CN102458909A

CN102458909A - 连接到电网上的装置以及运输系统

Info

Publication number: CN102458909A
Application number: CN2010800265021A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托夫·鲁兰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2012-05-16
Also published as: DE102009026936A1; DE102009026936B4; WO2010145971A1

Abstract

本发明提供了一种将电能消费设备和/或电源连接到电网(104)上的装置，其包括：连接件(106)，用于将消费设备或者电源的电缆(122)可拆卸地连接到所述装置上；可控制的开关装置(108)，该开关装置用于控制连接件与电网之间的电连接，并具有第一开关状态和第二开关状态，在第一开关状态下连接件与电网是分开的，在第二开关状态下连接件与电网是连接的，而且该开关装置设置为能够接受来自控制工具(110；162)的开关信号(112)；以及信号传送工具(114；180)，其能通过连接件传输信号，而不论开关装置处于何种开关状态。

Description

连接到电网上的装置以及运输系统

技术领域

本发明涉及一种将电能消费设备或者电源连接到电网的设备以及运输系统。

背景技术

由于缺少给电池充电的合适的基础措施，所以目前电动汽车的配置还是非常有限的。

CH 688 599 A5公开了一种用于电动摩托车的栓塞。在充电过程中，通过调整承载频率来叠加身份代码。也可以用感应线圈来传输身份代码，例如现在广泛使用的门卡。

发明内容

本发明的目的是提供一种将电能消费设备或者电源连接到电网上的改良装置。该装置包括一个连接件(Anschlussmittel)，用于将消费设备或者电源的能源线可拆卸地连接到该装置上。例如，该连接件可以是一个插座。连接消费设备或者电源时，可以使用电力电缆，该电力电缆上具有可插入插座的插头。也可以使用压合接头(Klemmverbindung)或者螺栓接头来取代这种插接插头进行连接。

本发明的装置还具有一个可控制的开关，用于控制连接件与电网之间的电连接。开关有两个状态，一是第一开关状态，此时连接件与电网是分开的，二是第二开关状态，此时连接件与电网是连接的。

另外，本发明的装置还具有一个传送器(Uebertrager)，无论开关处于何种状态，它都通过连接件与电网连接，以便电力线通信(PLC)的信号传输。

此处，传送器可以理解为耦合件(Koppelungsmittel)，通过它可以实现电网和消费设备或者电源之间PLC信号的传输。

根据本发明一具体实施方式，传送器具有两孔道(Zweitor)。传送器的第一孔与连接件电连接，第二孔与电网电连接。第一和第二孔之间是电分离的。可控制开关在处于第二开关状态时接通传送器，此时连接件与电网相互电连接。

根据本发明一具体实施方式，借助电网中的PLC模块，含有数据的PLC信号接通电网，或与电网断开。PLC模块与传送器的第二孔没有电连接，而是与传送器的第一孔电连接。

通过传送器，电网的网络电压与PLC信号分离，因此只是在第一开关状态下传输PLC信号，但是插座上没有网络电压。

根据本发明一具体实施方式，通过耦合件在电网与连接件之间没有产生电连接。也就是说，如果开关处于第一开关状态时，电网与连接件之间是电分离的。在这种情况下，传送器具有互相耦合的第一线圈和第二线圈，通过它们来传输PLC信号。

根据本发明另一具体实施方式，耦合件可借助电容器而实现。

根据本发明一具体实施方式，其特别优势在于，如果开关件处于第一开关状态，开始从和/或至消费设备或者电源传输PLC信号。在PLC信号传输之前，不强制要求消费设备或者电源一定与电网连接。

此处，PLC信号的传输可以理解为电力线通信(PLC)，也就是通过电网的数据传输。现在技术中，借助电力线通信(PLC)通过电网来传输数据是共知的。对于所谓的户外电力线通信(PLC)系统，可将数据信号保存在本地网络变压器中，根据“点-多点原则”通过230/400V低压分配网络传输给连接的终端用户。对于室内电力线通信(PLC)系统，可通过室内的230/400V低压线路进行数据通讯，也称为家庭网络。电力线通信(PLC)总系统由上述两个分系统组成，原则上来说，每个分系统也可以单独存在。

