CN109035061A - 机动车能量存储装置充电过程的控制方法、控制装置、充电管理装置、服务器装置和机动车 - Google Patents

机动车能量存储装置充电过程的控制方法、控制装置、充电管理装置、服务器装置和机动车 Download PDF

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Abstract

控制机动车能量存储装置充电过程的方法。控制装置执行：确定机动车的优先级，以便特定于使用者地为能量存储装置充电(S1)；借助所确定的优先级来确定通过优先级预先给定的、用于充电过程的充电功率(S2)；基于所确定的充电功率生成数字证书，该数字证书描述所确定的充电功率(S3)，将生成的证书传输给机动车的充电管理装置(S4)。基于由传输给机动车的充电管理装置的证书所描述的充电功率生成控制信号(S5)，所述控制信号描述以所描述的充电功率进行的充电过程的流程，所述控制信号描述了以所描述的充电功率进行的充电过程的流程，将所生成的控制信号传输给充电站设备的能量输出装置。可任选地，可以通过机动车中的证书来降低充电功率。

Description

机动车能量存储装置充电过程的控制方法、控制装置、充电管 理装置、服务器装置和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车的能量存储装置的充电过程的方法。在此，被设计用于存储优选电能的设备或设备组件理解成能量存储装置，并且例如可以设计成蓄电池或牵引用电池。该机动车相应地是电动车或混合动力车辆。
背景技术
当今的充电桩或充电站可以基于当前充电的机动车的数量来调整用于电动车的充电功率。对车辆的可能的优先次序区分总是基于充电桩或所连接的复合系统。然而这只有在为此相应改进充电桩或充电连接系统使之能够再次识别出确定的车辆或车组时才是可行的。这种系统也不能以对于充电桩运营商都通用的方式、即例如以与供电商无关的方式起作用。
如果多个车辆在充电站处充电并且例如在充电停车场处的可供使用的功率低于最大调用的充电功率的总和，则当前的情况是，可供使用的最大充电功率被分配到各个车辆上。例如如果仅有一辆机动车位于充电站，那么可能存在120千瓦的最大充电功率，而如果还连接着另一辆机动车，那么充电功率可能降低为60千瓦每车。由此增加了所有机动车的充电时长。
DE 10 2014 103 039 A1描述了一种用于电动车的充电系统，其中基于与充电站连接的车辆的协议ID(Sitzungs-ID)来控制对快速充电过程的优先次序分配。
由JP 2013-042579 A已知一种灵活的充电站，在其处可以保留各个工位。
US 2014/0320062 A1描述了一种机动车管理系统，该机动车管理系统根据使用顺序来考虑多个电机动车。
发明内容
但上面描述的问题仍存在。本发明的目的在于，为具有多个充电点的充电站提供充电管理，以便能够针对优先的机动车实现预先确定的充电时长。
所述目的通过根据并列的权利要求所述的方法和装置来实现。有利的改进方案通过从属权利要求给出。
本发明基于下述构思，向机动车中使用数字证书——其还可以称为标记，其中该证书调整充电功率并且进而能以与处于充电站的机动车的数量无关的方式实现充电功率的个性化的优先级分配。
根据本发明的用于控制机动车的能量存储装置的充电过程的方法具有下述通过控制装置执行的步骤。在此，控制装置是被设计和布置用于接收和生成信号和证书的设备或设备组件，并且例如可以设计成控制器或控制电路板或计算机程序产品。在此，控制装置优选可以是机动车外部的服务器装置的控制装置，例如互联网中的数据服务器或后台的控制装置，或者例如是机动车的控制装置。
在第一方法步骤中确定具有能量存储装置的机动车的优先级，用于特定于使用者地为能量存储装置充电；并且借助所确定的优先级来确定由优先级预先给定的用于充电过程的充电功率。基于所确定的充电功率生成数字证书，所述数字证书还可以称为数字标记并且描述了所确定的充电功率；并且将生成的证书传输给机动车的充电管理装置。换句话说，该证书描述了与充电功率相关的充电权利。
数字证书例如可以基于使用者与行驶电流提供商的在行驶电流协议中约定的充电功率来产生。机动车的使用者例如可以支付了1000千瓦的费用，或者支付了按月的统一标准费用。此时证书例如可以描述该约定的充电功率、例如用至少120千瓦充电。证书例如可以描述关于行驶电流协议和充电功率的信息，或者仅描述关于协议和/或充电功率的单独信息。
