleinrichtung sind zu bidirektionalen Kommunikation miteinander und/oder dem Backend eingerichtet, sodass sowohl Steuersignal als auch Antwortsignal austauschbar sind. The control device and the setting device are set up for bidirectional communication with one another and / or the backend, so that both the control signal and the response signal can be exchanged.
Zu Beginn des Ladevorgangs identifiziert sich der Benutzer gegenüber der At the beginning of the loading process, the user identifies himself to the
öffentlichen Ladestation anhand einer ihm zugeordneten Identifikationsnummer. Die Identifikationsnummer kann beispielsweise auf einem Smartphone, in seinem public charging station using an identification number assigned to it. The identification number can for example be on a smartphone, in his
Elektrofahrzeug oder in einem Ladekabel gespeichert sein. Dadurch kann der Electric vehicle or stored in a charging cable. This allows the
Benutzer den Ladevorgang mithilfe seines Smartphone, seines Elektrofahrzeugs oder seinem Ladekabel am der öffentlichen Ladestation initialisieren. Im Rahmen der Initialisierung meldet die öffentliche Ladestation oder die Steuereinrichtung dem Backend über die erste Kommunikationsschnittstelle, dass der Benutzer mit der Identifikationsnummer ein Elektrofahrzeug laden möchte. Das Backend überprüft anhand der Identifikationsnummer, ob der Benutzer User initialize the charging process using their smartphone, electric vehicle or charging cable at the public charging station. As part of the initialization, the public charging station or the control device reports to the backend via the first communication interface that the user would like to charge an electric vehicle with the identification number. The backend uses the identification number to check whether the user
berechtigt ist, an der öffentlichen Ladestation ein Elektrofahrzeug zu laden. Wenn die Überprüfung positiv ist, wird die öffentliche Ladestation aktiv gesetzt und der gewünschte Ladevorgang kann beginnen. Anhand der Identifikationsnummer kann das Backend ebenso feststellen, dass dem Benutzer die häusliche Ladestation zugeordnet ist. is entitled to charge an electric vehicle at the public charging station. If the check is positive, the public charging station is activated and the desired charging process can begin. Using the identification number, the backend can also determine that the home charging station is assigned to the user.
In einer Ausführungsform kann der Benutzer bei der Initialisierung des Ladevorgangs festlegen, ob für einen Ladevorgang an der öffentlichen Ladestation nur die am Versorgungsnetzanschluss eingespeiste Energie verwendet werden soll. In diesem Fall meldet die zweite Zähleinrichtung in regelmäßigen Abstanden die bezogene Energiemenge an das Backend. In one embodiment, when initializing the charging process, the user can specify whether only the energy fed in at the supply network connection should be used for a charging process at the public charging station. In this case, the second meter reports the amount of energy consumed to the backend at regular intervals.
Daraufhin weist das Backend über das Steuersignal die öffentliche Ladestation an, eine Energiemenge in der Höhe der eingespeisten Energiemenge in das The backend then uses the control signal to instruct the public charging station to add an amount of energy equal to the amount of energy fed into the
Elektrofahrzeug zu übertragen. Der Benutzer kann allerdings auch eine hybride Version des Ladevorgangs auswählen. Bei einer solchen hybriden Version lädt die öffentliche Ladestation das Elektrofahrzeug bis zu einer gewünschten Ladezustand der Batterie auf. Falls die am Versorgungsnetzanschluss eingespeiste Energiemenge hierzu nicht ausreichend ist, kann zusätzliche Energie aus dem Versorgungsnetz bezogen werden. Die zusätzlich bezogene Energie wird dem Benutzer in Rechnung gestellt. Transfer electric vehicle. However, the user can also select a hybrid version of the charging process. In such a hybrid version, the public charging station charges the electric vehicle up to the desired state of charge of the battery. If the amount of energy fed in at the supply network connection is not sufficient for this, additional energy can be drawn from the supply network. The user will be billed for the additional energy drawn.
Es findet regelmäßig eine verschlüsselte Kommunikation zwischen der There is regular encrypted communication between the
Steuereinrichtung und Backend sowie zwischen der Einstelleinrichtung und Backend und/oder zwischen Steuereinrichtung und Einstelleinrichtung statt. Die Control device and backend and between the adjusting device and backend and / or between the control device and adjusting device instead. The
Einstelleinrichtung kann ein Steuersignal versenden und die Steuereinrichtung kann ein Steuersignal empfangen. Die Einstelleinrichtung kann ein Antwortsignal empfangen und die Steuereinrichtung kann ein Antwortsignal versenden. Steuersignal und Antwortsignal können über und/oder durch das Backend erstellt werden. Wenn hier die Rede davon ist, dass die öffentliche Ladestation mit dem Backend kommuniziert, kann damit auch gemeint sein, dass die Steuereinrichtung mit dem Backend kommuniziert und umgekehrt. Wenn hier die Rede davon ist, dass die häusliche Ladestation oder die Einspeise- und Rückspeiseeinheit mit dem Backend kommuniziert, kann damit auch gemeint sein, dass die Einstelleinrichtung mit dem Backend kommuniziert und umgekehrt. Adjustment device can send a control signal and the control device can receive a control signal. The setting device can receive a response signal and the control device can send a response signal. The control signal and response signal can be created via and / or by the backend. If we are talking about the public charging station with the backend communicates, this can also mean that the control device communicates with the backend and vice versa. If we are talking about the domestic charging station or the feed and feedback unit communicating with the backend, this can also mean that the setting device communicates with the backend and vice versa.
Von der Einstelleinrichtung wird die in das Versorgungsnetz eingespeiste Energie oder Leistung mitsamt einer eindeutigen Transaktionsidentifikationsnummer in einem Datenpaket übertragen. Das Datenpaket kann Teil des Steuersignals sein. Die hierzu benötigten Werte der Energiemenge oder Leistungen können beispielsweise der ersten Zählereinrichtung bereitgestellt werden. Die The setting device transmits the energy or power fed into the supply network together with a unique transaction identification number in a data packet. The data packet can be part of the control signal. The values of the amount of energy or power required for this can be made available to the first meter device, for example. The
Transaktionsidentifikationsnummer kann beispielsweise dem Benutzer zugeordnet sein. Die Transaktionsidentifikationsnummer kann beispielsweise die zur Transaction identification number can be assigned to the user, for example. The transaction identification number can, for example, be used for
Initialisierung verwendete Identifikationsnummer sein. Das Datenpaket kann beispielsweise zusätzlich auch einen Zählerstand der zweiten Zähleinrichtung umfassen. Der Zählerstand gibt beispielsweise an, um welches Datenpaket es sich handelt. In der Regel werden bei einem Ladevorgang eine Mehrzahl von Datenpakete übertragen. Identification number used for initialization. The data packet can, for example, also include a counter reading of the second counter. The counter reading indicates, for example, which data packet is involved. As a rule, a plurality of data packets are transmitted during a loading process.
Das Backend wertet von der Einstelleinrichtung empfangene Datenpaket aus und sendet daraufhin der Steuereinrichtung das Steuersignal mit der zu ladenden The backend evaluates the data packet received by the setting device and then sends the control device the control signal with the one to be loaded
Energiemenge oder der Leistung, bevorzugt ebenfalls als Datenpaket mit einer gleichen Struktur. Amount of energy or the power, preferably also as a data packet with the same structure.
Die Auswertung seitens des Backends kann den bei der Initialisierung vom Benutzer festgelegten Lademodus und/oder eine Lastmanagementeinstellung berücksichtigen. Alternativ ist es möglich, dass die Einstelleinrichtung lediglich am Ende des The evaluation on the part of the backend can take into account the charging mode specified by the user during initialization and / or a load management setting. Alternatively, it is possible that the setting device only at the end of the
Ladevorgangs die in das Versorgungsnetz eingespeiste Energie an das Backend übermittelt. In dieser Ausführungsform wird seitens des Backends die in das Charging process, the energy fed into the supply network is transmitted to the backend. In this embodiment, the backend will use the
Versorgungnetz eingespeiste Energiemenge mit der für den Ladevorgang benötigten Energiemenge berechnet und abhängig vom Differenzbetrag eine Aktion durchgeführt. Entweder wird ihm ein Betrag in Rechnung gestellt, wenn die bezogene Energiemenge größer ist als die eingespeiste Energiemenge. Andernfalls kann eine Gutschrift erfolgen. The amount of energy fed into the supply network is calculated with the amount of energy required for the charging process and, depending on the difference, an action carried out. Either he will be charged an amount if the amount of energy drawn is greater than the amount of energy fed in. Otherwise a credit can be issued.