就所要求的频谱，有两种不同的电力线通信(PLC)类型：窄带电力线通信(PLC)和宽带电力线通信(PLC)。

窄带电力线通信(PLC)的频带从9KHz至148.5KHz，实现了每秒150Kbit数量级的数据率。窄带电力线通信(PLC)技术用于家庭网络室内范围。

宽带电力线通信(PLC)技术的频带在1.6MHz和30MHz之间，实现了每秒几兆数量级的高数据率传输。总频带可以分成若干分带，例如将1.6MHz至13.5MHz的分带用于室外系统，将13.5MHz至30MHz的分带用于室内系统(参照NT-2721，技术手册，电力线通信(PLC)设备在瑞士的分布和/或运营)。

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置具有用于发送或者接收PLC信号的PLC工具，并与消费设备或者电源交换PLC信号。

此处，PLC工具特别理解为所谓的PLC模块，其将PLC信号接入电网。PLC信号通过所谓的相位联结器接入电网的一个或多个相位。相位联结器可作为PLC模块的组成部分，也可单独存在。

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置具有控制工具，它通过PLC处理交换的使用信息。例如，控制工具用于产生发送信号，发送信号作为PLC信号由PLC工具通过电网发送出来；控制工具还可以用于处理接收信号，接收信号由PLC工具通过电网接收。

控制工具和/或PLC工具可以由一个或者多个程序控制的处理器和/或电路来实现。

根据本发明一具体实施方式，控制工具可如此设置，只有在满足如此条件的情况下发出开关信号，改变开关件的开关状态，即先通过传送器与消费设备或者电源进行PLC信号传输。

例如，在验证了消费设备或者电源的权利之后，控制工具控制开关件，将其转换至第一开关状态，也就是说将连接件与电网相连。对权利的验证过程如下：消费设备或者电源与供电企业，通过传输给本发明装置的PLC信号，就供电合同的合同数据进行通讯。控制工具则评价合同数据。另外一种方案，或者可以作为补充的是，控制工具与中心如服务器电脑进行通讯，来验证权利。

根据本发明另一具体实施方式，扣款信息从电网中提取，或者借助私人化电子数据载体将电能存储在电网中，其中，私人化电子数据载体具有私人的或者加密的密钥以及合同数据，例如IC卡或者USB存储器。在这种情况下，消费设备和/或能源借助IC卡阅读器，通过PLC信号传输控制与本发明装置的控制工具进行通讯，以交换扣款数据等。

根据本发明一具体实施方式，控制工具可如此设置：当开关件处于第一开关状态时，也就是还没有从电网中提取电能或者将电能存到电网中时，就对消费设备或者能源进行认证。一旦针对本发明的装置或者中心系统成功地认证了消费设备或者能源后，与该设备建立通讯联系，控制工具生成开关信号，将开关件置于第二开关状态。认证也可以是反向进行，即在控制工具生成开关信号将开关置于第二开关状态之前，可以针对消费设备或者能源对本发明的装置进行认证。

根据本发明一具体实施方式，控制工具可如此设置：如果没有自己的能源，例如电池、蓄电池或者光电池，就生成开关信号，将开关置于第二开关状态，以便能够认证消费设备。如果成功认证消费设备，开关件就保留在第二开关状态；如果消费设备认证失败，控制工具就生成开关信号，将开关置于第一开关状态。在这种情况下，消费设备只有非常短的时间能从电网中提取电能或者将电能储存到电网中，因为需要能量来运行认证协议程序。该能量可能通过时间来控制，限制在执行认证协议所需要的能量。

认证程序也可以使用密码，可以是对称密钥或者非对称密钥组，再或者是其它类型的密码。特别地，为了进行认证，可以通过PLC信号交换数字证书或者权利证明。

认证的标准方法可采用下列国际标准，例如可以应用：

ISO/IEC 9798：信息技术-安全技术-准入认证：第1部分：概论；

ISO/IEC 9798-2：信息技术-安全技术-实体认证：第2部分：采用加密算法的机制；

ISO/IEC 9798-3：信息技术-安全技术-实体认证：第3部分：采用数据签名技术的机制；

ISO/IEC9798-4：信息技术-安全技术-实体认证：第4部分：采用密码检验函数的机制；

ISO/IEC9798-5：信息技术-安全技术-实体认证：第5部分：采用零知识技术的机制

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置具有一个测量工具，用于测量从电网向电能消费设备发出的电能，或者测量从电源通过连接件存入电网的电能，其中，控制工具可如此设置：在金额或者储存的电能满足需发出的电能的情况下，再发出开关信号，将开关置于第一开关状态。

