DE102011007099A1

DE102011007099A1 - System zum Versorgen eines Energiespeichers eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz

Info

Publication number: DE102011007099A1
Application number: DE102011007099A
Authority: DE
Inventors: Timo WEHLEN
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: DE102011007099B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zum Versorgen eines Energiespeichers (2) eines Elektroantriebsystems (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz (5), mit wenigstens einer privaten Stromtankstelle (10) und einer Mehrzahl von öffentlichen Stromtankstellen (12). Um ein neuartiges System (1) zum Versorgen eines Energiespeichers (2) eines Elektroantriebsystems (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz (5) bereitzustellen, welches möglichst einfach und damit kostengünstig aufgebaut ist und betrieben werden kann, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die private Stromtankstelle (10) als Stromanschluss mit einem Abrechnungssystem zum Abrechnen der aus dem Stromnetz (5) vom Energiespeicher (2) bezogenen Energiemenge ausgebildet ist und die meisten oder alle öffentlichen Stromtankstellen (12) aus jeweils wenigstens einem Stromanschluss bestehen, wobei die von dem Energiespeicher (2) zumindest während eines Tankvorgangs über eine der öffentlichen Stromtankstellen (12) aus dem Stromnetz (5) bezogene Energiemenge automatisch mittels einer fahrzeugseitigen Elektronik (6) erfassbar und in einem fahrzeugseitigen Datenspeicher ablegbar ist, wobei der fahrzeugseitige Datenspeicher während seiner Verbindung mit der privaten Stromtankstelle (10) mittels des Abrechnungssystems auslesbar und somit die im fahrzeugseitigen Datenspeicher abgelegte Energiemenge der Abrechnung zugänglich machbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Versorgen eines Energiespeichers eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz, mit wenigstens einer privaten Stromtankstelle und einer Mehrzahl von öffentlichen Stromtankstellen.
Unter einer privaten Stromtankstelle ist eine am Wohnort eines Verbrauchers, beispielsweise in seiner Garage oder dergleichen, angeordnete Stromtankstelle zu verstehen, welche lediglich für den Verbraucher zugänglich ist. Hingegen sind öffentliche Stromtankstellen für alle Verbraucher zugänglich.
Das Kraftfahrzeug kann im Rahmen der Erfindung allein mittels des Elektroantriebs angetrieben werden. Alternativ kann ein zusätzlicher Antrieb wie bei einem Hybridfahrzeug vorgesehen sein.
Aus DE 10 2008 042 677 A1 und DE 10 2007 048 659 A1 sind Energieversorgungssysteme bekannt, bei denen der Ladezustand eines Energiespeichers eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs bei jedem Tankvorgang an einer der Stromtankstellen an den Betreiber des Stromnetzes gemeldet werden kann. Hierzu ist jede Stromtankstelle mit dem Betreiber des Stromnetzes zwecks Abrechnung der bezogenen Energiemenge verbunden.
Mit DE 20 2008 014 766 U1 wird ein Energieversorgungssystem vorgeschlagen, bei dem eine Abrechnung der aus dem Stromnetz bezogenen Energiemenge über einen separaten, zentralen Abrechnungsserver erfolgt. Die Verbindung zwischen Energiespeicher und Abrechnungsserver kann während eines Tankvorgangs über die jeweilige Stromtankstelle erfolgen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges System zum Versorgen eines Energiespeichers eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz bereitzustellen, welches möglichst einfach und damit kostengünstig aufgebaut ist und betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die private Stromtankstelle als Stromanschluss mit einem Abrechnungssystem zum Abrechnen der aus dem Stromnetz vom Energiespeicher bezogenen Energiemenge ausgebildet ist und die meisten oder alle öffentlichen Stromtankstellen aus jeweils wenigstens einem Stromanschluss bestehen. Die von dem Energiespeicher während eines Tankvorgangs über eine der Stromtankstellen aus dem Stromnetz bezogene Energiemenge wird automatisch mittels einer fahrzeugseitigen Elektronik erfasst und in einem fahrzeugseitigen Datenspeicher abgelegt, wobei der fahrzeugseitige Datenspeicher während seiner Verbindung mit der privaten Stromtankstelle mittels des Abrechnungssystems ausgelesen und somit die im fahrzeugseitigen Datenspeicher abgelegte Energiemenge der Abrechnung zugänglich gemacht wird.
Erfindungsgemäß wird ein System mit einer Mehrzahl von Stromtankstellen geschaffen, bei dem es möglich ist, die öffentlichen Stromtankstellen ohne Stromzähler und ohne Abrechnungssystem und damit kostengünstig auszubilden. Dieses ist von Vorteil, da etwa 70 bis 80% der Aufladung eines Energiespeichers eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs an einer privaten Stromtankstelle am Wohnort eines Verbrauchers vorgenommen wird, wohingegen an öffentlichen Stromtankstellen lediglich etwa 20 bis 30% der Aufladung erfolgt. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, dass die Ladedauer relativ lang ist und ein Stunden dauernder Ladevorgang an einer öffentlichen Stromtankstelle dem Verbraucher nicht zumutbar ist. Er wird bestrebt sein, den Hauptladevorgang an seiner privaten Stromtankstelle, beispielsweise über Nacht, durchzuführen. Aufgrund des dadurch bedingten, mit öffentlichen Stromtankstellen erzielbaren geringen Umsatzes ist es für den Betreiber des Systems wünschenswert, die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb der öffentlichen Stromtankstellen möglichst gering zu halten. Dieses wird mit der Erfindung ermöglicht, da die öffentlichen Stromtankstellen jeweils allein aus wenigstens einem Stromanschluss gebildet sind, also weder einen Stromzähler noch ein Abrechnungssystem aufweisen, über das eine Verbindung zu dem Betreiber des Stromnetzes erfolgen könnte.
