AT507857B1 - Verfahren zur abwicklung von strombetankungen für elektrofahrzeuge - Google Patents

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AT507857B1
AT507857B1 ATA84/2009A AT842009A AT507857B1 AT 507857 B1 AT507857 B1 AT 507857B1 AT 842009 A AT842009 A AT 842009A AT 507857 B1 AT507857 B1 AT 507857B1
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Abstract

Eine Infrastruktur an Stromtankstellen (20) umfasst einen Zentral rechner (1). Wenn ein Elektrofahrzeug (18) über einen Adapter (4) an eine Stromtankstelle (20) angeschlossen wird, wird nach dem Anschließen des Elektrofahrzeuges (18) an die Stromtankstelle (20) in einem ersten Schritt über eine erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) und eine erste Datenübertragungseinrichtung (3) eine Verbindung vom Adapter (4) zum Zentralrechner (1) hergestellt wird. In einem weiteren Schritt stellt die erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) über die erste Datenübertragungseinrichtung (3) eine Verbindung mit wenigstens einem Mobiltelefon 85) her. Die Strombetankungen werden von einem Netzbetreiber (7) und/oder von einem Stromtankstellenerrichter (8) und/oder von einem Stromanbieter (9) über die erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) überwacht und abgerechnet.

Description

8$t«reictöÄs p*t«iiarat AT507 857 B1 2013-10-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zum Abwickeln von Strombetankungen für Elektrofahrzeuge in einer Infrastruktur an Stromtankstellen, wobei die Infrastruktur einen Zentralrechner umfasst.
[0002] Europa hat in den nächsten Jahrzehnten im Bereich der Energieversorgung viele Herausforderungen zu bewältigen. Ein Schlüsselbaustein ist die Substitution von fossilen Energieträgern im Bereich der Mobilität (Verkehr) durch Biotreibstoffe, Wasserstoff oder elektrische Energie. Elektrofahrzeuge, welche in der Regel über das öffentliche Stromnetz aufgeladen werden, werden künftig forciert. Daher muss eine flächendeckende Infrastruktur mit vielen Stromtankstellen errichtet werden.
[0003] Moderne Stromtankstellen müssen betreffend Abwicklung von Strombetankungen folgende Kriterien erfüllen: Selbstbedienung, manipulationssicher (Stromdiebstahl), ausgereifte Schutzelektronik zur Vermeidung elektrischer Unfälle, Freischaltung, genaue Zählung und Abrechnung mit Prepaid-Funktion, sowie freie Wahl eines Stromanbieters.
[0004] Aus der US 6 116 298 A ist ein drahtloses Betank- und Abrechnungssystem innerhalb einer Tankstelle bekannt. Aus der CN 101115221A und der WO 1998/54678 A1 sind Tanksysteme bekannt, bei denen mit einem Mobiltelefon abgerechnet wird.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Abwickeln von Strombetankungen für Elektrofahrzeuge so zu gestalten, dass alle diese Kriterien erfüllt werden.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
[0007] Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0008] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Elektrofahrzeug über einen Adapter an eine Stromtankstelle angeschlossen wird, dass nach dem Anschließen des Elektrofahrzeuges an die Stromtankstelle in einem ersten Schritt über eine erste Kommunikationseinheit des Zentralrechners und eine erste Datenübertragungseinrichtung eine Verbindung vom Adapter zum Zentralrechner hergestellt wird, dass in einem weiteren Schritt die erste Kommunikationseinheit des Zentralrechners über die erste Datenübertragungseinrichtung eine Verbindung mit wenigstens einem Mobiltelefon herstellt und dass die Strombetankungen von einem Netzbetreiber und/oder von einem Stromtankstellenerrichter und/oder von einem Stromanbieter über die erste Kommunikationseinheit des Zentralrechners überwacht und abgerechnet werden.
[0009] I m Rahmen der Erfindung ist die erste Kommunikationseinheit des Zentralrechners das Internet.