数字证书例如可以由后台的控制装置传输给机动车的充电管理装置，例如通过WLAN-连接或移动无线连接。替选地，这种数字证书还可以通过充电站设备传输，例如通过充电站设备的作为有线通信连接的传输电缆，该传输电缆例如可以集成到充电电缆中。在这种情况下，控制装置可以是充电站设备的组成部分。
基于通过传输给机动车的充电管理装置的证书来描述的充电功率来生成控制信号，所述控制信号描述了以所描述的充电功率进行的充电过程的流程。随后将所生成的控制信号传输给机动车外部的充电站设备的能量输出装置。作为能量输出装置指的是用于将能量传输给机动车的能量存储装置的设备或构件，该设备或构件例如可以具有感应线圈和/或用于所谓的传导充电的电缆和/或受电弓-集流器(Pantographen-Stromabnehmer)。
由此可以为该能量存储装置优先充电。即使在充电站处刚好是充电高峰，带有该证书的机动车的充电时长也不会由于充电高峰而增加。此外，能实现新的商业模式，以便例如对于行驶电流提供商来说实现多重电流供应/报价，例如更快速充电，或者根据协议确保的最小充电功率。
根据本发明的方法的一种优选实施方式，可以通过充电站的充电管理装置事先从机动车的充电管理装置接收证书；并且借助所接收的证书读取和/或分析所确定的充电功率。控制信号的生成在此可以通过充电站设备的充电管理装置来实现。为此，充电管理装置例如可以具有用于接收证书的接收器、以及阅读器或用于分析数字证书的设备。在将证书有线传输给充电管理装置时，接收器可以与传输电缆连接。
数字证书例如可以借助通用的数据通信连接传输给充电站设备的充电管理装置。充电站设备例如可以设定所描述的充电功率并且相应于所描述的充电功率为能量存储装置充电，即使多个机动车正处于充电站设备处并且要同时充电。充电站设备的可用总数量能以下述方式分配，例如具有较高的充电功率证书的机动车获得该充电功率，并且其它机动车——其例如不具有证书或者具有较低的充电功率的证书——以较低的充电功率充电。具有数字证书的机动车能以有利的方式以预先给定的充电功率充电，而不会发生充电过程比预期时间持续更长或机动车未获得像原本计划的那样多的电流的情况。
根据本发明的方法的另一种优选实施方式，机动车的充电管理装置可以基于控制信号将能量存储装置的充电功率设定为通过证书描述的值，其中控制信号的产生可以通过机动车的充电管理装置来实现。换句话说，机动车以确定的充电功率、即以通过证书描述的充电功率登记，由此通过机动车来调整充电过程。证书根据本发明的方法的这种实施方式不必传输给充电站设备。这一点特别是在下述情况下是有利的，即机动车处于充电站设备处，该充电站设备不具有用于分析证书的相应的硬件和/或软件。
附加地或替选地，数字证书的生成可以通过控制装置基于机动车的当前位置和/或预先给定的时刻和/或预先给定的时段和/或充电站设备的方位和/或由机动车的使用者的使用者账号接收的货币数值实现。
换句话说，通过证书描述的充电功率可以基于，机动车例如是否位于具有多个电动车辆的密集空间内和/或充电站设备是否预先给定更便宜的或更贵的能量收费，或者例如使用者已经为证书支付了多少。由此根据本发明的方法还可以进一步个性化，从而例如特定于位置地或特定于使用者需求地定制相应的充电过程。如果证书例如描述了预先给定的时刻和/或预先给定的时段、例如在14点和15点之间的时段，则能实现双向充电，因为通过能预测的充电时长例如可以使用来自电产量例如过剩的另一城市的蓄电器或电网的能量。这一点改进了电流提供商、机动车使用者的家或社区的能量管理。例如在通过充电站设备分析证书时，可以例如把当前时间与证书的时间规定进行比较。
考虑到现在许多紧急任务车辆是电动车并且由于其功能原因例如需要马上投入使用和/或需要很多电流，根据本发明的方法的另一种实施方式，可以通过控制装置确定机动车作为具有预先给定的、符合交通法的优先行驶权的紧急任务车辆的登记，同时可以根据所确定的登记进行充电功率的确定。这种紧急任务车辆例如是警察的警车或救护车。这些机动车在根据本发明的方法的实施方式中即使在充电站处正有非常多的机动车为了给能量存储器充电而位于充电站设备处时也自动地被优先处理。
在实现所述优点的情况下，上述目的也可以通过优选具有处理器装置的控制装置来实现，其中处理器装置指的是利用例如至少一个微处理器和/或至少一个微控制器来进行电子数据处理的设备或构件。根据本发明的控制装置被设置用于，根据上述实施方式之一来执行与控制装置有关的方法步骤。可任选地，处理器装置可以构造成，执行在数据存储器上存储的程序编码，该程序编码在通过处理器装置执行时实施与控制装置有关的方法步骤。