Die vom Energiespeicher an den öffentlichen Stromtankstellen aufgenommene Energiemenge wird mittels der fahrzeugseitigen Elektronik erfasst. Es ist keine komplizierte und kostenintensive Ausstattung der öffentlichen Stromtankstellen mit einer entsprechenden Elektronik erforderlich. Gleiches gilt für den fahrzeugseitigen Datenspeicher, in dem die mittels der fahrzeugseitigen Elektronik erfasste Energiemenge gespeichert wird. Beim nächsten Tanken an der wenigstens einen privaten Stromtankstelle mit Abrechnungssystem wird der fahrzeugseitige Datenspeicher mittels des Abrechnungssystems ausgelesen, wodurch die seit der letzten Verbindung mit der privaten Stromtankstelle an öffentlichen Stromtankstellen ohne Abrechnungssystem bezogene Energiemenge einer Abrechnung zugänglich gemacht wird.
Im Rahmen der Erfindung kann auch eine in der Nähe des Arbeitsplatzes eines Verbrauchers angeordnete Stromtankstelle zu den privaten Stromtankstellen gerechnet werden. Im Allgemeinen kann jede Stromtankstelle als private Stromtankstelle mit Abrechnungssystem ausgebildet sein, an denen das Kraftfahrzeug über einen Zeitraum verweilt, der beispielsweise zur vollständigen Aufladung des Energiespeichers ausreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die von dem Energiespeicher über eine der Stromtankstellen aus dem Stromnetz bezogene Energiemenge mittels eines Stromzählers der fahrzeugseitigen Elektronik erfasst.
Nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die von dem Energiespeicher über eine der Stromtankstellen aus dem Stromnetz bezogene Energiemenge mittels der fahrzeugseitigen Elektronik über eine Auswertung der abgegebenen Fahrleistung unter Berücksichtigung zumindest der Wirkungsgrade des Elektromotors, der Leistungselektronik und des Energiespeichers des Elektroantriebs erfasst.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Autobatterie des Kraftfahrzeugs, welche beispielsweise eine Betriebsspannung von 12 V aufweist, über die fahrzeugseitige Elektronik aufgeladen wird, wobei über diese Ladevorgänge auf den Energieverbrauch durch Nebenverbraucher des Kraftfahrzeugs rückgeschlossen und dieser Energieverbrauch in dem fahrzeugseitigen Datenspeicher gespeichert wird. Dieses bietet sich insbesondere dann an, wenn die fahrzeugseitige Elektronik nicht über einen Stromzähler verfügt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die fahrzeugseitige Elektronik zum Auslesen des Datenspeichers kabellos oder über ein Signalkabel mit dem Abrechnungssystem verbindbar.
Vorteilhafterweise ist die Verbindung zwischen einem Ladekabel, über das der Energiespeicher mit einer Stromtankstelle verbindbar ist, und den Stromtankstellen stromnetzbetreiberspezifisch ausgebildet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der an einer Stromtankstelle einen Tankvorgang wünschende Verbraucher einen Vertrag mit dem Bertreiber des Stromnetzes hat, um einen Missbrauch des erfindungsgemäßen Systems zu vermeiden. Nur ein Verbraucher, welcher einen Vertrag mit einem Stromnetzbetreiber abgeschlossen hat und somit zwangsläufig in regelmäßigen Abständen eine private Stromtankstelle aufsucht, verfügt über ein Ladekabel, welches mit einer öffentlichen Stromtankstelle verbindbar ist. Es kann auch eine elektronische Sicherung im Fahrzeug vorgesehen sein, so dass nur geladen werden kann, wenn ein gültiger Vertrag besteht. Insbesondere bei der kabellosen Variante ist das ein sicheres Verfahren.
Vorzugsweise ist die fahrzeugseitige Elektronik und/oder der fahrzeugseitige Datenspeicher Teil der Elektronik des Elektroantriebs.
Ferner wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die vom Abrechnungssystem erfasste, von dem Energiespeicher aus dem Stromnetz bezogene Energiemenge über das Abrechnungssystem an den Betreiber des Stromnetzes übermittelt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand der in den anhängenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele für die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System, und
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße System 1 zum Versorgen eines Energiespeichers 2 eines Elektroantriebsystems 3 eines Kraftfahrzeugs 4 mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz 5 als Ausschnitt schematisch dargestellt.
Das Elektroantriebsystem 3 weist neben dem Energiespeicher 2 eine Elektronik 6 auf, die über eine elektrische Verbindung 7 mit dem Energiespeicher 2 verbunden ist. Die Elektronik 6 ist über ein Ladekabel 8 und über ein Signalkabel 9 mit einer privaten Stromtankstelle 10 verbunden. Über das Signalkabel 9 ist die Elektronik 6 mit einem nicht dargestellten Abrechnungssystem der privaten Stromtankstelle 10 verbunden. Das Abrechnungssystem liest einen fahrzeugseitigen Datenspeicher der Elektronik 6 aus und kann so die im Datenspeicher abgelegte, seit der letzten Abrechnung aus dem Stromnetz 5 bezogenen Energiemenge zur Abrechnung verfügbar machen. Insbesondere kann die Energiemenge über eine Verbindung 11 von dem Abrechnungssystem der privaten Stromtankstelle 10 an den Betreiber des Stromnetzes 5 weitergegeben werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße System 1, welches eine private Stromtankstelle 10 und mehrere öffentliche Stromtankstellen 12 aufweist, was durch die gestrichelte Linie zwischen den beiden gezeigten öffentlichen Stromtankstellen 12 angedeutet sein soll. Die öffentlichen Stromtankstellen 12 sind nicht mit einem Abrechnungssystem ausgestattet und daher auch nicht über eine Verbindung 11 mit dem Betreiber des Stromnetzes 5 verbunden.
Die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung und sind nicht beschränkend.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Energiespeicher
3: Elektroantriebsystem
4: Kraftfahrzeug
5: Stromnetz
6: Elektronik
7: elektrische Verbindung
8: Ladekabel
9: Signalkabel
10: private Stromtankstelle
11: Verbindung
12: öffentliche Stromtankstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008042677 A1 [0004]
DE 102007048659 A1 [0004]
DE 202008014766 U1 [0005]

