DE102011008674A1 - Method for charging vehicle battery, involves providing power connection of appropriate power connector and control unit by load management unit based on charging curve transmitted from control unit - Google Patents

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Abstract

A communication link is established between load management unit and control unit of power connector of a charging station connected to vehicles. A vehicle identification (ID) is transferred to the load management unit over the communication link. The retrievable loading powers are delivered by the load management unit to the control unit. The charging curves (L1) are transmitted from control unit to the load management unit. The power connection of appropriate power connector and control unit is provided by the load management unit based on charging curve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer in einem Fahrzeug (insbesondere e-drive-Fahrzeug) angeordneten Batterie.The invention relates to a method for charging a battery arranged in a vehicle (in particular an e-drive vehicle).

Bei einem derartigen Verfahren zum Aufladen zumindest einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie wird zumindest ein Fahrzeug, in der Regel mehrere Fahrzeuge gleichzeitig, zum Aufladen der jeweiligen Batterie mit einem Stromanschluss einer Aufladestation verbunden.In such a method for charging at least one battery arranged in a vehicle, at least one vehicle, generally several vehicles at the same time, is connected to a power connection of a charging station for charging the respective battery.

Diesbezüglich ist aus der US 2009/0174365 A1 eine netzwerkgesteuerte Ladungstransfer-Vorrichtung zur Übertragung von Ladung zwischen einem lokalen Stromnetz und einem elektrisch betriebenen Fahrzeug bekannt, umfassend: eine elektrische Steckdose, die dazu konfiguriert ist, einen elektrischen Stecker zur Verbindung mit dem besagten Fahrzeug aufzunehmen; eine elektrische Versorgungsleitung, die das lokale Stromnetz mit der Steckdose verbindet; eine Steuereinheit auf der elektrischen Versorgungsleitung zum An- und Ausschalten der besagten Steckdose; ein Strommessgerät auf der elektrischen Versorgungsleitung zum Messen des Stromes der durch jene Steckdose fließt; ein Steuergerät, das dazu konfiguriert ist, die besagte Steuereinheit zu steuern und den Ausgang des Strommessgerätes zu überwachen; einen mit dem Steuergerät verbundenen Transceiver, der dazu konfiguriert ist, das Steuergerät mit einem LAN (local area network) zu verbinden um auf einen Remote-Server über ein WAN (wide area network) zuzugreifen; und eine Kommunikationseinheit, die mit dem Steuergerät verbunden ist, wobei die Kommunikationseinheit dazu konfiguriert ist, das Steuergerät zur Kommunikation zwischen dem Fahrer des Fahrzeuges und dem Steuergerät mit einer mobilen drahtlosen Kommunikationseinheit zu verbinden, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, den Ladungstransfer basierend auf Stromnetzbelastungsdaten zu verwalten, wobei jene Stromnetzbelastungsdaten von dem Remote-Server erhältlich sind, und wobei der Ladungstransfer in beide Richtungen zwischen dem lokalen Stromnetz und dem elektrischen Fahrzeug stattfinden kann.In this regard is from the US 2009/0174365 A1 a network controlled charge transfer device for transferring charge between a local power grid and an electrically powered vehicle, comprising: an electrical outlet configured to receive an electrical plug for connection to said vehicle; an electrical supply line connecting the local power grid to the outlet; a control unit on the electrical supply line for turning on and off said outlet; an ammeter on the electrical supply line for measuring the current flowing through that socket; a controller configured to control said control unit and to monitor the output of the flowmeter; a transceiver connected to the controller and configured to connect the controller to a local area network (LAN) to access a remote server via a wide area network (WAN); and a communication unit connected to the controller, wherein the communication unit is configured to connect the controller for communication between the driver of the vehicle and the controller with a mobile wireless communication unit, wherein the controller is configured to charge transfer based on power grid load data wherein the power grid load data is obtainable from the remote server, and wherein the charge transfer can take place in both directions between the local power grid and the electric vehicle.