In einer Ausführungsform ist die Einstelleinrichtung dazu ausgebildet, den Zustand der zweiten Zähleinrichtung und/oder der Ein- und Rückspeiseeinheit, insbesondere die in das Versorgungsnetz eingespeiste Energiemenge, durch die zweite In one embodiment, the setting device is designed to measure the state of the second counting device and / or the feed and feedback unit, in particular the amount of energy fed into the supply network, by the second
Kommunikationsschnittstelle an das Backend zu übermitteln. In einer Communication interface to be transmitted to the backend. In a
Ausführungsform ist die Einstelleinrichtung dazu ausgebildet, die in das Embodiment, the setting device is designed to be included in the
Versorgungsnetz eingespeiste Energiemenge von der zweiten Zähleinrichtung und/oder der Ein- und Rückspeiseeinheit abzufragen. In einer Ausführungsform meldet die Einstelleinrichtung alle 15 Minuten die in das Versorgungsnetz To query the amount of energy fed into the supply network from the second meter and / or the feed and feedback unit. In one embodiment, the setting device reports the into the supply network every 15 minutes
eingespeiste Energiemenge durch die zweite Kommunikationsschnittstelle an das Backend. Die zuvor erwähnte Regelmäßigkeit kann somit bedeuten, dass alle 15 Minuten eine Datenübertragung stattfinden kann. amount of energy fed in through the second communication interface to the backend. The aforementioned regularity can therefore mean that data can be transmitted every 15 minutes.
In einer Ausführungsform umfasst die Einstelleinrichtung und/oder die In one embodiment, the adjusting device and / or comprises
Steuereinrichtung zumindest zwei Kommunikationsschnittstellen, so dass eine redundante Kommunikationsverbindung zum Backend vorhanden sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle(n) kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine LAN-, GSM-, UMTS-, LTE- oder eine 5 G-Kommunikationsverbindung herzustellen. Es ist ebenso möglich, dass die erste Kommunikationsschnittstelle funktional identisch zu der zweiten Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist. Control device at least two communication interfaces, so that a redundant communication connection to the backend can be present. The communication interface (s) can be designed, for example, to establish a LAN, GSM, UMTS, LTE or 5G communication connection. It is also possible that the first communication interface is designed to be functionally identical to the second communication interface.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Ein- und Rückspeiseeinheit über zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zu steuern bzw. zu regeln. Dadurch ist vorteilhafterweise möglich, die durch das Elektrofahrzeug beim Ladevorgang benötigte Energiemenge durch die Ein- und Rückspeiseeinheit zur Verfügung zu stellen. Dies ist z.B. dann vorteilhaft, wenn die Wohneinheit eine zusätzliche physikalische Energiespeichereinheit, wie z.B. einen Akkumulator, besitzt, welche an dem Hausverteilnetz angeschlossen ist. Über diesen kann dann ggf. Energie in das Versorgungsnetz eingespeist werden, wenn die Erzeugungsanlage, ggf. In one embodiment, the control device is designed to control or regulate the feed and feedback unit via at least one communication interface. This advantageously makes it possible to provide the amount of energy required by the electric vehicle during the charging process through the feed and feedback unit. This is advantageous, for example, when the residential unit has an additional physical energy storage unit, such as an accumulator, which is connected to the house distribution network. Energy can then possibly be used via this be fed into the supply network if the generating plant, possibly
aufgrund von Witterungsbedingungen, keine Energie zur Verfügung stellt. does not provide any energy due to weather conditions.
In einer Ausführungsform wird in einer ersten Phase des Ladevorgangs weniger Energie in das Elektrofahrzeug eingespeist als am Versorgungsnetzanschluss in das Versorgungsnetz eingespeist wird. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, eine Art Energiepuffer aufzubauen. Dabei wird bei der Saldierung festgestellt, dass weniger Energie am dem Ladestationsanschluss aufgenommen wird, als am In one embodiment, less energy is fed into the electric vehicle in a first phase of the charging process than is fed into the supply network at the supply network connection. This advantageously makes it possible to build up a type of energy buffer. During the balancing, it is determined that less energy is consumed at the charging station connection than at
Versorgungsnetzanschluss eingespeist wird. Der Betrag des Saldos kann über einen oder mehrere Betrachtungsintervalle kumuliert werden. Dieser kumulierte Betrag kann als Energiepuffer verstanden werden. Wird bei der Saldierung in einem späteren Betrachtungszeitraum festgestellt, dass mehr Energie am dem Ladestationsanschluss aufgenommen wird, als am Versorgungsnetzanschluss eingespeist wird, kann die Betrag reduziert werden. Falls die Verbindung zur öffentlichen Ladestation unterbrochen wird, muss der Ladevorgang nicht unterbrochen werden, denn in einem solchen Fall kann der Energiepuffer aufgebraucht werden. Ebenso können somit gleichmäßige Ladevorgänge gewährleistet werden. Supply grid connection is fed. The amount of the balance can be accumulated over one or more observation intervals. This cumulative amount can be understood as an energy buffer. If, during the balancing process, it is determined in a later observation period that more energy is being consumed at the charging station connection than is being fed in at the supply network connection, the amount can be reduced. If the connection to the public charging station is interrupted, the charging process does not have to be interrupted, because in such a case the energy buffer can be used up. In this way, even charging processes can also be guaranteed.
Beispielsweise ist es durch den Energiepuffer möglich, Leistungseinbrüche For example, the energy buffer can prevent performance drops
(beispielsweise Wolkenzüge über der Photovoltaikanlage) an der Erzeugungsanlage, währenddessen die in das Versorgungsnetz eingespeiste Energiemenge niedrig ist, zu überbrücken. Der Energiepuffer kann auch dazu verwendet werden, ein seitens des Backends von der Ladestation nicht empfangenes Datenpaket zu überbrücken. Wenn ein Datenpaket seitens des Backends nicht empfangen oder ausgewertet werden kann, muss dank des Energiepuffers der Ladevorgang nicht automatisch unterbrochen werden, sondern der Energiepuffer kann aufgebraucht werden. (for example clouds over the photovoltaic system) at the generating system, during which the amount of energy fed into the supply network is low. The energy buffer can also be used to bridge a data packet that the backend has not received from the charging station. If a data packet cannot be received or evaluated by the backend, the charging process does not have to be automatically interrupted thanks to the energy buffer, but the energy buffer can be used up.
Der Energiepuffer kann ein Zahlenwert sein, welcher sowohl positiv als auch negativ sein kann. Ein positiver Zahlenwert des Energiepuffers bedeutet beispielsweise, dass während des Ladevorgangs die Energiemenge, welche an dem The energy buffer can be a numerical value, which can be both positive and negative. A positive numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that is in the
Versorgungsnetzanschluss in das Versorgungsnetz eingespeist wurde, größer ist als die Energiemenge, die beim Ladevorgang von dem Ladestationsanschluss The supply network connection was fed into the supply network is greater than the amount of energy that is used during the charging process from the charging station connection
aufgenommen und in das Elektrofahrzeug geladen wurde. Ein negativer Zahlenwert des Energiepuffers bedeutet beispielsweise, dass während des Ladevorgangs die Energiemenge, welche an dem Versorgungsnetzanschluss in das Versorgungsnetz eingespeist wurde, kleiner ist als die Energiemenge, die beim Ladevorgang von dem Ladestationsanschluss aufgenommen und in das Elektrofahrzeug geladen wurde. Ein positiver Zahlenwert ermöglicht beispielsweise die Anwendung eines zeitvariablen Lastmanagements seitens des Backends und/oder der öffentlichen Ladestation. was recorded and charged into the electric vehicle. A negative numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that was fed into the supply network at the supply network connection is less than the amount of energy that was absorbed by the charging station connection during the charging process and loaded into the electric vehicle. A positive numerical value enables, for example, the use of time-variable load management on the part of the backend and / or the public charging station.