根据本发明另一具体实施方式，本发明的装置具有一个PLC工具，用来发送测试信号和接收电能消费设备或者电源的回复信号，其中，控制工具可如此设置：如果对于测试信号没有接收到回复信号，则发出控制信号，将开关置于第一开关状态。其优势在于，本发明的装置可自动侦测，消费设备或电源是否与连接件接通，籍此可实现“不断线方法”。

根据本发明一具体实施方式，在初始开关状态处于第二开关状态时，可以一次或者多次检测是否满足一个或者多个先决条件，例如按照预置的时间段，或者随机挑选时间来执行检测程序，检测是否满足符合第二开关状态的一个先决条件或者多个先决条件。籍此可实现“不断线方法”。

例如，通过消费设备或者电源的认证检测，可以确认在提取能源或者储存能源的过程中，消费设备或者能源是否与其它的消费设备或者能源进行交换。另外，也可以检测提取能源的消费设备的信用度，或者对于提取的能量消费设备是否具有足够的存额。通过这种方式方法，针对提取电能的付费问题可以执行预付程序或者后付费程序。

根据本发明一具体实施方式，可以周期性地或者不定期地地执行认证协议，并且每次要用一个新的“挑战”，不仅来确认是否还与一个消费设备/能源相连，而且验证是否还是与相同的消费设备/能源相连。如果是反向认证，根据本发明一具体实施方式，这里也是周期性地/不定期地地(例如不是事先约定的时间点)进行反向认证。每次通过还没有应用过的“挑战”来执行认证协议。其优势在于，可以阻止重放攻击。

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置可如此设置：只能一次提取电能，也就是说连接一个消费设备，不能存储电能。

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置可如此设置：只能一次存储电能，也就是说连接一个电源，不能提取电能。

根据本发明一具体实施方式，本发明的装置可如此设置：可以选择提取电能或者存储电能。

另一方面，本发明还涉及一种运输系统，其具有根据本发明一具体实施方式所设计的装置以及至少一个电驱动的运输工具。电驱动的运输工具具有一个可充电电池，其作为电驱动运输工具的能源。运输工具也可以作为电能消费设备与本发明装置的连接件相连，从电网中获取充电电流，以给运输工具的电池充电。运输工具也可以作为能源，并通过本发明装置将电池中的电能储存到电网中。运输工具可以是电动汽车或者电动船。

根据本发明一具体实施方式，充电站可以整合到任合路灯中。路灯包含一个根据本发明所设计的设备，其插座安装在道路上，可以与电动汽车相连。

特别地，本发明的装置可以作为充电站。

下面借助附图，来详细描述本发明的优选实施方式。其中：

附图说明

图1是本发明第一具体实施方式之装置的方框图；

图2是本发明第二具体实施方式之装置的方框图；

图3是本发明第三具体实施方式之装置的方框图，其受中央单位的控制；

图4是本发明第四具体实施方式之装置的方框图，其受中央单位的控制；

图5是图4所示设备之具体实施方式的方框图；

图6是本发明第五具体实施方式之装置的方框图，其受中央单位的控制；

图7是图6所示设备之具体实施方式的方框图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，相应的元件采用相同的代码。图1显示了根据本发明所设计的装置100的一种具体实施方式，它可以作为充电站。装置100与电网104的一个相位102相连，其具有例如230V、50Hz的交流电压。

另外，装置100具有连接件，此处其为插座106。相位102通过可控制的开关件可以与插座106相连，这里配置了两个可控制开关108。另外，装置100还具有控制工具，此处其为控制器110。控制器110可以生成控制信号112，来转换开关108。

图1显示了处于第一开关状态的开关108，其中开关108是打开的。这样，相位102与插座106之间不存在电连接。

通过控制信号112关闭开关108，也就是说将其置于第二开关状态。由此，相位102与插座106之间产生电连接。这样，可以通过插座106从电网104中提取能源。另一种方案，当开关108处于关闭状态时，通过插座106将能源存储进电网104中。

另外，装置100具有一个传送器114。传送器114可以是一个脉冲变压器，它不用于传输能源，而是用于传输信息。特别地，传送器114可以是双向带通滤波器或者高通滤波器，信号在一个带通范围内可以双向通行，而不是电网104的频率。传送器114最好具有一个通过范围，它包含一个PLC频宽，例如一个窄带PLC和/或宽带PLC。

