CN117922335A - 用于表征存储在车辆中的能量的方法、充电装置、控制单元以及车辆 - Google Patents

Abstract

提供一种用于表征存储在车辆中的能量的方法、充电装置、控制单元以及车辆。能量从能源(1)输送到车辆(10)的储能器(2)。该方法包括：获取关于所供应的能量的信息；处理关于能量的信息以确立该能量的能级；以及对输送到储能器(2)的能量的能级进行分配。

Description

用于表征存储在车辆中的能量的方法、充电装置、控制单元以 及车辆

技术领域

本发明涉及一种用于表征存储在车辆中的能量的方法、一种用于向车辆的储能器输送能量的充电装置、一种用于具有储能器的车辆的控制单元以及一种车辆。

背景技术

电动车辆或插电式混合动力车辆需要在充电点(例如，充电柱或壁挂式充电箱)处充电。因此，能够由电力供应商提供电力。然而，电力用户不会立即意识到所供应的电力是否为绿色电力。取决于当地主要的电力组合，所供应的电力与以gCO₂/kWh表述的CO₂足迹相关联。为了计算车辆及其部件的CO₂足迹，通常会假定一个国家或地区的电力组合的平均值。即使充电完全使用太阳能或绿色电力执行，这种情况仍经常发生。因此，制造和使用这种车辆的能量平衡通过应用所平均的电力组合来统一确定，因此尽管事实上充电可以使用更有利的电力组合，但能量平衡往往很高。这个问题不仅适用于电力，也适用于其它一次能源和/或二次能源，例如氢气。这里，再次对绿色氢气、蓝色氢气、绿松石氢气等的CO₂足迹加以区分。

发明内容

因此，本发明的目的在于对车辆的能量占用进行表征，并在此基础上允许对车辆进行环境友好控制，此外，提供精确地CO₂足迹计算。

这一目的通过一种具有权利要求1所述特征的用于表征存储在车辆中的能量的方法、通过一种具有权利要求6所述特征的用于向车辆的储能器输送能量的充电装置、通过一种具有权利要求9所述特征的用于带有储能器的车辆的控制单元、以及通过一种具有权利要求12所述特征的车辆来实现。

根据本发明的一个方面，提供一种用于表征存储在车辆中的能量的方法，其中，能量从能源输送到车辆的储能器，其中，该方法包括以下步骤：获取关于所供应能量的信息；处理关于能量的信息，以确立该能量的能级；以及对输送到储能器的能量的能级进行分配。

与已知的现有技术相比，本发明提供下述优点，即存储在储能器中的能量得以表征，因此可以了解与使用存储在储能器中的能量的车辆运行相关联的所产生的CO₂足迹。因此，一方面，在车辆的整个使用寿命期间，可以获取关于车辆CO₂足迹的当前或之前的确切大小的信息。此外，可以基于存储在储能器中的能量的CO₂足迹(例如，基于能级)来控制车辆内部和/或外部的各种功能。

能量可以是一次能源和/或二次能源。例如，能量可以是电能，该电能可以驱动电动机。此外，能源也可以是氢气，氢气可以输送到储能器，随后在燃料电池中转化成电能。本实施例的重点是将能量分配为特定的等级。例如，可以根据能量生成的方式、来对能量进行分级。例如，电力可以在燃煤或燃气发电厂中生成，以使得电力已经与一定的CO₂产生量(即，具有CO₂足迹)相关联。这就是“CO₂足迹”(即，能量从其产生直至所考虑的时间点所生成的CO₂量)。相比之下，“绿色电力”可以例如从太阳能、风能和/或水力中生成，与从煤或气体中产生电力相比，绿色电力呈现较小的CO₂足迹。此外，还可以设想的是，该能源也可以是气体。气体可以在沼气厂中生成(即，以生态友好的方式)，或者可以从天然来源转化。因此，也可以向气体分配特定的CO₂足迹。

例如，能源可以是能量(例如，电力、氢气或其它形式能量)的充给站。至于能源是由私人运营还是公共运营，并不重要。例如，能源可以连接到能量分配网络。储能器可以是能够将能量存储一段时间的存储器。例如，储能器可以是蓄能器或储罐。