Das Backend oder/und die öffentliche Ladestation kann aufgrund einer aktuellen Lastsituation des Versorgungsnetz entscheiden, wann das Elektrofahrzeug mit welcher Leistung geladen werden soll. Der Benutzer kann beispielsweise bei der Initialisierung des Ladevorgangs festlegen, dass der Zahlenwert des Energiepuffers nicht negativ werden darf. Der Zahlenwert eines Energiepuffers kann beispielsweise einem oder mehreren (bspw. einer Familie) Benutzer (bzw. Teilnehmer) und/oder temporär einem Ladevorgang zugeordnet werden. Die Zuordnung zu einem Benutzer kann beispielsweise auch über ein dem Benutzer zugeordnetem Vertragskonto realisiert werden. Das heißt, der Zahlenwert eines Energiepuffers wäre nur indirekt einem Benutzer zugeordnet, da Zahlenwert eines Energiepuffers einem Vertragskonto zugeordnet wäre und dieses Vertragskonto einem Benutzer zugeordnet ist. The backend and / or the public charging station can decide on the basis of a current load situation of the supply network when the electric vehicle should be charged with what power. For example, when initializing the charging process, the user can specify that the numerical value of the energy buffer must not become negative. The numerical value of an energy buffer can, for example, be assigned to one or more (for example a family) users (or participants) and / or temporarily to a charging process. The assignment to a user can, for example, also be realized via a contract account assigned to the user. That is, the numerical value of an energy buffer would only be assigned indirectly to a user, since the numerical value of an energy buffer would be assigned to a contract account and this contract account is assigned to a user.
Der Zahlenwert eines Energiepuffers kann beispielsweise zentral im Backend gespeichert und verwaltet werden. Der Energiepuffer ist dadurch eine Art virtueller Energiespeicher. Falls der Ladevorgang vorzeitig abgebrochen wird, kann The numerical value of an energy buffer can, for example, be stored and managed centrally in the backend. The energy buffer is therefore a kind of virtual energy store. If the charging process is canceled prematurely,
überschüssige an dem Versorgungsnetz eingespeiste Energie dem Benutzer als eine Gutschrift zur Verfügung gestellt werden (Fall: positiver Zahlenwert des excess energy fed into the supply network can be made available to the user as a credit (case: positive numerical value of the
Energiepuffers) und überschüssige in das Elektrofahrzeug eingespeiste Energie dem Benutzer in Rechnung gestellt werden (Fall: negativer Zahlenwert des Energy buffer) and excess energy fed into the electric vehicle are billed to the user (case: negative numerical value of the
Energiepuffers). Bei der ersten Ladesäule kann es sich beispielsweise auch um eine induktive Energy buffer). The first charging station can, for example, also be an inductive one
Ladestation handeln. Trade charging station.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: The subject matter is explained in more detail below on the basis of a drawing showing exemplary embodiments. In the drawing show:
Fig. 1 einen beispielhaften Systemaufbau; 1 shows an exemplary system structure;
Fig. 2 einen beispielhaften Ablauf eines Ladevorgangs; 2 shows an exemplary sequence of a charging process;
Fig. 3 bis 5 jeweils einen beispielhaften Ladevorgang an einer Ladestation; 3 to 5 each show an exemplary charging process at a charging station;
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Systemaufbau. Eine Wohneinheit 110, beispielsweise ein Einfamilienhaus, eines Benutzers (im weiteren auch als Kunde bezeichnet) umfasst eine Energieerzeugungsanlage 114, insbesondere eine Photovoltaikanlage, eine Ein- und Rückspeiseeinheit 112, ein Smart-Meter 113 (zweite Zähleinrichtung) und eine private Ladestation 111. Die Energieerzeugungsanlage 114 kann 1 shows an exemplary system structure. A residential unit 110, for example a single-family house, of a user (hereinafter also referred to as a customer) comprises a power generation system 114, in particular a photovoltaic system, a feed and feedback unit 112, a smart meter 113 (second meter) and a private charging station 111 Power generation plant 114 may
insbesondere als eine Erzeugungsanlage im Sinne der allgemeinen Beschreibung angesehen werden. be viewed in particular as a generating plant in the sense of the general description.
Die Energieerzeugungsanlage 114 ist über einen Hausverteilnetzanschluss 151 mit einem Hausverteilnetz verbunden. In dem Hausverteilnetz können Lasten wie z.B. eine häusliche Ladestation 111 oder andere Lasten angeordnet sein. Zwischen der Energieerzeugungsanlage 114 und dem Hausverteilnetzanschluss 151 kann die Ein- und Rückspeiseeinheit 112, insbesondere umfassend einen Umrichter, angeordnet sein. In der Darstellung ist die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 zwischen dem The energy generation system 114 is connected to a house distribution network via a house distribution network connection 151. In the house distribution network, loads such as a domestic charging station 111 or other loads can be arranged. The feed-in and feedback unit 112, in particular comprising a converter, can be arranged between the energy generation system 114 and the house distribution network connection 151. In the illustration, the feed and feedback unit 112 is between the
Hausverteilnetzanschluss 151 und einem Versorgungsnetzanschluss 150 angeordnet sein. Die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 kann auch mehrteilig sein und in Teilen zwischen der Energieerzeugungsanlage 114 und dem Hausverteilnetzanschluss 151 und in Teilen zwischen dem Hausverteilnetzanschluss 151 und einem Versorgungsnetzanschluss 150 angeordnet sein. Die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 kann auch eine zuvor beschriebene Einstelleinrichtung 116 aulweisen. House distribution network connection 151 and a supply network connection 150 can be arranged. The feed and feedback unit 112 can also be in several parts and in parts between the energy generation system 114 and the house distribution network connection 151 and in parts between the house distribution network connection 151 and a Supply network connection 150 can be arranged. The feed and feedback unit 112 can also have an adjustment device 116 described above.
Das Smart-Meter 113 ist beispielhaft in der Fig. 1 baulich in der Ein- und The smart meter 113 is shown as an example in FIG
Rückspeiseeinheit 112 integriert. Das Smart-Meter 113 kann als zweite Integrated feedback unit 112. The smart meter 113 can be the second
Zähleinrichtung an dem Versorgungsnetzanschluss 150 angeordnet sein. Counting device can be arranged on the supply network connection 150.
Die Figur 1 zeigt aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht die denkbaren For reasons of clarity, FIG. 1 does not show the conceivable ones
Kommunikationsverbindungen zwischen den Komponenten. Beispielsweise kann die häusliche Ladestation 111 sowohl mit Ein- und Rückspeiseeinheit 112 oder dem Smart- Meter 113 als auch mit der Energieerzeugungsanlage 114 eine Communication links between the components. For example, the home charging station 111 can have both a feed and feedback unit 112 or the smart meter 113 and the power generation system 114
Kommunikationsverbindung besitzen. Have a communication link.
Die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 ist über den Versorgungsnetzanschluss 150 mit einem öffentlichen Versorgungsnetz (insbesondere einem Wechselstromnetz) 155 verbunden. Die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 ist dazu ausgebildet, überschüssige elektrische Energie aus dem wohneinheitinternen Stromnetz in das öffentliche Versorgungsnetz (Stromnetz) 155 zu speisen. The feed and feedback unit 112 is connected to a public supply network (in particular an alternating current network) 155 via the supply network connection 150. The feed-in and feed-back unit 112 is designed to feed excess electrical energy from the power grid within the residential unit into the public supply grid (power grid) 155.