此处，传送器114是4-极(Pol)，相位102位于其一面，在另一面上则连接插座106。特别地，传送器104可以是2孔道，传送器114的第一孔与插座106电连接，传送器114的第二孔与相位102，也就是电网104电连接。

PLC模块116与相位102相连。这样，PLC模块通过相位102发送和接收PLC信号。PLC模块116同样也与传送器114的第二孔电连接。

另外，装置100具有一个整流器120，给装置100的有效部件提供电压，例如PLC模块和/或控制器110。整流器120与相位102相连，并提供例如5V或者3.3V的直流电压。

电能消费设备或者电源的电缆122可以与插座106相连。根据图1所显示的具体实施方式，电能消费设备126(例如轿车Pkw)的充电设备124通过电缆122与装置100相连，给轿车的电池充电。特别地，轿车可以是电动汽车。电能消费设备126可如此设置，其也作为电源。

例如，电网的用户启动消费设备126，客户可以将消费设备接入消费模块，从电网中提取能源，或者将消费设备接入存储模块，将能源存储入电网。在存储模块中，消费设备126则作为电源。

消费设备126具有一个PLC模块130，原则上来说其结构与装置100的PLC模块116一样。另外，消费设备126还具有一个控制设备，例如控制器132。PLC模块130和/或控制器132可以是消费设备126的所谓的电子控制单元(ECU)的特别部分。

此处，DC/DC交流器134用于PLC模块130和/或控制器132以及电子控制单元(ECU)的供压，它将消费设备126的车载电压例如12V转换为5V或者3.3V。

另一种方案，可以通过整流器来供压。

给消费设备126的电池充电的步骤如下：

电缆122的插头插入插座106。控制器132生成一个消息(报告)136，并输入PLC模块130。另一种方案，插头插入插座106后，可以得知双向或者单向，消费设备或者充电站周期性地发送消息136及140或者一个测试消息。将插头插入插座后，紧接着消费设备126的感应器例如安装在插头上的机械感应器就会产生感应。相应的感应信息会传输给控制器132，再生成消息136。

另一种方案是，或者可以补充的是，插座106上可以配备一个感应器，当插头插入插座时，装置100就可以产生感应。在这种情况下，插座106的感应器与装置100的控制器110耦合。插头插入插座并产生感应后，控制器110生成消息140。消费设备126至少用消息136来回复消息140。

PLC模块130从消息136生成PLC信号138，再通过电缆122进行传输。PLC信号138通过传送器114的传输，由PLC模块116接收。PLC模块116从PLC信号138生成消息136，并传输给控制器110。

控制器110处理消息136。控制器110凭借消息136来检测是否满足一个特定的先决条件。如果满足，控制器110发出信号112，开关108关闭。也即，开关108从第一开关状态转换至第二开关状态，这样就接通了传送器114。关闭开关108后，相位102与电缆122电连接。这样，从此时起，用于给消费设备(例如轿车)的电池充电的电能就可以流入电池。另一种方案，消费设备的电池中的电能流向电网104。

根据本发明一具体实施方式，不是仅通过一个消息136进行通讯，而是需要多个协议元素的交换来检测条件(例如通过挑战响应协议来认证和/或传递例如预付费或者后付费的合同数据)。

通过控制器110来关闭开关108，也就是发出控制信号112的前提条件是，装置100和消费设备126之间交换PLC信号，针对控制器110提供证明，验证是否具有提取充电能源的权利。这个步骤可以这样实现：通过消息136将消费设备126持有者的合同数据传输给电网104的运营商。控制器110当场进行检测或者通过与外置服务器计算机的通讯联系进行检测，通过消息136所接收到的合同数据是否有效。如果有效，控制器110发出控制信号112，开关108关闭。

另一种方案是或者可以补充的是，又或者可以与证明相结合，通过交换PLC信号，也就是PLC消息，装置100和消费设备126之间进行单向或者双向认证。例如，控制器132读取分配给消费设备126和/或其持有者及运营商的私人密钥。私人密钥也可以称为加密密钥，例如可以保存在安全模块中，也就是控制器132中一个受保护的存储区或者IC卡上一个受保护的存储区，通过IC卡阅读器可以由控制器132读取其中的数据。