[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Adapter der Stromtankstelle mit einer zweiten Kommunikationseinheit, die über eine zweite Datenübertragungseinrichtung mit wenigstens einer Stromtankstelleneinrichtung verbunden wird, und mit einer dritten Kommunikationseinheit, die über eine dritte Datenübertragungseinrichtung mit wenigstens einem Elektrofahrzeug verbunden wird, verbunden. Weiters kann der Adapter für die Stromtankstelle über die zweite und dritte Kommunikationseinheit Daten von der Stromtankstelle oder vom Elektrofahrzeug beziehen und Befehle an die Stromtankstelle oder an das Elektrofahrzeug ausgeben. Zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Stromtankstelleinrichtung mit einer vierten Kommunikationseinheit, die über eine vierte Datenübertragungseinrichtung mit wenigstens einerweiteren Stromtankstelleneinrichtung verbunden wird, verbunden wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Adapter über die vierte Kommunikationseinheit Daten über die Stromtankstelle bezieht und diese steuert (Freischaltungen, Tarifanzeige, etc.).
[0011] Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine umfassende Schutz- und Überwachungselektronik im Adapter diverse Verriegelungen, die Temperaturen der Steckverbinder am Adapter, die Erdschluß- und Fehlerströme sowie die Leistungsmessung durch den 1 /8 üstawiehisch« psteniamt AT507 857 B1 2013-10-15
Adapter selbst oder durch den Zentralrechner überprüft und in der Folge laufend überwacht.
[0012] Unter Strombetankung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das automatische Laden (Befüllen) eines Elektrofahrzeuges mit Strom und das Abrechnen des Strombezuges -nach sicherem, eigenverantwortlichem An-/Abschließen eines Elektrofahrzeuges an/von eine/r Stromtankstelle - verstanden. Unter Fahrzeughalter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Person verstanden, welche ein Elektrofahrzeug zum Zwecke der Strombetankung zu einer Stromtankstelle fährt und diese Stromtankstelle nach den Anweisungen bedient. Unter Netzbetreiber wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jene Einrichtung verstanden, welche für den Versorgungsbereich (Netz) einer bestimmten Stromtankstelle zuständig ist. Unter Stromtank-stellenerrichter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jene Einrichtung verstanden, welche für die Aufstellung und für den Betrieb einer bestimmten Stromtankstelle zuständig ist. Unter Stromanbieter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jene Einrichtung verstanden, welche für die Stromversorgung einer bestimmten Stromtankstelle zuständig ist.
[0013] Der Adapter im Sinne dieser Erfindung ist entweder als stationäre oder aber als mobile Einrichtung, welche zwischen einem Ladekabel oder an einem Ladekabel oder auch am Elektrofahrzeug montiert werden kann, ausgeführt. Bevorzugt wird der Adapter vom Fahrzeughalter mitgeführt und nur zur Strombetankung bei der Stromtankstelle eingesetzt. Konkret ist der Adapter mit einer Kommunikationseinheit des Zentralrechners z.B. über ein Telekommunikationsnetz, ein Kabel-TV-Netzwerk oder ein Computernetzwerk derart verbindbar, sodass es möglich ist, sämtliche Vorgänge einschließlich der Abrechnung der Strombetankung durchzuführen.
[0014] Der Adapter hat in der Regel eine Elektronik zur Erfassung von Fehlerzuständen (Schutzelektronik), eine Elektronik zur Messung der Ladeenergie (Messelektronik) und im Falle einer mobilen Einrichtung eine elektromechanische Vorrichtung zur Verhinderung einer unbefugten Entfernung des Adapters integriert. Der Adapter kann mit Anzeige- und Bedienungseinrichtungen ausgerüstet sein und vor Ort auch mit der Stromtankstelleneinrichtung kommunizieren.
[0015] Unter Stromtankstelleneinrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einheit verstanden, welche die Adresse der Stromtankstelle festlegt und die Freischaltung der Ladespannung für die Strombetankung über ein Schaltschütz durchführt. Die Stromtankstelleneinrichtung kann auch mit einer Tarifanzeige ausgerüstet sein. Mehrere Stromtankstelleneinrichtungen können untereinander über eine Kommunikationseinheit Daten austauschen.
[0016] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.
[0017] Es zeigt: [0018] Fig. 1 und Fig. 2 während dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Einrichtun gen.