Überschüssige elektrische Energie kann vorliegen, wenn die Energieerzeugungsanlage 114 mehr elektrische Energie bereitstellt, als in der Wohneinheit verbraucht werden kann. Die Ein- und Rückspeiseeinheit 112 oder/ und das Smart-Meter 113 ist dazu ausgebildet, die in das öffentliche Stromnetz 155 zurückgespeiste Energiemenge zu erfassen. Excess electrical energy may exist when the power generation system 114 provides more electrical energy than can be consumed in the residential unit. The feed and feedback unit 112 and / or the smart meter 113 is designed to detect the amount of energy fed back into the public power grid 155.
Eine öffentliche oder halböffentliche Ladestation 120 ist dazu ausgebildet, ein A public or semi-public charging station 120 is designed to provide a
Elektrofahrzeug 130 des Kunden zu laden. Die öffentliche oder halböffentliche Ladestation 120 (auch öffentliche Ladestation 120 genannt) kann sich beispielsweise auf einem öffentlichen Parkplatz oder auf einem Parkplatz eines Firmengeländes oder Einkaufszentrums befinden. Die Ladestation 120 ist über einen Ladestationsanschluss 121 mit dem öffentlichen Stromnetz 155 verbunden. Die zum Laden des Elektrofahrzeugs benötigte elektrische Energie kann die Ladestation 120 aus dem öffentlichen Stromnetz 155 beziehen. In oder an der Ladestation 120 ist eine zuvor beschriebene Steuereinrichtung 122 angeordnet. In oder an der Ladestation 120 ist eine zuvor beschriebene erste Charging customer's electric vehicle 130. The public or semi-public charging station 120 (also called public charging station 120) can be located, for example, in a public parking lot or in a parking lot on company premises or in a shopping center. The charging station 120 is connected to the public power grid 155 via a charging station connection 121. The electrical energy required to charge the electric vehicle can be drawn by the charging station 120 from the public power grid 155. A previously described control device 122 is arranged in or on the charging station 120. In or on the charging station 120 is a previously described first
Zähleinrichtung angeordnet. Selbstverständlich sind auch weitere öffentliche oder halböffentliche Ladestationen erfindungsgemäß denkbar. Aus Gründen der Counting device arranged. Of course, other public or semi-public charging stations are also conceivable according to the invention. Because of
Übersichtlichkeit ist lediglich eine Ladestation 120 dargestellt. Wenn nachfolgend davon die Rede ist, dass die Ladestation 120 kommuniziert, kann damit auch gemeint sein, dass die Steuereinrichtung 122 kommuniziert. Only one charging station 120 is shown for clarity. When it is mentioned below that the charging station 120 is communicating, this can also mean that the control device 122 is communicating.
Der gezeigte Systemaufbau umfasst ferner ein Backend 140. Das Backend 140 ist eine nachgeschaltete N etzwerkstruktur, wie beispielsweise ein Datenbank-Server, auf dem Informationen abgelegt bzw. von dem sie abgerufen werden können. In der Fig. 1 ist das Backend 140 als ein Wolkensymbol skizziert. The system structure shown also includes a backend 140. The backend 140 is a downstream network structure, such as a database server, on which information can be stored or from which it can be retrieved. In FIG. 1, the back end 140 is sketched as a cloud symbol.
Das Backend 140 ist kommunikationstechnisch mit der Ladestation 120 und/oder der Steuereinrichtung 122 verbunden. Das Backend 140 kann beispielsweise einen Nutzer/Kunden an der [halb-] öffentlichen Ladestation 120 authentifizieren, einen Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs 130 starten oder beenden, einen Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs 130 steuern oder ein Lastmanagement von mehreren The backend 140 is connected to the charging station 120 and / or the control device 122 in terms of communication. The backend 140 can, for example, authenticate a user / customer at the [semi] public charging station 120, start or end a charging process of an electric vehicle 130, control a charging process of an electric vehicle 130 or a load management of several
Ladestationen durchführen. Über diese Kommunikationsverbindung kann die am Ladestationsanschluss aus dem öffentliche Stromnetz 155 bezogene Energiemenge dem Backend 140 mitgeteilt werden. Carry out charging stations. The amount of energy drawn from the public power grid 155 at the charging station connection can be communicated to the backend 140 via this communication connection.
Zusätzlich ist das Backend 140 über eine nicht dargestellte weitere In addition, the backend 140 is via another, not shown
Kommunikationsverbindung mit zumindest einer Komponente aus der Wohneinheit 110, insbesondere mit der Ein- und Rückspeiseeinheit 112, mit der Communication connection with at least one component from the residential unit 110, in particular with the feed and feedback unit 112, with the
Einstelleinrichtung 116, mit dem einen Smart-Meter 113 oder mit der privaten Ladestation 111 verbunden. Über diese weitere Kommunikationsverbindung kann die am Versorgungsnetzanschluss in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Setting device 116 connected to a smart meter 113 or to the private charging station 111. The fed into the public power grid 155 at the power supply connection
Energiemenge dem Backend 140 mitgeteilt werden. Amount of energy to be communicated to the backend 140.
Das Backend 140 umfasst zumindest einen kundenspezifischen Datensatz 160. Der kundenspezifische Datensatz 160 umfasst zumindest einen Zahlenwert des The backend 140 includes at least one customer-specific data record 160. The customer-specific data record 160 includes at least one numerical value of the
Energiepuffers. Ein positiver Zahlenwert des Energiepuffers bedeutet beispielsweise, dass während des Ladevorgangs die Energiemenge, welche aus dem Energy buffer. A positive numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process, the amount of energy that is removed from the
wohneinheitsinternen Stromnetz in das öffentliche Stromnetz 155 am internal electricity network into the public electricity network 155 am
Versorgungsnetzanschluss 150 eingespeist wurde, größer ist als die Energiemenge, die beim Ladevorgang an einer Ladestation 120 am Ladestationsanschluss 121 bezogen und in das Elektrofahrzeug 130 geladen wurde. Ein negativer Zahlenwert des Energiepuffers bedeutet beispielsweise, dass während des Ladevorgangs die Supply grid connection 150 was fed in, is greater than the amount of energy that was drawn from charging station connection 121 during the charging process at a charging station 120 and that was charged into electric vehicle 130. A negative numerical value of the energy buffer means, for example, that during the charging process the
Energiemenge, welche aus dem wohneinheitsinternen Stromnetz in das öffentliche Stromnetz 155 am Versorgungsnetzanschluss 150 eingespeist wurde, kleiner ist als die Energiemenge, die beim Ladevorgang an einer Ladestation 120 am The amount of energy that was fed into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 from the residential unit's internal electricity network is smaller than the amount of energy that is used during the charging process at a charging station 120 on
Ladestationsanschluss 121 bezogen und in das Elektrofahrzeug 130 geladen wurde. Charging station connection 121 was obtained and charged into the electric vehicle 130.
Der kundenspezifische Datensatz 160 umfasst insbesondere weitere Daten, wie z.B. einer Identifikationsnummer zum Authentifizierung an einer Ladestation 120, die Anschrift des Kunden, ein Vertragskonto des Kunden, eine hinterlegte The customer-specific data record 160 includes in particular further data, such as e.g. an identification number for authentication at a charging station 120, the address of the customer, a contract account of the customer, a stored one
Zahlungsmöglichkeit eines Kunden und/oder die vorhergegangenen Ladevorgänge (historische Daten) des Kunden. Payment option of a customer and / or the previous charging processes (historical data) of the customer.
Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines Ladevorgangs. Die Fig. 2 wird in Bezug mit den in Fig. 1 dargestellten Komponenten erklärt. In einem 2 shows an exemplary sequence of a charging process. FIG. 2 is explained with reference to the components shown in FIG. 1. In one
Authentifizierungsschritt 501 authentifiziert sich ein Kunde an einer öffentliche oder halböffentliche Ladestation 120, um sein Elektrofahrzeug 130 zu laden. Die In authentication step 501, a customer authenticates himself at a public or semi-public charging station 120 in order to charge his electric vehicle 130. The
Authentifizierung kann mithilfe einer Identifikationsnummer durchgeführt werden. Die Identifikationsnummer kann beispielsweise auf einem Smartphone, in seinem Elektrofahrzeug 130 oder in einem Ladekabel gespeichert sein. Dadurch kann der Kunde den Ladevorgang mithilfe seines Smartphone, seines Elektrofahrzeugs 130 oder seinem Ladekabel initialisieren. Authentication can be performed using an identification number. The identification number can be stored, for example, on a smartphone, in his electric vehicle 130 or in a charging cable. This allows the Customer initialize the charging process using his smartphone, his electric vehicle 130 or his charging cable.
Im Rahmen der Initialisierung meldet die Ladestation 120 dem Backend 140 über eine Kommunikationsverbindung, dass der Kunde mit der Identifikationsnummer ein Elektrofahrzeug 130 laden möchte. Das Backend 140 überprüft anhand der übermittelten Identifikationsnummer, ob der Kunde berechtigt ist, an der Ladestation 120 ein Elektrofahrzeug 130 zu laden. Hierzu kann das Backend 140 die As part of the initialization, the charging station 120 reports to the backend 140 via a communication connection that the customer would like to charge an electric vehicle 130 with the identification number. The backend 140 uses the transmitted identification number to check whether the customer is authorized to charge an electric vehicle 130 at the charging station 120. For this purpose, the backend 140 can use the
kundenspezifischen Daten 160 verwenden. Wenn die Überprüfung positiv ist, wird die Ladestation 120 aktiv gesetzt und der gewünschte Ladevorgang kann beginnen. Use customer-specific data 160. If the check is positive, the charging station 120 is set active and the desired charging process can begin.
Anhand der Identifikationsnummer kann das Backend 140 ebenso feststellen, dass dem Kunde eine erfindungsgemäße Ein- und Rückspeiseeinheit 112 oder/und ein Smart-Meter 113 oder/und eine private Ladestation 111 zugeordnet ist. Im Using the identification number, the backend 140 can also determine that the customer is assigned a feed and feedback unit 112 according to the invention and / or a smart meter 113 and / or a private charging station 111. in the
Authentifizierungsschritt SOlist es zusätzlich möglich, dass der Kunde auswählen bzw. entscheiden kann, welcher Betriebsmodus (zuvor auch Version genannt) für den bevorstehenden Lade Vorgang ausgewählt wird. Die zwei möglichen Betriebsmodi werden anhand dieser Figur noch näher erläutert. Authentication step SOlist it is also possible that the customer can select or decide which operating mode (previously also called version) is selected for the upcoming charging process. The two possible operating modes are explained in more detail with reference to this figure.
In einem zweiten Schritt 502 baut das Backend 140 eine Ko mmunikati ons verbi ndung mit der Ein- und Rückspeiseeinheit 112, einer Einstelleinrichtung 114, dem Smart- Meter 113 und/oder der privaten Ladestation 111 der Wohneinheit 110 auf. Es wird die in Fig. 1 erwähnte weitere Kommunikationsverbindung hergestellt. In a second step 502, the backend 140 establishes a communication connection with the feed and feedback unit 112, a setting device 114, the smart meter 113 and / or the private charging station 111 of the residential unit 110. The further communication link mentioned in FIG. 1 is established.
Sofern ein Ladekabel an das Elektrofahrzeug 130 und an die Ladestation 120 angeschlossen wurde, kann in einem dritten Schritt 503 der Ladevorgang beginnen. If a charging cable has been connected to the electric vehicle 130 and to the charging station 120, the charging process can begin in a third step 503.
Falls der Kunde in dem vorhergehenden Authentifizierungsschritt 501 noch nicht den Betriebsmodus für den Ladevorgang bestimmt hat, kann dies im dritten Schritt 503 nachgeholt werden. Es ist ebenso denkbar, dass die Auswahl des Betriebsmodus seitens des Backends 140 mit Rücksicht auf ein durchzuführendes Lastmanagement ausgewählt wird, sofern der Kunde keine Auswahl des Betriebsmodus durchführt. If the customer has not yet determined the operating mode for the charging process in the preceding authentication step 501, this can be done in the third step 503. It is also conceivable that the selection of the operating mode is selected by the backend 140 with regard to a load management to be carried out, provided that the customer does not make a selection of the operating mode.
Wenn ein hybrider Betriebsmodus für den Ladevorgang ausgewählt wurde, erfolgt ein aus dem Stand der Technik bekannter handelsüblicher Ladevorgang eines If a hybrid operating mode has been selected for the charging process, a commercially available charging process known from the prior art takes place
Elektrofahrzeugs (521). Electric vehicle (521).
Die durch Ein- und Rückspeiseeinheit 112 in das öffentliche Stromnetz 155 The feed and feedback unit 112 into the public power grid 155
eingespeiste Energiemenge wird während des Ladevorgangs (521) nicht The amount of energy fed in is not used during the charging process (521)
berücksichtigt. Am Ende des Ladevorgangs wird seitens des Backends 140 die durch Ein- und Rückspeiseeinheit 112 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste considered. At the end of the charging process, the backend 140 feeds the feed and feedback unit 112 into the public power grid 155
Energiemenge erfasst bzw. ermittelt (522). Amount of energy recorded or determined (522).
Das Ende des Ladevorgangs kann beispielsweise durch ein vollständiges Aufladen eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs 130 aber auch durch ein Abziehen des Ladekabels erfolgen. Die in Schritt 522 ermittelte bzw. erfasste Energiemenge wird in den kundenspezifischen Datensatz 160 des Kunden zwischengespeichert. The end of the charging process can take place, for example, by fully charging an energy store of the electric vehicle 130, but also by removing the charging cable. The amount of energy ascertained or recorded in step 522 is temporarily stored in the customer-specific data record 160 of the customer.
In einem Abgleichungsschritt 523 wird im Backend 140 bestimmt, ob die am In a comparison step 523, it is determined in the backend 140 whether the am
Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Supply network connection 150 fed into the public electricity network 155
Energiemenge größer ist als die in 521 für den Ladevorgang am Amount of energy is greater than that in 521 for charging on
Ladestationsanschluss 121 bezogene Energiemenge. Im Abgleichungsschritt 523 wird somit eine Differenz berechnet, welche positiv als auch negativ oder gleich Null sein kann. Wenn die am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Energiemenge größer ist als die in Schritt 521 bestimmte, am Charging station connection 121 related amount of energy. In the adjustment step 523, a difference is calculated which can be positive as well as negative or equal to zero. If the amount of energy fed into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 is greater than that determined in step 521 on
Ladestationsanschluss 121 bezogene, für den Ladevorgang benötigte Energiemenge, kann beispielsweise die Differenz positiv sein. Wenn die am Charging station connection 121 related amount of energy required for the charging process, for example, the difference can be positive. If the on
Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Supply network connection 150 fed into the public electricity network 155
Energiemenge kleiner ist als die in Schritt 521 bestimmte, am Ladestationsanschluss 121 bezogene, für den Ladevorgang benötigte Energiemenge, kann beispielsweise die Differenz negativ sein. Die in 523 errechnete Differenz wird in einem Finalisierungsschritt 504 dazu verwendet, eine Gutschrift oder eine Rechnung mithilfe des kundenspezifischen Datensatzes 160 für den Kunden zu erstellen. Wenn die Differenz positiv ist, kann beispielsweise eine Gutschrift in Höhe der Differenz für den Kunden erfolgen. Die Gutschrift kann beispielsweise in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegt werden. Wenn die Differenz negativ ist, kann beispielsweise eine Rechnung in Höhe der Differenz mittels eines Strompreises für den Kunden bereitgestellt werden. Die Rechnung kann beispielsweise in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegt werden und anschließend dem Kunden zugestellt werden. If the amount of energy is smaller than the amount of energy determined in step 521 and obtained at the charging station connection 121 and required for the charging process, the difference can be negative, for example. The difference calculated in 523 is used in a finalization step 504 to create a credit note or an invoice using the customer-specific data record 160 for the customer. If the difference is positive, for example, the customer can be credited for the difference. The credit can be stored in the customer-specific data record 160, for example. If the difference is negative, an invoice for the amount of the difference can be provided for the customer by means of an electricity price, for example. The invoice can, for example, be stored in the customer-specific data record 160 and then sent to the customer.