本发明同样涉及一种充电管理装置，该充电管理装置优选可以具有处理器装置。充电管理装置被设计用于，根据上述实施方式之一执行与充电管理装置有关的方法步骤。这得出了上述优点。
上述优点同样通过根据本发明的机动车得出，该机动车优选可以设计成汽车，例如具有能量存储装置的轿车、即电动车，其具有根据本发明的充电管理装置的实施方式。可任选地，根据本发明的机动车可以附加地具有根据本发明的控制装置的实施方式。
在实现所述的优点的情况下，上述目的同样通过用于在互联网中运行的机动车外部的服务器装置、例如互联网中的数据服务器或后台来实现，其具有根据本发明的控制装置的实施方式。
本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，所述改进方案具有与结合根据本发明的机动车的改进方案所描述特征相同的特征。出于这个原因未再次说明根据本发明的方法的相应的改进方案。
附图说明
下面描述本发明的实施例。其中示出了：
图1示出了根据本发明的方法的第一种实施方式的示意图：和
图2示出了根据本发明的方法的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面阐述的实施例是本发明的优选实施例。在所述实施例中，实施方式的所述组成部分分别为本发明的各个要彼此独立地考虑的特征，所述特征还分别彼此独立地改进本发明并且因此还能单独地或在不同于所示出的组合中视为本发明的组成部分。此外，所述实施方式还能通过本发明的其它已经描述的特征来补充。
在附图中，功能相同的元件分别具有相同的附图标记。
图1借助第一实施例来说明根据本发明的方法的原理。为此图1示出了机动车10，该机动车示例性地正处于充电站设备12处，以便为机动车10的能量存储装置14充电。
机动车10例如可以设计成轿车和电动车。能量存储装置14例如可以设计成牵引用电池。机动车10具有充电管理装置16，该充电管理装置可以示例性地具有处理器装置18，其例如具有多个微处理器。图1的机动车10的充电管理装置16此外具有可任选的存储装置20，在该存储装置中可以存储用于执行根据本发明的方法的相应的程序编码。
图1同样示出了机动车外部的服务器设备22，该服务器设备可以具有控制装置24，其中服务器设备22的控制装置24具有可任选的处理器装置18和可任选的存储装置20。
服务器设备22例如可以通过数据通信连接25与机动车10联通。为实现在机动车与服务器设备22的控制装置24之间的通信例如可以设置机动车的通信设备26，该通信设备可以设计为本领域技术人员由现有技术已知的、用于构建数据通信连接的设备。通信设备26例如可以通过移动无线连接和/或互联网连接与控制装置24联通。
可任选地，机动车10可以具有控制装置24，该控制装置可以执行进一步在下面描述的控制装置方法步骤。
图1的充电站设备12同样示出了可任选设置的充电管理装置16。图1同样示出了充电站设备12的能量输出装置28，该能量输出装置例如可以具有感应线圈和/或用于所谓的传导充电的电缆和/或受电弓-集流器和/或另一种本领域技术人员由现有技术已知的用于输出能量的技术产品。
在第一方法步骤S1中，控制装置24确定机动车10的优先级以用于个性化地为能量存储装置14充电。例如，机动车10的使用者可以例如已经借助移动终端设备(在图1中未示出)或者利用计算机购买了以80至100千瓦的充电功率为能量存储装置14充电的统一标准费用，即购买了相应的充电速度。借助这个购买过程可以确定优先级(S1)。借助该优先级确定了所述预先给定的充电功率、即所述例举的80至100千瓦的充电速度(S2)。
在方法步骤S3中，控制装置24生成数字证书30，该数字证书可以描述优先级和所述充电功率。证书30在此可以是数据，其可以描述所述例举的充电速度。在方法步骤S3中生成的证书被传送给充电管理装置16(S4)，例如通过互联网连接或者移动无线连接。可任选地，充电管理装置16例如可以包括中央高安全性-证书控制器17，证书30被保存在该中央高安全性-证书控制器中并且例如根据需要可以被传递给充电管理装置16的其它组件。
例如通过通信设备26接收的证书30可以从该通信设备例如传输给存储装置20，在那里可以存储数字证书30。
在图1的示例中示出了机动车10，该机动车正处于充电站设备12处并且已经借助电缆32与能量输出装置28连接。在上面描述的用于建立证书30的过程以及将证书30传输给机动车10的过程还可以与充电过程无关地实现，即上面描述的方法步骤可以优选在充电过程之前的任意时段内实现并且不与至充电站设备12的连接有关，也与充电站设备12的位置有关。只有在机动车10驶向任意的充电站设备12且充电过程要启动时，才发生将证书30用于控制充电过程。