消费设备126针对控制器110的权利证明可以通过认证程序获得，特别参考ISO9798-3的第5.1章(单向认证)或者5.2章(相互认证)。

控制器132通过消息136例如发送一个数字证书，它包含了属于私人密钥的公共密钥。消费设备126接收到证书后，控制器110生成一个“挑战”来认证消费设备126以及其持有者或者运营商。

例如，“挑战”可以是由控制器110生成的随机数。它作为消息140由控制器110输入PLC模块116，并由PLC模块116作为PLC信号142耦合入相位102。

PLC信号142由通过传送器114、插座106以及电缆122由消费设备126的PLC模块130接收，并将随消息140接收到的随机数输入控制器132。

借助私人密钥，控制器132或者IC卡对随机数进行数字签名，并通过另一个消息136来回复消息140，它包含数字签名随机数或者对随机数的数字签名。接收到签名的随机数或者由控制器110之前随数字证书接收到的带公共密钥的数字签名后，控制器110验证签名的随机数与“挑战”，也就是发送给消费设备的随机数是否一致，或者数据签名是否正确。如果是这种情况，消费设备126以及其持有者或运营商则视为通过验证。这样，控制器110发出控制信号112，关闭开关108，开始充电程序。

另一种方案是，或者可以作为补充的是，例如“挑战”可以是由控制器110生成的随机数。随机数通过包含在证书中的公共密码加密。由此而生成的Chiffrat作为消息140由控制器110输入PLC模块116，并由PLC模块116作为PLC信号142耦合入相位102。

PLC信号142通过传送器114、插座106以及电缆122由消费设备126接收，并存入PLC模块130。PLC模块130调制消息140，并将随消息140接收到的Chiffrat发送给控制器132。

控制器132在其私人密钥的辅助下解密Chiffrat，并用另一个消息136回复消息140，消息136包含解密的Chiffrat。控制器110在从消费设备126接收到解密的Chiffrat后，验证解密的Chiffrat是否与“挑战”也就是随机数一致。如果是这种情况，消费设备126以及其持有者或运营商则视为通过验证。这样，控制器110发出控制信号112，关闭开关108，开始充电程序。

最好检测消费设备126得到的数字证书，也就是在将包含在证书的公共密钥用于验证随机数的数字签名之前来检测数字证书。证书的检测可以通过检测证书链完成，例如通过保存的证书、公共密钥或者在公钥基础设施(PKI)的辅助下完成，通过公钥基础设施(PKI)可以在线验证公共密钥/证书。

另一种方案是，或者可以补充的是，装置100及网络运营商针对消费设备126的认证也同样可以在“挑战-应答程序”的辅助下完成。

装置100可以使用电表，它可以为消费设备126指出能量值。控制器110可以将电表上读取的能量值与最低值相比较，如果达到最低值则会发出另一个控制信号112，打开开关108。

如果针对能量付费使用后付费程序，最低值可以由控制器110例如根据消费设备126的持有者的信用度来确定。使用预付费程序时，最低值就是分配给消费设备126或者其持有者或者运营商的当前的存量。存量的当前值例如可以保存在IC卡中。控制器110可以凭借PLC模块116通过消费设备126的IC卡阅读器从IC卡中查询出当前的，相应地可以设置最大输出能量值的最低值。

另一种方案是，分配给消费设备126或者其持有者或者运营商的当前的存量也可以保存在网络运营商的服务器计算机中。在从消费设备126接收到的合同数据的辅助下，和/或在数字证书的辅助下，控制器110从服务器计算机查询当前存量，相应地也可以设备最大输出能量值的最低值。

根据本发明一具体实施方式，控制器110周期性地或者不定期地地发送消息140作为测试信号，来检测电缆122是否还与插座106相连。发送完这种测试信号后，控制器110等待在规定的最大时间段内从消费设备126回传的回复信号。如果在规定的最大时间段内控制器110没有接收到回复信号，就意味着电缆122没有与插座106相连。这样，控制器生成另一个控制信号112，再打开开关108。另一种方案，或者可以补充的是，周期性地或者不定期地地一再执行认证程序。由此可以避免，电缆122从插座106拔出后，其它消费设备又接通插座106，由第三方付费从能源网104中提取电能。