Nach dem Finalisierungsschritt 504 ist der Ladevorgang beendet (505). Wenn ein Betriebsmodus für den Ladevorgang in dem dritten Schritt 503 (respektive im After the finalization step 504, the loading process is ended (505). If an operating mode for the charging process in the third step 503 (or in the
Authentifizierungsschritt 501) ausgewählt wurde, bei dem keine zusätzliche elektrische Energie aus dem öffentlichen Stromnetz 155 verwendet werden soll, wird in einem Pufferschritt 511 ein positiver Zahlenwert des Energiepuffers erzeugt. Dieses Erzeugen kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das Elektrofahrzeug 130 während einer bestimmten Zeitspanne nicht geladen wird, jedoch eine Energiemenge durch am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeist wird. Die bestimmte Zeitspanne kann beispielsweise zwei Stunden, eine Stunde oder nur eine halbe Stunde sein. Authentication step 501) has been selected, in which no additional electrical energy from the public power grid 155 is to be used, a positive numerical value of the energy buffer is generated in a buffer step 511. This generation can be characterized in that the electric vehicle 130 is not charged during a certain period of time, but an amount of energy is fed into the public power network 155 at the supply network connection 150. The specific time span can be, for example, two hours, one hour or only half an hour.
Am Ende des Pufferschritts 511 ist ein positiver Zahlenwert des Energiepuffers in den kundenspezifischen Datensatz 160 des Backends 140 hinterlegt. In einem folgenden Ladevorgangsschritt 512 wird eine bestimmte Energiemenge am At the end of the buffer step 511, a positive numerical value of the energy buffer is stored in the customer-specific data record 160 of the backend 140. In a subsequent charging process step 512, a certain amount of energy is am
Ladestationsanschluss 121 von der Ladestation 120 innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls für das Elektrofahrzeug 130 bezogen. Die bestimmte Energiemenge richtet sich nach dem in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegten Charging station connection 121 obtained from the charging station 120 within a certain time interval for the electric vehicle 130. The specific amount of energy depends on that stored in the customer-specific data record 160
Zahlenwert des Energiepuffers. Die bestimmte Energiemenge ist insbesondere nicht größer sein als der Zahlenwert des Energiepuffers. Es ist beispielsweise denkbar, dass die bestimmte Energiemenge bewusst kleiner ist als der Zahlenwert des Energiepuffers. Dies kann vorteilhafterweise ein Numerical value of the energy buffer. In particular, the specific amount of energy should not be greater than the numerical value of the energy buffer. It is conceivable, for example, that the specific amount of energy is deliberately smaller than the numerical value of the energy buffer. This can be beneficial
Lastmanagement ermöglichen. Enable load management.
Die von der Ladestation 120 an das Fahrzeug 130 abgegebene Ladeleistung richtet sich nach der Höhe der bestimmten Energiemenge und der Länge des bestimmten Zeitintervalls und ist dementsprechend angepasst. Das Ende des Ladevorgangsschritt 512 ist nach dem bestimmten Zeitintervall erreicht. Am Ende des Ladevorgangsschritt 512 wird die tatsächlich von der Ladestation 120 am Ladestationsanschluss 121 bezogene Energiemenge ermittelt und daraufhin wird der in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegte Zahlenwert des Energiepuffers angepasst. Es kann nämlich unter Umständen (beispielsweise bei Auftreten eines technischen Defekts) sein, dass die tatsächlich von der Ladestation 120 bezogene Energiemenge von der zuvor bestimmten Energiemenge abweicht. The charging power delivered by the charging station 120 to the vehicle 130 depends on the level of the determined amount of energy and the length of the specific time interval and is adapted accordingly. The end of the charging process step 512 is reached after the specific time interval. At the end of the charging process step 512, the amount of energy actually drawn from the charging station 120 at the charging station connection 121 is determined and the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160 is then adjusted. Under certain circumstances (for example, if a technical defect occurs), the amount of energy actually drawn from the charging station 120 may differ from the amount of energy previously determined.
In einem darauffolgenden Überprüfungsschritt 513 wird, beispielsweise durch das Backend 140, überprüft, ob der Ladevorgang des Elektrofahrzeugs 130 abgeschlossen ist. Dies kann der Fall sein, wenn der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs 130 einen zuvor bestimmten Ladezustand erreicht hat. Wenn im Überprüfungsschritt 513 festgestellt wird, dass der Ladevorgang des Elektrofahrzeugs abgeschlossen wurde, erfolgt der (zuvor beschriebene) Finalisierungsschritt 504. In a subsequent checking step 513, it is checked, for example by the backend 140, whether the charging process of the electric vehicle 130 has been completed. This can be the case when the energy store of the electric vehicle 130 has reached a previously determined state of charge. If it is established in the checking step 513 that the charging process of the electric vehicle has been completed, the finalization step 504 (described above) takes place.
Wenn im Überprüfungsschritt 513 festgestellt wird, dass der Ladevorgang des Elektrofahrzeugs 130 noch nicht abgeschlossen wurde, folgt in einem nächsten weiteren Schritt 514 ein Einholen von Informationen. In 514 wird seitens des If it is established in the checking step 513 that the charging process of the electric vehicle 130 has not yet been completed, information is obtained in a next further step 514. In 514, the
Backends 140 die am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Energiemenge erfasst bzw. ermittelt. Diese ermittelte bzw. erfasste Energiemenge wird mit dem in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegten Zahlenwert des Energiepuffers verrechnet. Anschließend wird basierend auf den Zahlenwert des Energiepuffers eine bestimmte Energiemenge für einen folgenden Ladevorgangsschritt 512 bestimmt. Bei diesem Bestimmen können beispielsweise auch weitere Faktoren, wie z.B. ein Lastmanagement oder der derzeitige Ladezustand des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs 130, von Bedeutung sein. Backends 140 detects or determines the amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150. This determined or recorded amount of energy is offset against the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160. Then, based on the numerical value of the energy buffer, a specific amount of energy is determined for a subsequent charging process step 512. In this determination, for example other factors, such as load management or the current state of charge of the energy store of the electric vehicle 130, may also be important.