为了控制充电过程使用控制信号，该控制信号例如可以由机动车10的充电管理装置16生成(S5)。控制信号于是可以描述对由证书30描述的充电功率的设定，该充电功率例如为80至100千瓦。该控制信号例如可以传输给能量存储装置14，或者直接例如由充电管理装置16的控制芯片来调整和/或规定充电功率和/或控制充电功率。替代地，描述充电功率的控制信号可以直接被传输给充电站设备12的能量输出装置28，例如通过无线电连接或通过电缆连接32。于是基于控制信号实现对能量存储装置14的充电，从而充电站设备12并不主动地调节充电功率，而是简单地遵循由机动车10的充电管理装置16的控制信号的规定。于是可以在方法步骤S7中实现对能量存储装置14的充电。
在替选的实施例中，取代于从机动车10的充电管理装置16接收控制信号，充电站设备12的充电管理装置16可以接收证书30(S8)，例如通过电缆连接32或通过移动无线连接或互联网连接。在图1中示例性地示出了在两个充电管理装置16之间的相应的数据通信连接25，但所述传输还可以替选地通过机动车10的通信设备26和/或充电站设备12的通信设备实现。
在这个实例中，充电站设备12例如可以具有用于读取和/或分析证书30的充电管理装置16的软件和/或阅读器。这种相应的硬件和/或软件可以读取和/或分析证书30(S9)，并且充电管理装置16可以生成相应的控制信号(S5)并且传输给能量输出装置28(S6)。
如果机动车10例如是紧急任务车辆、例如救护车，机动车例如可以作为这种车辆登记，并且相应的登记例如可以通过控制装置24被调取或被传输给控制装置24。证书30此时可以将该登记描述为充电站设备12的优先处理的充电，和/或例如根据该登记将充电功率确定为例如120千瓦的充电功率(S2)。
总之所述示例示出了如何能实现电动车辆和/或混合动力车辆的充电功率的优先级分配和/或控制，例如后台-控制的优先级。
根据另一种实施例，例如可以通过在线连接、例如通过服务器设备22——该服务器设备可以示例性地被设计为车辆制造商的后台，向机动车10中使用一个标记或多个标记、即能实现充电功率的优先级分配的一个数字证书30或多个数字证书30。根据第一种变型方案，负责调整充电功率(更快或更慢地充电/充电暂停/充电结束)的数字证书30可以由充电站设备12、例如充电桩读取(S9)和/或解读，并且然后可以调整充电功率。在第二种变型方案中，可以例如早在机动车10中就降低了最大/最小允许的充电速度，也就是说机动车10一点也不获取比所述充电桩所提供的电流更多的电流，因为该充电桩“判断”：该机动车10仅是具有较小充电功率的机动车10。
根据另一个实施例，可以针对私家/私有充电的情况进行补充，使得这种证书30的使用例如并不仅是局限于在公共的充电站设备12。如果有用的话，即使在私家充电的情况下也可以调整充电。例如可以考虑，在未来直接通过网络运营商来控制机动车10并且进而对双向能量交换进行控制，例如如果在慕尼黑的电网负荷很重并且机动车10仅可以以3.6千瓦来充电，而在英戈尔施塔特内连接的机动车10则已经充满并且可以输出电流来例如缓解慕尼黑的电网。
根据另一种实施方式，可以针对公共充电实现如下三个示例性的应用例子。根据第一种应用例子，使用者例如可以通过行驶电流提供商获得行驶电流协议34，例如每年1000欧元的充电速度(例如80至100千瓦)的统一标准费用(参见图2)。如果额外收费，则可以在此增加充电桩的充电功率，例如如果每年1200欧元，则能更快地以120至150千瓦充电。关于允许更快和/或更慢地充电的信息例如可以在线通过作为服务器设备22的后台应用至机动车10中。可以或者通过示例性的充电桩、或者通过机动车10来进行分析，并且例如分析出一个降低了的、最大允许的充电功率。
在第二种应用例子中，例如警车、消防车或VIP车辆可以具有比普通车辆更高的充电优先级，并且因此可以优先充电，因为例如紧急任务车辆的证书30表明了优先。
根据第三种应用例子，如果使用者之前例如选择了“慢充”协议，而今天特别着急，则他/他们可以临时订购快速充电(例如购买升级套餐“一次快速充电支付2.99€”)。
根据另一种实施例，证书30例如可以根据情况被删除或召回，或者证书30可以在例如超过了通过证书描述的有效期的情况下被宣告无效。