装置100与消费设备126，例如一辆轿车，组成了一个运输系统。它实现了对消费设备126分散供电，原则上来说消费设备的构造不变。

特别地，装置100可以作为充电站。

装置100可以提取电能，也可以将电能存入电网104中。

例如，通过电缆122给装置100连接一个太阳能电池或者风轮，在图1的具体实施方案中阅读器124的位置接入。通过电缆122和装置100由太阳能电池或者风轮存入电网104的电能可由装置100的电表计数，并将存入的能量值生成信号，由控制器110发送给服务器计算机。

测量仪器可以安装在装置100或者消费设备126的一侧，需要考虑的是完成检测义务的测量仪器。它也可以安装在测量设备的两侧。

本发明也实现了将消费设备126的车队的电池作为电网104的能量存储器，特别是充电高峰期，或者特别在夜间作为最低负荷值。

运输系统可以如此设置：在每一个站点或者车库安装一个装置100，如果消费设备126没有处于运营状态，装置100就与相应的消费设备126相连。

电网104通过充电站100可以将能量从消费设备126的电池中取出，例如用于短期的充电高峰期。

图2显示了装置100和消费设备126的另一具体实施方式，电网104的三个相位都处于连接状态。有一个相位通过传送器114与消费设备耦合，如图2所示，至少通过它完成PLC信号138及142的传输过程。

图3显示了本发明一具体实施方式，其中一个共同的中央单位128控制了多台消费装置100；中央单位接下来称为集中器128。每一个装置100都包含一个具有开关108的传送器114，通过它形成开关模块。不同的传送器114都通过线路178和集中器128与电网104相连。另外，每一台装置100都分配了一个清晰的地址，也就是地址Ci，C₂，…，C_n-i，C_n。相关地址也储存在装置100的存储器中。

控制器110和装置100具有一个接口，与控制总线176相连。通过控制总线176，控制器110可以将控制信号112发送给装置100，来打开或者关闭开关108。控制信号112为装置100指出了应该操作的开关108的地址，装置100由此转换开关状态。

每个装置100与一个插座106相连，通过它消费设备126可以通过插头182接通电源。原则上来说，每个消费设备126都可以如图1和图2所述构造。

其特别的优势在于，这里所提到的具体实施方式不需要针对每个插座106而使用单独的PLC模块116及单独的控制器110。相反，PLC模块116和控制器110属于中央单位，它可以控制很多装置100。这样，大大减少了其中的费用。

这种具体实施方式适合配备于带有电源插座的停车库。

运输系统可以由一个中央单位组成，它包括一个集中器128和多个装置100，可以与很多不同的消费设备126相连。

此处，集中器128可理解为一个带控制器110的PLC模块116和电源120，它可以与电网104单相位或者三相位连接。

在这里，装置100由开关模块118组成，它包含一个传送器114，传送器带有一个用于单相位和多相位驱动的开关108，开关模块与一个插座106相连。

集中器128通过电网104与开关模块118相连，通过它流入电流并传输PLC信号142。另外，集中器通过控制总线144或者控制线路与开关模块118相连，通过它们发送为开关108发送控制信号112，将开关置于第一或者第二开关状态(开关件的带外控制)。

集中器128的PLC模块116可以与消费设备的每个PLC模块130通讯，因为每个PLC模块都可以使用一个不同的地址。

如果满足了充电或者存电的所有条件，通过控制总线144或者控制线路发送开关信号，相应开关模块118的开关108就处于第二开关状态。相应地，满足条件的情况下发送开关信号，将开关置于第一开关状态。

图4显示了本发明一具体实施方式，其中，控制器110与装置100通过电网104可以通讯；在改具体实施方式中没有控制总线176。此处，控制信号112以消息140的方式从集中器128的控制器110传输给一个开关模块118，它从集中器128的PLC模块116发送给相关的装置100，并在那里由PLC模块160接收。装置100分配到各自的地址，这样，消息140就可以准确地发给指定的装置100，并在装置100中执行开关程序。装置100可以是插座106的一个组成部分。在该具体实施方式中，控制信号112通过相关装置100的控制器162生成。

该具体实施方式特别适合于案卷在街道或者停车场的路灯中。

该具体实施方式中，集中器128与多个装置100相连，其作为PLC插座。

PLC插座在这里可以理解为具有控制器152、电源154以及开关模块118的PLC模块150，如图5所述。

每个PLC插座都与一个用于连接消费设备126的插座106相连。

为了控制PLC插座中的开关件108，集中器128中的控制器110与PLC插座中的控制器152交换消息140和146。

集中器128通过电源，也就是线路178与PLC插座156相连，通过它输入电流并传输PLC消息140以及136和146。在接收到消息140之后，控制器152将开关108置于第一或者第二开关状态(开关件的带内控制)。