Weiterhin ist aus der EP 0 820 653 B1 ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie für ein Elektrofahrzeug unter Verwendung einer Ladestation bekannt, von der aus die Ladeenergie der Batterie zugeführt wird, wobei das genannte Verfahren unter anderem durch die Schritte gekennzeichnet ist, wonach ein Kommunikationsmittel hergestellt wird, das Daten über den Ladezustand der in Aufladung befindlichen Batterie zwischen der Batterie und der Ladestation übertragen kann, und wonach das Fahrzeug über das genannte Kommunikationsmittel abgefragt wird, um zu ermitteln, ob ein batteriespezifisches Ladesteuermodul vorhanden und mit der genannten Batterie in dem genannten Fahrzeug assoziiert ist; wobei das genannte Verfahren ferner den Schritt umfasst, dass für den Fall, dass ein batteriespezifisches Ladesteuermodul in dem genannten Fahrzeug vorhanden ist, die genannten Batterie durch Zuführen von Ladestrom unter der Steuerung des genannten batteriespezifischen Ladesteuermoduls aufgeladen wird und die Zufuhr von Ladestrom zu der genannten Batterie in Reaktion auf ein entsprechendes Signal, das von dem genannten batteriespezifischen Ladesteuermodul ausgegeben wurde, gestoppt wird.Furthermore, from the EP 0 820 653 B1 a method for charging a battery for an electric vehicle using a charging station, from which the charging power is supplied to the battery, said method being characterized, inter alia, by the steps of providing a communication means which obtains data on the state of charge of the in Charging the battery between the battery and the charging station, and then polling the vehicle via said communication means to determine whether a battery-specific charging control module is present and associated with said battery in said vehicle; said method further comprising the step of, in the event that a battery-specific charging control module is present in said vehicle, charging said battery by supplying charging current under the control of said battery-specific charging control module and supplying charging current to said battery in response to a corresponding signal output from said battery-specific charge control module.

Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufladen einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, so dass insbesondere ein effizientes Aufladen von Fahrzeugen bzw. deren Batterien möglich ist, deren summarische Ladeleistung zu einer Zeit die zur Verfügung stehende Anschlussleistung übersteigt.On this basis, the present invention has the object to further improve a method for charging a arranged in a vehicle battery of the type mentioned, so that in particular an efficient charging of vehicles or their batteries is possible, the total charging power at a time exceeds the available connection power.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a method having the features of claim 1.

Danach wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Schritt zwischen der Lastmanagementeinheit und einer Steuereinheit im angeschlossenen Fahrzeug eine Kommunikationsverbindung und eine Fahrzeugidentifikation aufgebaut, in einem weiteren Schritt vom Lastmanagement eine elektronische Datenstruktur mit zeitlichen Verläufen von möglichen abrufbaren Ladeleistungen und Preissignalen zu den einzelnen abrufbaren Ladeleistungen an die Steuereinheit im Fahrzeug übermittelt, und in einem weiteren Schritt vom Lastmanagement die von der Steuereinheit des Fahrzeugs um eine vom Fahrzeug bestimmte Ladekurve retournierte Datenstruktur eingelesen und der vom Fahrzeug mittels Ladekurve angeforderte Leistungsverlauf an der Ladesäule (Stromanschluss) zur Verfügung gestellt.Thereafter, in the method according to the invention in a first step between the load management unit and a control unit in the connected vehicle, a communication connection and a vehicle identification is constructed, in a further step by the load management an electronic data structure with temporal courses of possible retrievable charging power and price signals to the individual retrievable charging power to the Transmitted control unit in the vehicle, and read in a further step by the load management returned by the control unit of the vehicle to a certain charging curve by the vehicle data structure and requested by the vehicle by means of charging curve power curve at the charging station (power connection) provided.

Bevorzugt werden zusammen mit den abrufbaren Ladeleistungen Preissignale zu den einzelnen abrufbaren Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit an die Steuereinheit übermittelt, wobei vorzugsweise die an die Lastmanagementeinheit zu übermittelnde Ladekurve auch in Abhängigkeit von den Preissignalen, die den abrufbaren Ladeleistungen zugeordnet sind, durch die Steuereinheit bestimmten wird.Preferably, together with the retrievable charging power, price signals are transmitted to the individual retrievable charging powers by the load management unit to the control unit, wherein preferably the charging curve to be transmitted to the load management unit is also determined by the control unit as a function of the price signals associated with the retrievable charging powers.

Eine jeweils noch verfügbare restliche Ladeleistung wird vorzugsweise demjenigen Fahrzeug angeboten, das nach dem mindestens einen Fahrzeug mit einem Stromanschluss der Aufladestation verbunden wird. Dabei wird vorzugsweise anhand eines von dem mindestens einen Fahrzeug an die Lastmanagementeinheit übermittelten Signals die restliche verfügbare Ladeleistung (Anschlussleistung) durch die Lastmanagementeinheit ermittelt. In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Teil der abrufbaren Ladeleistung stets als Reserveleistung für einen kurzfristigen Bedarf vorgehalten wird.A still remaining available charging power is preferably offered to that vehicle which is connected to the at least one vehicle with a power connection of the charging station. In this case, the remaining available charging power (connected load) is preferably carried out on the basis of a signal transmitted by the at least one vehicle to the load management unit determines the load management unit. In a variant of the invention it is provided that a portion of the retrievable charging power is always kept as a reserve power for a short-term need.