根据关于示例性的技术改进方案的另一种实施例，证书30、即示例性的标记的引入可以例如通过机动车10的在线连接来进行。为此，图2再次示出了根据本发明的方法的另一个实施例的示意图。
机动车10的使用者例如可以是车辆制造商的客户，并且在方法步骤S11中例如已经订立与行驶电流提供商的行驶电流合同34，例如关于确保120至150千瓦的充电功率的统一标准费用。该数据可以可任选地存储在服务器设备22的控制装置24中。服务器设备22的控制装置24生成关于该相关机动车10的数字证书30(S3)并且通过下述方式提供该数字证书：该数字证书例如被传输给机动车10(S4)、例如机动车10的充电管理装置16。证书30可以存储在机动车10中(S12)，例如存储在充电管理装置16中，该充电管理装置例如可以是车载充电器和/或其它充电控制装置的组成部分，例如充电控制器或证书控制器17。
在第一种变型方案中，证书30例如可以通过ISO-标准传输给充电站设备12、例举的充电桩，并且在那里被解读、即例如分析和/或读取。这个变型方案可以基于充电桩的智能来实现。
在第二种变型方案中，在机动车10中的证书30可以触发如下行为，该行为使充电桩认为机动车10被连接了较小的充电功率(与充电桩无关)。
图2同样示出了一种实施例，根据该实施例，机动车10例如可以是警车，该警车总是能以最大功率并且优先于其他客户或使用者在充电桩上充电。

Claims (10)

1.一种用于控制机动车(10)的能量存储装置(14)的充电过程的方法，包括通过控制装置(24)执行的如下步骤：
-确定机动车(10)的优先级，以便特定于使用者地为能量存储装置充电(S1)，
-借助所确定的优先级来确定由该优先级预先给定的、用于充电过程的充电功率(S2)，
-基于所确定的充电功率生成数字证书(30)，所述数字证书描述所确定的充电功率(S3)，
-将生成的证书(30)传输给机动车(10)的充电管理装置(16)(S4)，此外，所述方法的特征在于下述步骤：
-基于由传输给机动车(10)的充电管理装置(16)的证书(30)所描述的充电功率生成控制信号(S5)，所述控制信号描述以所描述的充电功率进行的充电过程的流程，
-将所生成的控制信号传输给充电站设备(12)的能量输出装置(28)(S6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过充电站设备(12)的充电管理装置(16)执行的下述步骤：
-从机动车(10)的充电管理装置(16)接收证书(30)(S8)，
-借助所接收的证书(30)读取所确定的充电功率(S9)，
其中，通过充电站设备(12)的充电管理装置(16)进行控制信号的生成(S5)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过机动车(10)的充电管理装置(16)执行的下述步骤：
-基于控制信号将能量存储装置(14)的充电功率调整至通过证书(30)所描述的数值，
其中，通过机动车(10)的充电管理装置(16)进行控制信号的生成(S5)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于
-机动车(10)的当前位置，和/或
-预先给定的时刻和/或预先给定的时段，和/或
-充电站设备(12)的位置，和/或
-从机动车(10)的使用者的使用者账号接收到的货币数值
来生成数字证书(30)(S3)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过控制装置(24)执行的下述步骤：
-确定机动车(10)作为具有预先给定的、符合交通法规的优先行驶权的紧急任务车辆的登记(S10)，
其中，基于所确定的登记进行充电功率的确定(S2)。
6.控制装置(24)，该控制装置优选具有处理器装置(18)，其中该控制装置(24)构造成，根据前述权利要求所述的方法来执行与控制装置(24)有关的方法步骤。
7.充电管理装置(16)，该充电管理装置优选具有处理器装置(18)，其中该充电管理装置(16)构造成，根据权利要求1至5中任一项所述的方法来执行与充电管理装置(16)有关的方法步骤。
8.机动车(10)，该机动车具有根据权利要求7所述的充电管理装置(16)。
9.机动车(10)，该机动车具有根据权利要求6所述的控制装置(24)。
10.用于在互联网中运行的机动车外部的服务器设备(22)，该服务器设备具有根据权利要求6所述的控制装置(24)。
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