[0019] In den Fig. 1 und 2 ist das Internet als eine erste Kommunikationseinheit 2 eines Zentralrechners 1 über eine erste Datenübertragungseinrichtung 3 mit wenigstens einem Mobiltelefon 5 und mit wenigstens einem Adapter 4 einer Stromtankstelle 20 verbunden. Die Strombetankungen werden von einem Netzbetreiber 7 und/oder von einem Stromtankstellenerrichter 8 und/oder von einem Stromanbieter 9 über Internet 2 überwacht und abgerechnet. Der Adapter 4 der Stromtankstelle 20 ist mit einer zweiten Kommunikationseinheit 10, die über eine zweite Datenübertragungseinrichtung 11 mit wenigstens einer Stromtankstelleneinrichtung 12 verbunden ist, und mit einer dritten Kommunikationseinheit 16, die über eine dritte Datenübertragungseinrichtung 17 mit wenigstens einem Elektrofahrzeug 18 verbunden ist, verbunden. Der Adapter 4 bezieht über die zweite Kommunikationseinheit 10 und die dritte Kommunikationseinheit 16 Daten von der Stromtankstelle 20 oder vom Elektrofahrzeug 18 und gibt Befehle an die Stromtankstelle 20 oder an das Elektrofahrzeug 18 aus.
[0020] Eine Stromtankstelleinrichtung 12 ist mit einer vierten Kommunikationseinheit 13, die über eine vierte Datenübertragungseinrichtung 14 mit wenigstens einerweiteren Stromtankstel- 2/8 8storeid»sdses fistei'Safüi AT507 857 B1 2013-10-15 leneinrichtung 15 verbunden ist, verbunden. Der Adapter 4 bezieht über die vierte Kommunikationseinheit 13 Daten über die Stromtankstelle 20 oder steuert diese.
[0021] E in Stromtankstellenerrichter 8, welcher zu einem Stromtankstellenportal am Zentralrechner 1 einen Stromtankstellenerrichter-Zugang erhält, installiert im Versorgungsgebiet des Netzbetreibers 7, welcher zu einem Stromtankstellenportal einen Netzbetreiber-Zugang erhält, eine Stromtankstelle 20 an einem bestimmten Ort mit der zugewiesenen Nummer und den entsprechenden Ortskoordinaten. Der Stromtankstellenerrichter 8 oder der Fahrzeughalter 6 wählt einen Stromversorger 9, welcher zu einem Stromtankstellenportal am Zentralrechner 1 einen Stromversorger-Zugang erhält, für diese Stromtankstelle 20 oder diesen Adapter 4. Sämtliche Daten werden im Zentralrechner 1 in der Stammdatenbank entsprechend gespeichert.
[0022] E in Stromtankstellenerrichter 8 oder ein Fahrzeughalter 6, welcher auch im Zentralrechner 1 in der Stammdatenbank umfassend registriert ist und zu einem Stromtankstellenportal einen Fahrzeughalter-Zugang erhält, ist Besitzer oder Mieter eines intelligenten Adapters 4, welcher ihn zur Strombetankung berechtigt. Nach eigenverantwortlichem Anschließen eines Elektrofahrzeuges 18 durch den Fahrzeughalter 6 an eine Stromtankstelle 20, bestehend aus Stromtankstelleneinrichtung 12 und Adapter 4, wird als erster Schritt automatisch über die erste Kommunikationseinheit 2 und die Datenübertragungseinrichtung 3 eine Verbindung zum Zentralrechner 1 hergestellt. Als zweiter Schritt werden die Daten überprüft. Bei positiver Überprüfung der Daten wird als dritter Schritt der Vorgang zur Strombetankung gestartet. Als vierter Schritt werden diverse Verriegelungen, Temperaturen der Steckverbinder am Adapter 4, Erdschluss- und Fehlerströme sowie die Leistungsmesseinrichtung am Adapter 4 durch den Adapter 4 selbst oder durch den Zentralrechner 1 überprüft und überwacht. Bei positiven Überprüfungen werden als fünfter Schritt die Ladespannung durch ein Freischaltschütz an der Stromtankstelleneinrichtung 12 zur Ladung des Elektrofahrzeuges 18 freigegeben.
[0023] Während des Ladevorgangs werden diverse Verriegelungen, Temperaturen der Steckverbinder, Erdschluss- und Fehlerströme sowie die Leistungsmesseinrichtung am Adapter 4 durch den Adapter 4 selbst und/oder durch den Zentralrechner 1 laufend überwacht. Da Stromtankstellen 20 in der Regel ohne Aufsicht selbst bedient werden und künftig Ladeströme bis zu 63 A und Ladespannungen bis zu 440 VAC bewältigt werden müssen, sind besonders auch die Übergangswiderstände der Steckverbinder durch die Überwachung der Gehäusetemperaturen sowie die Erfassung der Erdschluss- und Kriechschlussströme sehr wesentlich. Registrierte Fehler führen zur sofortigen Abschaltung.