例如，可以经由设置在储能器和能源之间的数据线来获取关于所输送的能量的信息。该能源可以直接连接到储能器，或者可以间接(例如，经由充电装置)连接到储能器。例如，这种类型的通信可以通过现有的通信链路执行。例如关于私人家庭能源的信息可以根据具体的供应合同(例如，电力供应合同)条款来定义。在可公开获取能源的情形下，关于可用能量的信息，例如能够由能量供应商动态地更新。此外，还可以设想以无线方式传输关于所输送的能量的信息。为此，可以从中央存储器中检索信息。例如，信息可以包括能量生成的方式。关于所输送的能量的信息可以包括与所输送的能量相关联的CO₂足迹的公开内容。例如，信息可以定义所供应的电力是否为绿色电力(即，由可再生能源生成的电力)还是其它形式的电力。信息处理可以包括将所输送的能量分配为标准化等级(即，能级)。例如，关于所输送能量的信息可以表明所输送的电力通过水力生成。通过对关于能量的信息进行处理，可以接着将由此输送的能量分配为“绿色电力”能级。因此，通过对信息进行处理，能够实现对能量进行统一表征或指定。这种类型的统一指定则可以是所输送的能量所分配到的能级。如上所述，一种能级可以描述为“绿色能量”，将任何由可再生源生成的能量分配到该等级。可再生能源可以通过能量的特定CO₂足迹来定义。此外，还可以提供描述为“未定义能量”的另一能级，生成形式(并且由此CO₂足迹)未知或超过特定CO₂足迹阈值的任何能量可以分配为该等级。这提供下述优点，即允许简单地分配能级，并以简单的方式区分不同形式的能量。此外，可以例如基于相应能量的CO₂足迹执行进一步细分。因此，例如，可以定义不同的CO₂排放量(gCO₂)范围，并以此为基础将能量分配到特定的能级。因此，能够在“绿色能量”等级内形成进一步的子等级。通过将能量分配到不同的能级，可以对存储在储能器中的能量加以表征。因此，例如，可以确定电池或储能器由绿色能量(例如，绿色电力)填充的百分比。因此，能够使用关于车辆在使用过程中CO₂足迹的准确数据来对车辆或车辆运行执行准确的生命周期评估。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：接收抵消指令；以及基于该抵消指令来改变所输送的能量的能级。该抵消指令可以由车辆用户或第三方发起。通过该抵消指令，可以修改存在于存储器中的能量的能级。因此，例如，可以将之前被指定为“未定义能量”的一定量能量分配为“绿色能量”等级。例如，车辆用户可以通过购买和/或获取GHG配额(即，温室气体减排配额)、指导植树、指导雨林保护措施或执行其它自然保护项目来实现抵消指令。换言之，存储在储能器中的能量的CO₂足迹可以通过一定措施，例如通过吸收CO₂而减少或抵消。例如，这可以通过外部供应商的代理来执行，用户向其购买这种抵消措施，然后第三方发出抵消指令，从而修改存储在储能器中能量的能级。因此，可以抵消存储在储能器中的能量组合的CO₂足迹，由此减少与车辆运行相关联的CO₂足迹。这提供了下述优点，即在无法获得绿色能量来为车辆充电的情况下，也能抵消或减少车辆的CO₂足迹。使用关于所供应能量的信息，还可以进一步获得关于CO₂足迹的更准确信息，从而以更准确且更有针对性的方式执行对CO₂足迹的任何抵消。