Weiterhin kann die abrufbare Ladeleistung auch in Abhängigkeit von weiteren Verbrauchern, die am gleichen Stromnetz wie der mindestens eine Stromanschluss der Aufladestation hängen, durch die Lastmanagementeinheit an dem mindestens einen Stromanschluss der Aufladestation bereitgestellt werden.Furthermore, the retrievable charging power can also be provided by the load management unit at the at least one power connection of the charging station as a function of further consumers, which depend on the same power network as the at least one power connection of the charging station.

Für den Fall, dass durch das mindestens eine Fahrzeug ein Leistungsverlauf angefordert wird, der eine maximale, am Stromanschluss verfügbare Netzleistung übersteigt, wird vorzugsweise die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest ein weiteres Fahrzeug und/oder das mindestens eine Fahrzeug zumindest zeitweise durch die Lastmanagementeinheit unterbrochen. Jene Unterbrechung kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einem vordefinierbaren Mindestladezustand (Mindest-SOC) der Fahrzeuge, einem Tarifmodell, einer Prioritätsklasse der Fahrzeuge, einer Standzeit (Dauer des Aufenthalts an der Aufladestation) der Fahrzeuge, und/oder einer Anschlusszeit (Dauer des Anschlusses an die Aufladestation) der Fahrzeuge vorgenommen werden.In the event that a performance curve is requested by the at least one vehicle that exceeds a maximum, available at the power supply network performance, the provision of charging power to at least one other vehicle and / or the at least one vehicle is preferably interrupted at least temporarily by the load management unit. Such interruption may, for example, depend on a predefined minimum state of charge (minimum SOC) of the vehicles, a tariff model, a priority class of the vehicles, a service life (length of stay at the charging station) of the vehicles, and / or a connection time (duration of connection to the charging station) of the vehicles.

Bevorzugt wird durch die Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise unterbrochen, dessen Ladezustand den vordefinierbaren Mindestladezustand (Kapazität) übersteigt.The load management unit preferably initially at least temporarily suspends the provision of charging power to at least one of those vehicles whose state of charge exceeds the predefinable minimum charging state (capacity).

Weiterhin ist in einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass durch die Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Standzeit eine vordefinierbare Grenzstandzeit unterschreitet oder überschreitet. Ferner kann in einer Variante der Erfindung auch vorgesehen sein, dass durch die Lastmanagementeinheit zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Anschlusszeit eine vordefinierbare Grenzanschlusszeit unterschreitet oder überschreitet.Furthermore, it is provided in a variant of the invention that the provision of charging power to at least one of those vehicles is at least temporarily interrupted by the load management unit, the service life of which falls below or exceeds a predefinable limit service life. Furthermore, it can also be provided in a variant of the invention that the provision of charging power to at least one of those vehicles is at least temporarily interrupted by the load management unit, whose connection time falls below or exceeds a predefinable limit connection time.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher im Ergebnis insbesondere die Vorteile, dass die Leistungsverteilung flexibel auf die angeforderten Ladeprofile verteilt werden kann. Die Ladeprofile können von der Kundenseite aus gesehen flexibel auf den aktuellen Ladezustand des Fahrzeugs und auf die Tarifstrukturen des Leistungsanbieters sowie auf die jeweilige Netzauslastung angepasst werden. Dabei können über die Preissignale verschiedene Tarife z. B. für Schnellladungen angeboten werden. Ferner können für Premiumkunden Vorzugskondition, wie zeitlich bevorzugtes Laden, angeboten werden. Die Abrechnung kann über die Fahrzeugidentifikation vorteilhaft automatisiert werden.The method according to the invention therefore offers, in particular, the advantages that the power distribution can be flexibly distributed to the required charging profiles. From the customer's perspective, the charging profiles can be flexibly adapted to the current state of charge of the vehicle and to the tariff structures of the service provider as well as to the respective network load. It can on the price signals different rates z. B. are offered for fast loads. Furthermore, premium conditions, such as time-preferred loading, can be offered for premium customers. The billing can be advantageously automated via the vehicle identification.

Ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft ein System zum Aufladen von Fahrzeugen (insbesondere e-drive-Fahrzeugen), bei dem die Ladegeräte jeweils dazu ausgebildet sind, ein Ladeprofil für die zugeordnete Batterie zu ermitteln und an eine zentrale, ggf. entfernte Lastmanagementeinheit zu übermitteln, die dazu ausgebildet ist, zumindest anhand der übermittelten Ladeprofile eine Leistungsverteilung an die Ladegeräte zu ermitteln. Hierbei wird unter einem Ladeprofil der zeitliche Verlauf der Ladeleistung verstanden.Another inventive concept relates to a system for charging vehicles (in particular e-drive vehicles), in which the chargers are each designed to determine a charging profile for the associated battery and to transmit it to a central, possibly remote load management unit is designed to determine a power distribution to the chargers at least based on the transmitted charging profiles. Here, a charging profile is understood to mean the time course of the charging power.

Dieser Erfindungsgedanke betrifft also insbesondere ein System bzw. eine Vorrichtung, bei dem die Ladesteuerung von den angeschlossenen Elektrofahrzeugen ausgeht. Hierbei wird das besagte Fahrzeug insbesondere mit einem Verbindungsmittel (z. B. in Form eines Stromkabels) mit einem Stromanschluss (z. B. Steckdose einer Ladesäule) einer Aufladestation verbunden. Wobei jene Stromanschlüsse über eine Stromleitung (oder mehrere Stromleitungen) mit einem Netzanschluss eines Stromnetzes eines Energieversorgungsunternehmens (EVU) verbunden sind. Das Ladegerät (onboard-Lader) des Fahrzeuges kommuniziert dabei bevorzugt entweder über ”Power Line Communication” (PLC, zu deutsch Stromleitungskommunikation), bei der es sich insbesondere um eine Datenübertragung über bereits vorhandene Kommunikations-, insbesondere Stromnetze, handelt, bei der die Signale in der Regel über eine oder mehrere Trägerfrequenzen zusätzlich auf die jeweilige Leitung aufmoduliert werden, oder über eine drahtlose Kommunikationsverbindung (über einen Netzwerkzugang) mit der Lastmanagementeinheit (Rechner).This idea of the invention thus relates in particular to a system or a device in which the charging control starts from the connected electric vehicles. In this case, the said vehicle is in particular connected to a connection means (eg in the form of a power cable) to a power connection (eg socket of a charging station) of a charging station. These power connections are connected via a power line (or multiple power lines) to a grid connection of a power grid of a utility company (EVU). The charger (on-board loader) of the vehicle communicates preferably either via "Power Line Communication" (PLC, in German power line communication), which is in particular a data transmission over existing communication, especially power grids is, in which the signals usually additionally modulated onto the respective line via one or more carrier frequencies, or via a wireless communication connection (via a network access) to the load management unit (computer).

Eine onboard-Applikation im jeweiligen Ladegerät ermittelt nun vorzugsweise aus dem jeweiligen Stromanschluss (insbesondere ISO 61851 ) die zur Verfügung stehenden Netzleistungen und meldet diese bevorzugt zusammen mit einem bedarfsorientierten Ladeprofil an die Lastmanagementeinheit.An onboard application in the respective charger now preferably determines from the respective power connection (in particular ISO 61851 ) the available network services and reports these preferably together with a demand-oriented charging profile to the load management unit.

Im Lastmanagement bzw. in der Lastmanagementeinheit ermittelt dann vorzugsweise eine sogenannte offboard-Applikation (also eine außerhalb des Fahrzeuges bzw. des Ladegerätes vorgesehene Applikation) aus den gemeldeten Ladeprofilen und Netzleistungsvorgaben eine Leistungsverteilung an die angemeldeten und angeschlossenen Fahrzeuge bzw. deren Ladegeräte.In the load management or in the load management unit, a so-called off-board application (ie an application provided outside the vehicle or the charger) then determines from the reported charging profiles and network power specifications a power distribution to the registered and connected vehicles or their chargers.

Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System zur Kommunikation der Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit ein mit der besagten Stromleitung verbundenes erstes Kommunikationsmittel, insbesondere in Form eines PLC-Modems, auf, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine insbesondere drahtlose Kommunikationsverbindung, insbesondere in Form einer Ethernet-Verbindung, aufzubauen, über die die Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit verbindbar sind.Preferably, the inventive system for communicating the chargers with the load management unit with the said Power line connected first communication means, in particular in the form of a PLC modem, which is adapted and intended to build a particular wireless communication connection, in particular in the form of an Ethernet connection, via which the chargers are connectable to the load management unit.