[0024] Der Fahrzeughalter 6 wird via Mobiltelefon 5 über den Strombetankungsvorgang laufend informiert. Auch hat der Fahrzeughalter 6, wie auch der Netzbetreiber 7, der Stromtankstellenerrichter 8 und der Stromversorger 9 die Möglichkeit, jederzeit über das Stromtankstellenportal und über deren gesicherte Zugänge die aktuellen und vergangenen Strombetankungsvorgänge zu überwachen. Die Abrechnung erfolgt über den Zentralrechner 1.
[0025] Werden auf Grund einer Datenunterbrechung Daten nicht auf den Zentralrechner 1 übertragen, dann werden die im Adapter 4 zwischengespeicherten Daten beim nächsten Ladevorgang zum Zentralrechner 1 übertragen.
[0026] Der Adapter 4 besitzt auch eine Kommunikationseinheit 16, die über eine drahtgebundene oder drahtlose (Funk) Datenübertragungseinrichtung 17 mit wenigstens einem Elektrofahrzeug 18 verbindbar ist, über welche der Fahrzeughalter 6 (oder jemand Anderer) Vorgänge im Elektrofahrzeug 18 überwachen und Schaltvorgänge durchführen kann, z.B. hündische oder programmierte Heizungsfernsteuerung.
[0027] Nehmen wir einmal an, in einem Bundesland werden 200 Stromtankstellen 20 errichtet, von denen 120 am Versorgungsnetz eines Netzbereibers 7 und 80 im Versorgungsnetz eines anderen Netzbetreibers 7 angeschlossen werden. 20 Tankstellen 20 werden nun z.B. vom Stromtankstellenerrichter a als besonderer Service errichtet.
[0028] Jeder Netzbetreiber 7 erhält nun einen Netzbetreiber-Zugang zum Portal am Zentralrechner 1, über welchen die Tankstellen 20, die in seinem Versorgungsbereich liegen, verwaltet 3/8 österreichisch« pstesiamt AT507 857B1 2013-10-15 werden können. Der Netzbetreiber 7 erhält in der Regel keine Informationen über jene Personen, welche die Tankstelle nutzen.
[0029] Der Stromtankstellenerrichter 8 erhält einen Stromtankstellenerrichter-Zugang zum Portal 22, über welchen jene Tankstellen 20, die in seinem Bereich liegen, verwaltet werden können. Der Stromtankstellenerrichter 8 erhält nur dann Informationen, wenn dies ausdrücklich auf der Stromtankstelle 20 vermerkt wird. Dafür könnte es z.B. günstigere Tarife geben.
[0030] Der Stromanbieter 9 oder Stromtankstellenerrichter 8 übergibt dem Fahrzeughalter 6 in der Regel den Adapter 4 mit Simkarte und Netzzugang. Jeder Stromanbieter 9 erhält einen Stromanbieter-Zugang zum Portal, über welchen jene Kunden, die bei ihm Strom beziehen möchten, verwaltet werden können.
[0031] Wenn man über Online Datenübertragung (z.B. GPRS) arbeitet, können Visualisierungen der Ladevorgänge in Echtzeit (3 Sekundenwerte) angezeigt und auch, z.B. bei Versorgungsengpässen (Energiemanagement), kurzzeitig Ladevorgänge unterbrochen werden.