该方法优选包括输出关于所输送能量的能级的信息。换言之，存储在储能器中的能量类型可以作为信息输出而输送给第三方和/或车辆用户。于是，车辆用户可以接收到关于其能量消耗或CO₂足迹的当前状态的动态信息。此外，进一步的功能能够与存储在储能器中的能量的类型相关联。例如，在高速公路或其它道路上，能够根据车辆呈现较小的CO₂足迹还是较大的CO₂足迹，来征收不同的通行费。还可以提供免收通行费(例如，城市通行费)的设施，如果存储在储能器中的能量属于特定的能级(例如，“绿色能量”)，就可以适用。此外，例如在城市中，只有在所采用的能量被分配到特定能级(例如“绿色能量”)时，才允许车辆以最大动力或速度行驶。此外，还可以设想的是，车辆只有在不超过特定的CO₂足迹(即，储能器中的能量被分配到特定的能级)时，才被允许进入城市、或使用特定的停车位或停车库。换言之，只有当包含在储能器中的能量分配为特定的能级时，用户和车辆才有可能访问特定的区域或功能。此外，如果车辆在特定区域(例如，城市区域)内没有完全使用CO₂中性能量运行，则停车费可能会按一定百分比增加。为此，可以考虑存在于储能器中的能量和/或在特定时间段或特定区域内消耗的能量。通过关于所存储和消耗的能量的已知信息，此类功能无需进一步动作即可实现。为此，可以通过车辆与外部接收者之间的标准化查询来生成信息输出。

关于能量的信息优选地包括关于能量的CO₂足迹的信息。换言之，关于能量的信息可以包括对因生成和/或传输所述能量而排放的CO₂量的记录。因此，CO₂足迹可以通过参考关于能量的信息来传送，特别是与充电过程同时或同步进行。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：基于所输送的能量的能级，来输出控制命令。换言之，可以基于储存在储能器中能量的能级来生成控制命令的输出。控制命令可以是控制车辆运行的命令。特别地，控制命令可以启用或抑制车辆的特定功能。因此，例如可以实现的是，仅有在储能器中为此采用的能量被分配到特定的能级(例如，“绿色能量”)的情况下，车辆才能发挥其全部潜在动力。如果储能器中的绿色能量部分已经耗尽，而只能从非不含CO₂或非CO₂中性能量中获取进一步能量，则控制命令可以限制诸如车辆的最大可用动力之类的功能。因此，可以激励车辆用户向储能器供应特定能级的能量。此外，还可以激励通过上述抵消系统来抵消储能器中的非CO₂中性能量。特别地，通过控制命令，可以执行下述控制，即只有当储能器中的能量被分配到特定的能级时，车辆才能以其最大速度运行。如果绿色能级的能量耗尽，则车辆只能运行到规定的最大速度，例如在高速公路上为100公里/小时或者在城际公路上为80公里/小时。因此，针对性举措能够达到下述效果，即，将CO₂中性能量输送到储能器，或者通过抵消过程来抵消其它形式的能量。

根据本发明的又一方面，提供了一种充电装置，该充电装置用于向车辆的储能器输送能量，其中，该充电装置包括以下部件:输入端子，该输入端子用于从能源接收能量；输出端子，该输出端子用于向储能器转送能量；以及控制单元，该控制单元配置成控制能量通量，并执行根据上述配置之一的方法。该充电装置可以是外部设备(即，具有专用外壳)，或者可以是集成在车辆中的充电装置。该充电装置可以是设置在车内的交流充电装置，或者可以是设置成外部设备形式的直流充电装置。根据上述方法，该充电装置可以输送关于经由充电装置传输的能量的信息输出。例如，该充电装置可以从充电点或能量供应商获取信息(采用硬接线或无线布置)，然后将信息转送到车辆中的控制单元(例如，ECU)。因此，该充电装置可以配置成将经由充电装置转送的能量分配到特定的能级。因此，可以提供充电装置形式的可改装设备，通过该充电装置，可以确定输送到储能器的能量的CO₂足迹。

该充电装置优选地配置成使得能量能够双向转送。因此，能量可以从能源传导到储能器，但也可以反向传导。因此，在白天，车辆可以在储能器中接收特定能级(例如“绿色能量”)的能量(即，白天用绿色能量为车辆充电)。然后，储能器中被分配到特定能级(例如“绿色能量”)的能量可以在夜间释放，例如释放给住宅。因此，不仅可以将车辆的运行以CO₂中性的方式(即，通过抵消)配置，而且还可以抵消在车辆制造过程中消耗的CO₂。因此，进一步鼓励向储能器输送特定能级的能量。此外，还可以改善车辆的总体能量平衡。