Claims

System (1) zum Versorgen eines Energiespeichers (2) eines Elektroantriebsystems (3) eines Kraftfahrzeugs (4) mit elektrischer Energie aus einem Stromnetz (5), mit wenigstens einer privaten Stromtankstelle (10) und einer Mehrzahl von öffentlichen Stromtankstellen (12), dadurch gekennzeichnet, dass die private Stromtankstelle (10) als Stromanschluss mit einem Abrechnungssystem zum Abrechnen der aus dem Stromnetz (5) vom Energiespeicher (2) bezogenen Energiemenge ausgebildet ist und die meisten oder alle öffentlichen Stromtankstellen (12) aus jeweils wenigstens einem Stromanschluss bestehen, wobei die von dem Energiespeicher (2) zumindest während eines Tankvorgangs über eine der öffentlichen Stromtankstellen (12) aus dem Stromnetz (5) bezogene Energiemenge automatisch mittels einer fahrzeugseitigen Elektronik (6) erfassbar und in einem fahrzeugseitigen Datenspeicher ablegbar ist, wobei der fahrzeugseitige Datenspeicher während seiner Verbindung mit der privaten Stromtankstelle (10) mittels des Abrechnungssystems auslesbar und somit die im fahrzeugseitigen Datenspeicher abgelegte Energiemenge der Abrechnung zugänglich machbar ist.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Energiespeicher (2) über eine der öffentlichen Stromtankstellen (12) aus dem Stromnetz (5) bezogene Energiemenge mittels eines Stromzählers der fahrzeugseitigen Elektronik (6) erfassbar ist.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Energiespeicher (2) über eine der öffentlichen Stromtankstellen (12) aus dem Stromnetz (5) bezogene Energiemenge mittels der fahrzeugseitigen Elektronik (6) über eine Auswertung der abgegebenen Fahrleistung unter Berücksichtigung zumindest der Wirkungsgrade des Elektromotors, der Leistungselektronik und des Energiespeichers (2) des Elektroantriebsystems (3) erfassbar ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Autobatterie des Kraftfahrzeugs (4) über die fahrzeugseitige Elektronik (6) aufladbar ist, wobei über diese Ladevorgänge auf den Energieverbrauch durch Nebenverbraucher des Kraftfahrzeugs (4) rückschließbar und dieser Energieverbrauch in dem Datenspeicher speicherbar ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Elektronik (6) zum Auslesen des Datenspeichers kabellos oder über ein Signalkabel (9) mit dem Abrechnungssystem der privaten Stromtankstelle (10) verbindbar ist.
System (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen einem Ladekabel (8), über das der Energiespeicher (2) mit einer Stromtankstelle (10, 12) verbindbar ist, und den Stromtankstellen (10, 12) stromnetzbetreiberspezifisch ausgebildet ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugseitige Elektronik (6) und/oder der fahrzeugseitige Datenspeicher Teil der Elektronik des Elektroantriebs ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Abrechnungssystem erfasste, von dem Energiespeicher (2) aus dem Stromnetz (5) bezogene Energiemenge über das Abrechnungssystem an den Betreiber des Stromnetzes (5) übermittelbar ist.