[0032] Der Fahrzeughalter 6 erhält einen Fahrzeughalter-Zugang zum Portal 22 zur Stromtankstellenplattform, wo sämtliche Aktivitäten aufgezeichnet werden und auch die Verrechnung (Prepaid, über SIM-Karte,...) durchgeführt wird. Der Fahrzeughalter 6 kann genau feststellen, wann er wo wie viel elektrische Energie getankt hat (grafische Anzeigen) und kann über bestimmte WEB-Applikationen 21 oder via Mobiltelefon 5 mit dem Elektrofahrzeug 18 kommunizieren (z.B. Heizung einschalten). 4/8

Claims (14)

  1. SstBJeidiiÄs fl3te:S3fi!t AT507 857 B1 2013-10-15 Patentansprüche 1. Verfahren zum Abwickeln von Strombetankungen für Elektrofahrzeuge (18) in einer Infrastruktur an Stromtankstellen (20), wobei die Infrastruktur einen Zentralrechner (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrofahrzeug (18) über einen Adapter (4) an eine Stromtankstelle (20) angeschlossen wird, dass nach dem Anschließen des Elektrofahrzeuges (18) an die Stromtankstelle (20) in einem ersten Schritt über eine erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) und eine erste Datenübertragungseinrichtung (3) eine Verbindung vom Adapter (4) zum Zentralrechner (1) hergestellt wird, dass in einem weiteren Schritt die erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) über die erste Datenübertragungseinrichtung (3) eine Verbindung mit wenigstens einem Mobiltelefon (5) herstellt und dass die Strombetankungen von einem Netzbetreiber (7) und/oder von einem Stromtankstellenerrichter (8) und/oder von einem Stromanbieter (9) über die erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) überwacht und abgerechnet werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationseinheit (2) des Zentralrechners (1) das Internet ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (4) der Stromtankstelle (20) mit einer zweiten Kommunikationseinheit (10), die über eine zweite Datenübertragungseinrichtung (11) mit wenigstens einer Stromtankstelleneinrichtung (12) verbunden wird, und mit einer dritten Kommunikationseinheit (16), die über eine dritte Datenübertragungseinrichtung (17) mit wenigstens einem Elektrofahrzeug (18) verbunden wird, verbunden wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (4) der Stromtankstelle (20) über die zweite Kommunikationseinheit (10) und die dritte Kommunikationseinheit (16) Daten von der Stromtankstelle (20) oder vom Elektrofahrzeug (18) bezieht und Befehle an die Stromtankstelle (20) oder an das Elektrofahrzeug (18) ausgibt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromtankstelleinrichtung (12) mit einer vierten Kommunikationseinheit (13), die über eine vierte Datenübertragungseinrichtung (14) mit wenigstens einer weiteren Stromtankstelleneinrichtung (15) verbunden wird, verbunden wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (4) über die vierte Kommunikationseinheit (13) Daten über die Stromtankstelle (20) bezieht oder diese steuert.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anschließen eines Elektrofahrzeuges (18) an die Stromtankstelle (20) in einem ersten Schritt über die erste Kommunikationseinheit (2) und die erste Datenübertragungseinrichtung (3) eine Verbindung zum Zentralrechner (1) hergestellt wird, in einem zweiten Schritt die Daten überprüft werden und bei positiver Überprüfung in einem dritten Schritt das Strombetanken freigegeben wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Freigeben des Strombetankens in einem vierten Schritt durch den Zentralrechner (1) oder den Adapter (4) über eine Schutz- und Überwachungselektronik im Adapter (4) Daten über Verriegelungen, Temperaturen der Steckerverbindungen am Adapter (4), Erdschluß- und Fehlerströme und über eine Leistungsmesseinrichtung am Adapter (4) überprüft und überwacht werden und bei positiver Überprüfung in einem fünften Schritt die Ladespannung zum Laden des Elektrofahrzeuges (18) freigegeben wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens des Elektrofahrzeuges (18) Daten über Verriegelungen, Temperaturen der Steckerverbindungen am Adapter (4), Erdschluß- und Fehlerströme und über eine Leistungsmesseinrichtung am Adapter (4) durch den Zentralrechner (1) und/oder den Adapter (4) überprüft und überwacht werden. 5/8 (»terrelÄchfÄ AT507 857B1 2013-10-15
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens des Elektrofahrzeuges (18) Daten über das Strombetanken an das Mobiltelefon (5) gesendet werden.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aktuelle und/oder historische Daten über das Strombetanken grafisch angezeigt werden.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten im Zentralrechner (1) und im Adapter (2) gespeichert werden.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Datenunterbrechung die nicht auf den Zentralrechner (1) übertragenen Daten im Adapter (4) zwischengespeichert und beim nächsten Ladevorgang zum Zentralrechner (1) übertragen werden.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ladens des Elektrofahrzeuges (18) Schaltvorgänge, insbesondere zur händischen o-der programmierten Heizungsfernsteuerung, durchgeführt werden. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 6/8
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