该控制单元优选地配置成基于关于能量的信息来控制能量的任何转送。换言之，该控制单元可以配置成只有当所述能量呈现特定能级时，才将能量输送到储能器。换言之，在这种情况下，对要输送到储能器的能量的表征在储能器外部进行，从而在将能量输送到储能器之前，可以对是否允许将该能量输送到储能器执行检查。在这种情况下，该控制单元可以评估适用的能级，然后决定是否将能量输送到储能器。这提供了下述优点，即用户可以通过开关或设置操作来仅仅允许向储能器输送特定能级的能量。因此，可以确保仅仅向储能器供应对应能级的能量，这与用户的意图相一致。用户可以例如决定，他们的车辆或他们车辆的储能器仅仅能够使用绿色能量(例如，绿色电力)充电。这可以由充电装置的控制单元来调节，一旦无法获得进一步的绿色电力，则对储能器的进一步充电也会类似地中断。因此，确保根据用户的意愿，仅仅使用特定能级的特定能量来为储能器充电。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于具有储能器的车辆的控制单元，其中，该控制单元配置成执行上述方法。该控制单元可以是配置成仅仅用于执行上述方法的单独的控制单元，或者可以是已经安装在车辆中的控制单元，并且该控制单元进一步承担车辆中的其它控制功能。该车辆可以是电动车辆、混合动力车辆或氢动力车辆。该控制单元优选地经由CAN总线、连接到车辆的其它部件。

该控制单元优选地配置成基于所存储能量的能级来控制车辆。因此，可以实现的是，只有在直接或间接来自储能器的能量被分配到特定的能级的情况下，该车辆才能完全发挥其潜在动力(即，其动态牵引力和/或其它功能)。例如，只有当存储在储能器中的能量对应于“绿色能量”等级时，某些功能和/或能力才有可能释放。

该控制单元优选地配置成向车辆用户输送所存储能量的能级的输出。换言之，例如通过显示器，可以向用户动态指示存储在储能器中能量的能级。因此，例如，用户不仅可以获知当前的一般充电状态，还可以获知哪种形式的能量被分配到哪种能级。因此，用户可以监控抵消过程如何以及是否需要和/或已经成功完成。用户可以进一步将这些信息纳入其驾驶路线的规划中。因此，用户可以对其车辆的CO₂足迹及其运行性能施加积极影响。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，特别是电动车辆或混合动力车辆，该车辆具有根据上述配置之一的控制单元和/或根据上述配置之一的充电装置。换言之，该车辆可以同时包括控制单元和充电装置。该车辆也可以是氢动力车辆。

各个特征或实施例可以与其它特征或其他实施例组合，由此形成新的实施例。这些新的实施例将具有赋予所述其它特征或实施例的特性和优点。结合该方法公开的所有配置和优点应以类似的方式适用于装置，反之亦然。

附图说明

以下参照附图来详细描述本发明的实施例。

图1示出了根据本发明一个实施例的车辆的示意图。

图2示出了根据本发明一个实施例的储能器的示意图。

图3示出了根据本发明一个实施例的储能器的示意图。

图4示出根据本发明又一实施例的车辆的示意图。

图5示出了根据本发明一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了车辆10的示意图，该车辆经由充电装置3接收来自能源1的能量。在本情形中，车辆10是电动车辆，具有呈蓄能器形式的储能器2。在本情形中，充电装置3配置成充电点(也描述为充电柱)的形式，并且包括与电网(即，输入端子31)和输出端子32(车辆10与该输出端子相连)的连接部。充电装置3进一步包括控制单元4，该控制单元配置成能够控制能源1和车辆10的储能器2之间的电流通量。附加地，示意性地呈现数据传输线8。该数据传输线8配置成描述与输送到车辆10的储能器2的能量有关的信息。换言之，经由数据线8获取关于所输送能量的信息。因此，例如由电网系统操作员向充电装置3通知当前可用于为储能器充电的电力类型。因此，充电装置3的控制单元4可以获取关于所输送的能源的信息。此外，该充电装置的控制单元4可以处理关于能量的信息，以确定或获取能量的能级。然后，将该能级分配给供应到车辆10的电力。因此，当前用于充电的能量的能级可以由充电装置3的控制单元4传送给车辆。替代地或附加地，控制单元11或车辆控制单元可以设置在车辆10中，其用于获取关于所输送的能量的信息。在这种情况下，车辆10的控制单元11可以确定所输送能量的能级，并对存储在储能器2中的能量执行分配。换言之，充电装置3和/或车辆10可以执行用于表征所存储能量的方法。