根据一具体实施方式，集中器和PLC插座的控制器之间的通讯受到密码的保护，以保证对交换消息的认证。对此，可以用到充电器中的控制器110与消费设备中的控制器132之间的通讯所描述的机制。

集中器的PLC模块116可以与消费设备的每个PLC模块130通讯，因为每个PLC模块都可以使用一个不同的地址。

如果满足所有充电或者储存电的条件，控制器110通过PLC向控制器152传输消息140，PLC插座的相应的开关模块的开关108就置于第二开关状态。相应地，如果满足条件，就发送消息146，控制器152就将开关置于第一开关状态。

图6显示了装置100的另一具体实施方式，这里称为PLC网关，它通过电网104与集中器相连。图7详细显示了装置100的相应的具体实施方式。

与图5所示的装置100的具体实施方式不同的是，装置100与消费设备126之间的通讯没有凭借PLC传输，而是通过另一个通讯频道，它可以建于装置100的控制器162与消费设备126的控制器132之间。这个通讯频道例如可以用线路连接，如果插头182插入插座106，控制器162与控制器132之间形成一个控制总线180。除了供电所必须的触点外，在插座106中还有一个或者多个其它触点，如果将插头182插入插座106，通过它们就可以与控制总线180连接。通过控制总线180也可以实现装置100与消费设备126之间的消息传输，而不是通过用于传输电能的线路。通过电网104所进行的PLC信号传输也可以实现装置100与集中器128之间的消息传输。

它实现了在没有PLC模块的情况下，消费设备126之间的连接。

在这种具体实施方式中，集中器128与多个PLC网关相连。只有集中器128和PLC网关之间可以进行PLC通讯，阅读器和消费设备之间不能进行PLC通讯。消费设备通过一个特殊插头182与数据接口相连，通过插座与PLC网关相连。

这个具体实施方式特别适用于在没有PLC模块的情况下连接消费设备，在价格上是特别优惠的方案。

此处，PLC网关158理解为一个PLC模块160、一个控制器162、一个电源164和一个开关件108。

为了控制PLC网关中的开关件108，集中器128中的控制器110与PLC网关中的控制器162交换消息140和174。

根据一具体实施方式，集中器和PLC网关的控制器之间的通讯受到密码的保护，以保证对交换消息的认证。对此，可以用到充电器中的控制器110与消费设备中的控制器132之间的通讯所描述的机制。

集中器128通过电源与PLC网关158相连，通过它流入电流并传输PLC信号140和174。消息140让控制器162将开关108置于第一或者第二开关状态(开关件的带内控制)。消费设备与一个与PLC网关相连的插座连接，通过一个特列的插头与电源和另外一个整合的数据接口(控制总线180或者控制线路)相连，用于交换认证和结算通过集中器的充电量或者存储电量的协议数据。

如果满足所有充电或者储存电的条件，控制器110通过PLC向控制器162传输消息140，PLC网关的相应的开关模块的开关108就置于第二开关状态。相应地，如果满足条件，就发送消息140，控制器162就将开关置于第一开关状态。

附图标记清单

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100 装置

102 相位

104 电网

106 插座

108 开关

110 控制器

112 控制工具

114 传送器

116 PLC-模块

118 开关模块

120 整流器

122 电缆

124 充电设备

126 电能消费设备

128 集中器

130 PLC-模块

132 控制器

134 交流器

136 来自控制器(132)的报告(电

能消费设备)

138 PLC-信号

140 来自控制器(11)的报告(充

电站/集中器)

142 PLC-信号

144 控制总线

160 PLC-模块

162 控制器

164 整流器

166 电能消费设备

168 控制器

170 交流器

172 充电设备

174 来自控制器(162)的报告(PLC-

网关)

176 控制总线

178 线路

180 控制总线

182 插头

184 控制总线

Claims

1.一种将电能消费设备和/或电源连接到电网(104)上的装置，其包括：

-连接件(106)，用于将消费设备或者电源的电缆(122)可拆卸地连接到所述装置上；

-可控制的开关装置(108)，用于控制所述连接件与电网之间的电连接；其中，所述开关装置具有第一开关状态，该状态下所述连接件与电网是分开的；所述开关装置还具有第二开关状态，该状态下所述连接件与电网是连接的；其中，所述开关装置设置为能够接受来自控制工具(110；162)的开关信号(112)；