Nach dem Schritt 514 folgt ein weiterer Ladevorgangsschritt 512 mit der in 514 bestimmten Energiemenge und einem bestimmten Zeitintervall. Wenn während 512 oder 514 ein Ladevorgang unvorhergesehen beendet wird (beispielsweise durch einen technischen Defekt oder ein Abziehen eines Ladekabels), erfolgt der Step 514 is followed by a further charging process step 512 with the amount of energy determined in 514 and a specific time interval. If a charging process is unexpectedly terminated during 512 or 514 (for example due to a technical defect or a charging cable being pulled out), the will take place
Finalisierungsschritt 504, wobei dann der in den kundenspezifischen Datensatz 160 hinterlegten Zahlenwert des Energiepuffers und die tatsächlich von der Ladestation 120 in Schritt 512 verwendete Energiemenge berücksichtigt werden. Die in der Berücksichtigung ermittelte Differenz kann beispielsweise in Form einer Gutschrift oder Rechnung, wie beispielsweise oben erwähnt wurde, weiterbehandelt werden. Finalization step 504, the numerical value of the energy buffer stored in the customer-specific data record 160 and the amount of energy actually used by the charging station 120 in step 512 being taken into account. The difference determined in the consideration can be processed further, for example in the form of a credit note or invoice, as mentioned above, for example.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen jeweils einen beispielhaften Ladevorgang an einer Figures 3 to 5 each show an exemplary charging process on one
Ladestation 120. Pro Figur, also pro Ladevorgang, sind mehrere Graphen abgebildet. Jeder Graph visualisiert den zeitlichen Verlauf einer ladevorgangspezifischen Größe. Die genauen Werte für die Größen sind für ein nicht entscheidend. Die X-Achse ist linear skaliert und ein Wert auf der X-Achse entspricht einem Zeitwert. In jedem obersten Graph einer Figur ist die aktuell am Versorgungsnetzanschluss 150 insbesondere durch Ein- und Rückspeiseeinheit 112 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste elektrische Leistung über die Zeit abgebildet. In jedem zweitobersten Graph einer Figur ist die akkumulierte am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Energiemenge seit Beginn des Ladevorgangs abgebildet. In jedem zweituntersten Graph einer Figur ist die aktuelle Ladeleistung von der Ladestation 120 über die Zeit abgebildet. In jedem untersten Graph einer Figur ist der Zahlenwert des Energiepuffers über die Zeit abgebildet. Charging station 120. Several graphs are shown per figure, i.e. per charging process. Each graph visualizes the course of a loading process-specific variable over time. The exact values for the sizes are not decisive for one. The X-axis is scaled linearly and a value on the X-axis corresponds to a time value. In each top graph of a figure, the electrical power currently fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150, in particular through the feed and feedback unit 112, is shown over time. In every second top graph of a figure, the accumulated amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 since the start of the charging process is shown. In every second bottom graph of a figure, the current charging power from the charging station 120 is shown over time. In each bottom graph of a figure, the numerical value of the energy buffer is shown over time.
Die Werte der am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste elektrische Leistung wurden pseudozufällig erzeugt. In den Graphen der Fig. 3 und 4 sind die X-Achsen das Nullniveau der Y-Achse. In der Fig. 3 ist ein The values of the electrical power fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 were generated pseudo randomly. In the graphs of Figures 3 and 4, the X-axes are the zero level of the Y-axis. In Fig. 3 is a
Ladevorgang in einem Betriebsmodus abgebildet, wobei die Ladeleistung in den nächsten weiteren Schritt 514 bzw. in den Ladevorgangsschritten 512 nicht angepasst wird. Aus diesem Grund ist zu erkennen, dass die Ladeleistung nach einer Zeitspanne 311 innerhalb des Pufferschritts 511 während des gesamten Ladevorgangs konstant bleibt. Die bestimmten Zeitintervalle 320 des Ladevorgangsschritt 512 sind konstant. In der Figur sind nur zwei bestimmte Zeitintervalle 320 eingezeichnet. Auf die Charging process mapped in an operating mode, the charging power in the the next further step 514 or in the loading process steps 512 is not adapted. For this reason, it can be seen that the charging power remains constant after a time period 311 within the buffer step 511 during the entire charging process. The specific time intervals 320 of the charging process step 512 are constant. Only two specific time intervals 320 are shown in the figure. On the
Einzeichnung die drei weiteren bestimmten Zeitintervalle wurde verzichtet. Die bestimmten Zeitintervalle können beispielsweise eine Stunde, eine Halbe- oder eine Viertelstunde lang sein. The three other specific time intervals were not drawn in. The specific time intervals can be, for example, an hour, half an hour or a quarter of an hour.
Die Werte für die akkumulierte am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Energiemenge [zweitoberster Graph) und der Zahlenwert des Energiepuffers [unterster Graph) werden beispielsweise seitens des Backends 140 nur zu Beginn bzw. am Anfang eines jeden bestimmten Zeitintervalls 320 erfasst bzw. ermittelt. Aus diesem Grund sind die Werte in den Graphen der Fig. 3 und Fig. 4 nur zu bestimmten Zeitpunkten abgebildet. The values for the accumulated amount of energy fed into the public power grid 155 at the supply network connection 150 [second top graph) and the numerical value of the energy buffer [bottom graph) are for example only recorded or determined by the backend 140 at the beginning or at the beginning of each specific time interval 320 . For this reason, the values in the graphs in FIGS. 3 and 4 are only shown at certain times.
In der Fig. 3 ist am Ende des Ladevorgangs ein positiver Zahlenwert 330 des In FIG. 3, a positive numerical value 330 des is at the end of the loading process
Energiepuffers vorhanden. Dieser positive Zahlenwert kann einem Benutzer bzw. einem Kunden als Gutschrift in einem Finalisierungsschritt 504 zur Verfügung gestellt werden. Es ist ebenso denkbar, dass die Gutschrift für einen weiteren (in der Zukunft liegenden nächsten) Ladevorgang verwendet wird. Energy buffer available. This positive numerical value can be made available to a user or a customer as a credit in a finalization step 504. It is also conceivable that the credit is used for a further (next in the future) charging process.
In der Fig. 4 ist ein Ladevorgang in einem Betriebsmodus abgebildet, wobei die Ladeleistung in dem nächsten weiteren Schritt 514 bzw. in den Ladevorgangsschritten 512 angepasst wird. Die Ladeleistung ist deshalb nicht während des Ladevorgangs auf einem gleichen Level, sondern steigert sich sukzessiv. 4 shows a charging process in an operating mode, the charging power being adapted in the next further step 514 or in the charging process steps 512. The charging power is therefore not at the same level during the charging process, but increases gradually.
Eine weitere Zeitspanne 411 innerhalb des Pufferschritts 511 ist ebenfalls vorhanden. Die Ladeleistung wird so angepasst, dass am Ende eines bestimmten Zeitintervalls eines Ladevorgangsschritt 512 der Zahlen wert des Energiepuffers positiv ist. Zu Beginn des letzten bestimmten Zeitintervalls 420 im Ladevorgang wird die Ladeleistung so angepasst, dass der zu Beginn des letzten bestimmten Zeitintervalls 420 vorliegende Zahlen wert des Energiepuffers innerhalb des Ladevorgangsschritt 512 verwendet wird. Dadurch entspricht der am Ende des Ladevorgangs vorliegende positive Zahlenwert 423 des Energiepuffers der akkumulierten am Another time span 411 within the buffer step 511 is also present. The charging power is adjusted so that at the end of a specific time interval of a charging process step 512 the numerical value of the energy buffer is positive. At the beginning of the last specific time interval 420 in the charging process, the Charging power adjusted so that the numerical value of the energy buffer present at the beginning of the last specific time interval 420 is used within the charging process step 512. As a result, the positive numerical value 423 of the energy buffer present at the end of the charging process corresponds to the accumulated am
Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 eingespeiste Supply network connection 150 fed into the public electricity network 155
Energiemenge innerhalb des Zeitintervalls 420. Das Bezugszeichen 421 visualisiert den genannten Bereich. Der skizzierte zeitliche Verlauf 422 dieser Energiemenge ist aus Gründen der N ach Vollziehbarkeit im untersten Graph der Fig. 4 zusätzlich eingezeichnet worden. Amount of energy within the time interval 420. The reference symbol 421 visualizes the area mentioned. The sketched time curve 422 of this amount of energy has also been drawn in in the bottom graph of FIG. 4 for reasons of clarity.