图1的右侧上示出了示意简化电路图。该电路可以位于充电装置3中。在根据图1图示的右侧处，连接有电源，该电源可以供应电力。在输入端子31处接收电力。一个输入端子可以仅仅供应绿色电力，而另一输入端子可以供应未指定的电力组合或常规生成的电力。控制单元4配置成使得其能够决定是否仅仅转送特定能级的电力，或是否可以转送任何类型的电力。在图1所示的设置中，仅仅转送被归类为绿色电力的电力(即，发电过程中只产生少量或不产生CO₂的电力)。换言之，在所示的设置中(即，开关处于向上设置中)，仅仅接受绿色电力，而不向储能器输送常规生成的电力。根据上述示例，这种类型的电路可以布置在充电柱3和/或车辆10中。在后一种情况下，可以由车辆10的控制单元11进行控制。

图2示出了储能器2的示意图。在本情形下，储能器充电至约80％。然而，向储能器2充入的能量细分成两个不同的能级5、6。存储在储能器2中的能量的上部段由附图标记5标识，并且在本示例中定义为绿色电力。存储在储能器2中的能量的下部段由附图标记6标识，并且在本情形中指定为未定义电力。因此，在本示例中，储能器2中的能量细分成两个能级，即绿色电力和未定义电力。在本实施例中，只要储能器2中存在绿色电力5，车辆10就能在所有功能和全驱动动力下运行。然而，一旦储能器2中的绿色电力5耗尽，并且仅有未定义电力6可用，则将只能以有限的动力行驶(例如，在节能模式下)。

图3示出了储能器2的示意图，其中，绿色电力部分5已完全耗尽。在这种情况下，如上所述，车辆10只能在动力降低的情况下继续行驶。然而，为此，可以采用抵消指令7，以便对未定义电力6执行能级转换。为此，可以采用习惯的和已知的抵消过程来生成抵消指令7。为此，例如，可以购买GHG配额、种植树木和/或实施雨林保护措施。然后，可以改变储能器2中未定义电力的能级，以使得储能器2中仅仅存在绿色电力5(参见图3中的右侧图示)。因此，车辆的全部功能和全驱动动力可以再次发挥出来。

图4示出了本发明又一实施例的示意图。在本实施例中，车辆10的储能器2充满绿色电力5。在本情形中，车辆10的控制单元11可以控制能量的转送，以使得车辆向房屋输送电力。因此，例如在夜间，充满绿色电力的车辆10就可以将绿色电力输送到房屋，由此至少部分地满足房屋的电力需求。换言之，允许车辆10进行双向充电。因此，甚至可以抵消与车辆制造相关联的CO₂排放量。总体而言，于是，车辆的生命周期评估可以由此得到显著改善。