-信号传送工具(114；180)，其能通过所述连接件传输信号，而不论所述开关装置处于何种开关状态；

其中，所述的信号传送工具具有一个传送器(114)，该传送器(114)是如此设置的，允许信号在带通范围内进出所述电能消费设备，而不仅仅是电网运行的频率；所述的传送器(114)与所述开关装置平行，并连接到所述连接件(108)和电网(104)。

2.如权利要求1所述的装置，其进一步包括通过所述信号传送工具发送和/或接受PLC-信号(138、142)的PLC-工具。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述控制工具(110)通过所述PLC-工具发送和/或接受PLC-信号。

4.如前述权利要求之一所述的装置，其中，所述的控制工具是如此设置的，只有在先进行PLC信号传输的情况下，才发出开关信号。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述的控制工具是如此设置的，只有在通过PLC信号传输、对所述电能消费设备或能源连接到电网上的权利成功验证后，才发出开关信号。

6.如权利要求4或5所述的装置，其中，所述的控制工具是如此设置的，只有在通过PLC信号传输开始进行认证后，才发出开关信号。

7.如权利要求4、5或6所述的装置，其进一步包括一个测量工具，该测量工具用于测量从电网向电能消费设备发出的电能，或者测量从电源通过连接件存入电网的电能；其中，所述控制工具是如此设置的，在金额或者储存的电能满足需发出之电能的情况下，再发出开关信号，将所述开关装置置于第一开关状态。

8.如权利要求4-7之一所述的装置，其中，所述PLC工具设计为能发送测试信号和接收所述电能消费设备或者电源针对测试信号的回复信号；其中，所述控制工具是如此设置的，当没有接收到针对测试信号的回复信号，则发出控制信号，将所述开关装置的开关置于第一开关状态。

9.如权利要求4-8之一所述的装置，其中，为了执行认证协议，所述PLC-工具与所述电能消费设备或者电源电连接；其中，所述控制工具是如此设置的，当认证不成功时，则发出控制信号，将所述开关装置的开关置于第一开关状态。

10.如如前述权利要求之一所述的装置，其中，所述信号传送工具如此设置，其在所述控制工具(162)和所述电能消费设备和/或电源之间形成另外的通讯通道(180)，其中，该另外的通讯通道是通过所述连接件运行的。

11.如如前述权利要求之一所述的装置，其中，所述的连接件设置为插座(106)，以便可拆卸地连接到电缆(122)上。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述的插座具有接触插头(182)的接触工具，并通过这种接触而形成所述的通讯通道。

13.如如前述权利要求之一所述的装置，其中，所述的电源是指太阳能发电设备或风力发电设备。

14.如如前述权利要求之一所述的装置，其中，所述的传送器具有两孔道(Zweitor)，该传送器的第一孔与所述连接件电连接，该传送器的第二孔与电网电连接；所述第一和第二孔之间是电分离的；所述开关装置在处于第二开关状态时接通所述传送器，使得所述连接件与电网相互电连接。

15.一种路灯，其具有前述权利要求之一所述的装置。

16.一种运输系统，其具有前述权利要求之一所述的装置以及至少一个电驱动的运输工具(126)，该电驱动的运输工具具有可充电的电池以及发送和/或接受PLC-信号(138、142)的PLC-工具(130)；其中，当所述开关装置处于第二开关状态时，所述电池通过所述连接件与电网连接。

17.如权利要求16所述的运输系统，其中，所述电驱动的运输工具是电动汽车或者电动船。

18.一种控制多个如权利要求1-13之一所述装置(100)的中央单元，其中，所述中央单元具有通过所述装置之信号传送工具(118；180)发送和/或接受PLC-信号(142、138)的PLC-工具(116)；其中，所述中央单元的控制工具(110)具有能连接至控制总线(176)的总线接口，以便将开关信号(112)传输至一确定的装置。

19.如权利要求18所述的中央单元，其中，所述控制工具是如此设置的，其能通过所述控制总线，将开关信号(112)发送至排列所述装置的地址。

20.如权利要求18或19所述的中央单元，其中，每一所述装置具有第二PLC-工具(160)，所述第一和第二PLC-工具通过电网(104)在所述中央单元和相关的装置之间建立通讯。