In der Fig. 5 ist ein Ladevorgang in einem hybriden Betriebsmodus abgebildet, wobei die Ladeleistung konstant ist. Die akkumulierte am Versorgungsnetzanschluss 150 in das öffentliche Stromnetz 155 zurückgespeiste Energiemenge und der Zahlenwert des Energiepuffers wird seitens des Backends 140 am Ende des gesamten Ladevorgangs erfasst bzw. ermittelt. In Fig. 5 sind aus Gründen 10 der Übersichtlichkeit deshalb alle Werte 611 der in das Versorgungsnetz gespeiste Energiemenge und alle Werte 612 des Zahlenwerts des Energiepuffers eingezeichnet. Wie bereits in Fig. 2 erwähnt, werden die Werte 611,612 während des Ladevorgangs seitens des Backends 140 nicht zwingend überwacht bzw. mitverfolgt. Es ist beim Graphen für die Ladeleistung (zweitunterster Graph) zu erkennen, dass kein Pufferschritt vorhanden ist. Aus Gründen der Nach voll ziehbarkeit ist das Nullniveau 600 in den untersten beiden Graphen der Fig. 5 mit eingezeichnet. Wie zu erkennen ist, ist der Zahlenwert 630 des Energiepuffers am Ende des gesamten Ladevorgangs negativ. Dieses Ergebnis führt dazu, dass in einem Finalisierungsschritt 504 eine Rechnung für den Kunden erstellt werden muss. FIG. 5 shows a charging process in a hybrid operating mode, the charging power being constant. The accumulated amount of energy fed back into the public electricity network 155 at the supply network connection 150 and the numerical value of the energy buffer are recorded or determined by the backend 140 at the end of the entire charging process. For reasons of clarity, FIG. 5 therefore shows all values 611 of the amount of energy fed into the supply network and all values 612 of the numerical value of the energy buffer. As already mentioned in FIG. 2, the values 611, 612 are not necessarily monitored or tracked by the backend 140 during the charging process. The graph for the charging power (second lowest graph) shows that there is no buffer step. For reasons of full traceability, the zero level 600 is shown in the bottom two graphs in FIG. As can be seen, the numerical value 630 of the energy buffer is negative at the end of the entire charging process. This result leads to the fact that in a finalization step 504 an invoice has to be created for the customer.

Claims

Patentansprüche Claims
1. System zum Betreiben einer Ladestation (120) umfassend: A system for operating a charging station (120) comprising:
einen netzseitigen Ladestationsanschluss (121), a network-side charging station connection (121),
eine Ladestation (120), a charging station (120),
eine der Ladestation (120) zugeordnete Steuereinrichtung (122), a control device (122) assigned to the charging station (120),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass abhängig von einem externen Steuersignal die Steuerei nri chtung (122) einen Leistungsfluss zwischen der Ladestation (120) und dem that depending on an external control signal the control device (122) a power flow between the charging station (120) and the
Ladestationsanschluss (121) einstellt, wobei das Steuersignal abhängig von einem Messwert ist, der an einem von dem Ladestationsanschluss (120) räumlich getrennten, netzseitigen Versorgungsnetzanschluss (150) erfasst ist. Sets the charging station connection (121), the control signal being dependent on a measured value which is recorded at a network-side supply network connection (150) spatially separated from the charging station connection (120).
2. System nach Anspruch 1, 2. System according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwischen dem Ladestationsanschluss (121) und der Ladestation (120) eine erste Zähleinrichtung (123) angeordnet ist, welche eine zwischen der that between the charging station connection (121) and the charging station (120) a first counting device (123) is arranged, which one between the
Ladestation (120) und dem Ladestationsanschluss (121) übertragene elektrische Energie misst. Measures the charging station (120) and the charging station connection (121) transmitted electrical energy.
3. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 3. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das externe Steuersignal eine Momentanleistung vorgibt und dass die Steuereinrichtung (122) den Leistungsfluss zwischen der Ladestation (120) und dem Ladestationsanschluss (121) entsprechend der vorgegebenen that the external control signal specifies an instantaneous power and that the control device (122) controls the power flow between the charging station (120) and the charging station connection (121) in accordance with the specified
Momentanleistung einstellt. Current output.
4. System nach Anspruch 3, 4. System according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Momentanleistung an dem Versorgungsnetzanschluss (150) erfasst wird. characterized, that the instantaneous power is detected at the supply network connection (150).
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Momentanleistung eine Leistungsabgabe an dem that the instantaneous power is a power output on the
Versorgungsnetzanschluss (150) anzeigt und dass die eingestellte Power supply connection (150) and that the set
Momentanleistung an dem Ladestationsanschluss (121) eine Leistungsaufnahme ist. Instantaneous power at the charging station connection (121) is a power consumption.
6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Steuersignal eine Energie in einem Betrachtungsintervall vorgibt und dass die Steuereinrichtung (122) den Leistungsfluss zwischen der Ladestation (120) und dem Ladestationsanschluss (121) derart einstellt, dass zum Ende des Betrachtungsintervalls die zwischen der Ladestation (120) und dem that the control signal specifies an energy in a viewing interval and that the control device (122) adjusts the power flow between the charging station (120) and the charging station connection (121) in such a way that at the end of the viewing interval the between the charging station (120) and the
Ladestationsanschluss (121) ausgetauschte Energie der vorgegebenen Energie entspricht. Charging station connection (121) exchanged energy corresponds to the predetermined energy.
7. System nach Anspruch 6, 7. System according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die in dem Betrachtungsintervall ausgetauschte Energie an dem that the energy exchanged in the observation interval at the
Versorgungsnetzanschluss (150) erfasst wird. Supply network connection (150) is detected.
8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 8. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Energie eine an dem Versorgungsnetzanschluss (150) abgegebene Energie ist und dass die zwischen der Ladestation (120) und dem that the energy is an energy delivered to the supply network connection (150) and that the energy between the charging station (120) and the
Ladestationsanschluss (121) ausgetauschte Energie eine aufgenommene Energie ist. Charging station connection (121) exchanged energy is absorbed energy.
9. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwischen dem Versorgungsnetzanschluss (150) und einen mit dem that between the supply network connection (150) and one with the
Versorgungsnetzanschluss (150) verbundenen hausseitigen Supply network connection (150) connected on the house side
Hausverteilnetzanschluss (151) eine zweite Zähleinrichtung (113) angeordnet ist, welche eine zwischen dem Hausverteilnetzanschluss (151) und dem House distribution network connection (151) a second counting device (113) is arranged, which one between the house distribution network connection (151) and the
Versorgungsnetzanschluss (150) übertragene elektrische Energie misst und eine Einstelleinrichtung (116) abhängig von der gemessenen Energie das Steuersignal generiert. The power supply connection (150) measures the electrical energy transmitted and an adjusting device (116) generates the control signal as a function of the measured energy.
10. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 10. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Steuereinrichtung (122) ein Antwortsignal abhängig von dem that the control device (122) a response signal depending on the
tatsächlichen Leistungsfluss zwischen dem Ladestationsanschluss (121) und der Ladestation (120) ausgibt. outputs actual power flow between the charging station connection (121) and the charging station (120).
11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 11. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass in Kommunikationsverbindung mit der Steuereinrichtung (122) und der Einstelleinrichtung (116) ein zentrales Backend (140) angeordnet ist, wobei die Kommunikationsverbindung über ein Weitverkehrsnetz aufgebaut ist. that a central backend (140) is arranged in communication connection with the control device (122) and the setting device (116), the communication connection being established via a wide area network.
12. System nach Anspruch 13, 12. System according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Backend (140) die Messwerte der ersten und der zweiten that the backend (140) the measured values of the first and the second
Zähleinrichtung (113, 123) saldiert. Counting device (113, 123) balanced.
13. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, 13. System according to one of claims 11 or 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Backend (140) einen Zwischenspeicher aufweist, in dem eine Differenz aus dem Messwert der ersten Zähleinrichtung (113) und dem Messwert der zweiten Zähleinrichtung (123) erfasst und als Energiepuffer gespeichert ist. characterized, that the backend (140) has a buffer in which a difference between the measured value of the first counter (113) and the measured value of the second counter (123) is recorded and stored as an energy buffer.
14. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 14. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die an dem Ladestationsanschluss (121) aufgenommene Energiemenge von dem Messwert der ersten Zähleinrichtung (113) und/oder dem Energiepuffer abgezogen wird. that the amount of energy absorbed at the charging station connection (121) is subtracted from the measured value of the first counter (113) and / or the energy buffer.
15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 15. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die zweite Zähleinrichtung (123) und die erste Zählereinrichtung (113) eine gemeinsame Zeitnormale haben. that the second counter device (123) and the first counter device (113) have a common time normal.
16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, 16. System according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Steuereinrichtung (122) und die Einstelleinrichtung (116) zur bidirektionalen Kommunikation eingerichtet sind. that the control device (122) and the setting device (116) are set up for bidirectional communication.
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