这一功能不仅可以由车辆10的控制单元11控制，也可以由充电装置3的控制单元4控制。

图5示出了表示根据本发明一个实施例的方法的顺序的示意流程图。在步骤S1中，获取关于输送到储能器2的能量的信息。该信息在步骤S2中进行处理，以确立能量的能级。换言之，在步骤S2中，确定能量的足迹。在步骤S3中，将先前在步骤S2中确定的能级分配给存储在储能器2中的能量。换言之，在步骤S3中，确定储能器2中的哪部分能量呈现哪种能级。在消耗来自储能器2的能量期间，优选地消耗最环境友好的能级(即，没有或几乎没有CO₂足迹)的能量。在下个步骤S4中，执行接收抵消指令，在步骤5中，基于抵消指令7改变所输送的能量的能级。可以从外部设施馈入抵消指令。例如，这可以在由用户执行抵消指令时发生。结果，在步骤S5中，改变存储在储能器2中能量的能级，例如使得未定义能量能够重新分类为绿色能量。在能够于步骤S3之后或者在步骤S5之后直接执行的步骤S6中，输送关于能级的信息输出。换言之，在步骤S6中，输送关于哪种能级的哪种能量存储在储能器2中的输出。例如，该输出可以传输给停车场的自动系统、收费系统、保险公司、税务机关等，由此使第三方能够确定与车辆10运行相关联的准确足迹。在步骤S7中，基于存储在储能器2中能量的能级，输送能量控制命令的输出。可以采用控制命令来控制车辆。换言之，在向车辆供应绿色能量的情况下，可以使用全驱动动力，而在向车辆供应未定义能量或CO₂足迹较大的能量的情况下，只能使用车辆10的受限驱动动力和/或功能。步骤S7可以在步骤S3、S6或S5之后直接执行。

车辆10中的设置功能还允许选择仅使用绿色电力(或额定值为0gCO₂/kWh的能量)执行充电，或对具有CO₂足迹的电力进行充电施加最大上限。这种类型的设置可以由用户采用，或者可以预设。车辆10中类似于里程表的显示器可以累计充电总电量的总体CO₂足迹，由此指示车辆在运行阶段期间的CO₂负荷。因此，用户能够持续获知其CO₂足迹的当前大小。与电动充电相关联的实际CO₂负荷根据车辆及其部件的制造商来计算，而非从国家电力组合中得出的统一费率值。于是，可以对整车及其部件进行准确的生命周期评估。此外，税收、补助金、政府津贴、补贴或类似的费用可以参照充电时的CO₂足迹来计算。因此，还可以提供进一步的激励制度，以推广特别环境友好的电力。车辆10的双向充电允许将绿色电力重新注入到电网中。例如，家用太阳能装置可以在白天为储能器2充电，夜间则可以将电力回馈到房屋。需要特别注意的是，向电网注入绿色电力和确定CO₂抵消量必须以可证明的方式进行。车辆10的CO₂足迹甚至有可能因此而减少。

Claims (12)

1.一种用于表征被存储在车辆(10)中的能量的方法，其中，从能源(1)将能量输送到所述车辆(10)的储能器(2)，所述方法包括以下步骤：

获取关于所供应的能量的信息；

处理关于能量的信息，以确立所述能量的能级；以及

对被输送到所述储能器(2)的能量的能级进行分配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：

接收抵消指令；以及

基于所述抵消指令来改变所输送的能量的能级。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括：

输出关于所输送的能量的能级的信息。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，关于能量的信息包括能量的CO₂足迹。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括：

基于所输送的能量的能级来输出控制命令。

6.一种用于向车辆的储能器输送能量的充电装置(3)，包括：

输入端子(31)，所述输入端子(31)用于从能源(1)接收能量；

输出端子(32)，所述输出端子(32)用于向储能器(2)转送能量；以及

控制单元(4)，所述控制单元(4)被配置成控制能量通量并执行根据权利要求1至5中的一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的充电装置(3)，其中，所述充电装置(3)被配置成用于双向转送能量。

8.根据权利要求6或7所述的充电装置(3)，其中，所述控制单元被配置成基于关于能量的信息来控制能量的转送。

9.一种用于具有储能器(2)的车辆(10)的控制单元(11)，其中，所述控制单元(11)被配置成执行根据权利要求1到5中的一项所述的方法。

10.根据权利要求9所述的控制单元(11)，其中，所述控制单元(11)被配置成基于所存储的能量的能级来控制所述车辆。

11.根据权利要求9或10所述的控制单元(11)，其中，所述控制单元被配置成向所述车辆的用户输送所存储的能量的能级的输出。

12.一种车辆(10)，特别是电动车辆或混合动力车辆，所述车辆(10)具有根据权利要求9至11中的一项所述的控制单元(11)，和/或具有根据权利要求6至8中的一项所述的充电装置(3)。