Dabei weist das System zur Kommunikation der Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit bevorzugt ein zweites Kommunikationsmittel auf, und zwar insbesondere in Form eines DSL-Routers, das dazu ausgebildet ist, eine Internetverbindung mit der Lastmanagementeinheit aufzubauen, über die die Ladegeräte mit der Lastmanagementeinheit verbindbar sind.In this case, the system for communication of the chargers with the load management unit preferably has a second communication means, in particular in the form of a DSL router, which is designed to establish an Internet connection with the load management unit, via which the chargers can be connected to the load management unit.

Dies ermöglicht es ferner, ein Ladeprotokoll auch an ein abgesetztes Lastmanagementsystem routen zu können, so dass das Lastmanagement insbesondere als Dienstleistungsfunktion unabhängig vom örtlichen Netzzugang und der Lokalisierung der Ladesäulen durchführbar ist.This also makes it possible to route a charging protocol to a remote load management system so that the load management can be carried out, in particular, as a service function independent of the local network access and the location of the charging stations.

Durch die vorgenannte zweite Kommunikationsmittel ist es auch in einfacher Weise möglich, dass das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl an Aufladestationen an insbesondere unterschiedlichen Orten verwalten bzw. aufweisen kann, wobei die einzelnen Ladegeräte (Fahrzeuge) wiederum an jenen Stationen jeweils über ein Verbindungsmittel mit je einem Stromanschluss (insbesondere ISO 61851 ) verbindbar sind und jeweils über das besagte zweite Kommunikationsmittel mit der Lastmanagementeinheit (Server) verbindbar sind. Hierbei ist ggf. zwischen dem ersten Kommunikationsmittel und dem zweiten Kommunikationsmittel einer Aufladestation jeweils eine lokale Steuereinheit zur Steuerung der Kommunikation zwischen der jeweiligen Aufladestation und der Lastmanagementeinheit vorgesehen.By the aforementioned second communication means, it is also possible in a simple manner that the system according to the invention can manage or have a plurality of charging stations in particular different locations, wherein the individual chargers (vehicles) in turn at those stations in each case via a connecting means, each with a power connection (especially ISO 61851 ) are connectable and in each case via the said second communication means with the load management unit (server) can be connected. In this case, a local control unit for controlling the communication between the respective charging station and the load management unit is optionally provided between the first communication means and the second communication means of a charging station.

Eine Erkennung der Belegung der Stromanschlüsse der mindestens einen Aufladestation erfolgt vorzugsweise über PLC oder über eine Belegungserkennungseinheit der mindestens einen Aufladestation, die zur Erkennung der Belegung z. B. zumindest eine induktive Bodenplatte aufweist, die derart angeordnet ist, dass ein bestimmungsgemäß mit einem Stromanschluss verbundenes Fahrzeug auf (über) jener Bodenplatte angeordnet ist und daher die Präsenz des Fahrzeuges bzw. die Belegung eines Stromanschlusses detektierbar ist.A detection of the assignment of the power connections of the at least one charging station is preferably carried out via PLC or an occupancy detection unit of the at least one charging station, which is used to detect the occupancy z. B. has at least one inductive bottom plate which is arranged such that a vehicle connected to a power connection vehicle is arranged on (above) that bottom plate and therefore the presence of the vehicle or the occupancy of a power connection is detected.

Bevorzugt ist die Lastmanagementeinheit (offboard-Applikation) weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen, die Summe der den übermittelten Ladeprofilen entsprechenden Leistungsbedarfe einer Aufladestation mit der jeweils an jener Aufladestation zur Verfügung stehenden Netzleistung zu vergleichen.Preferably, the load management unit (off-board application) is further set up and provided to compare the sum of the power requirements of a charging station corresponding to the transmitted charging profiles with the network power respectively available at that charging station.

Solange dabei jene Summe der gemeldeten Leistungsbedarfe die Netzleistungsvorgaben nicht übersteigt, können alle gemeldeten Bedarfe wie angefordert bedient werden. Sind zu viele Bedarfe angemeldet, wird die Leistung von der Lastmanagementeinheit (offboard-Applikation) vorzugsweise an die einzelnen Fahrzeuge zugeteilt.As long as the sum of the reported benefit requirements does not exceed the network performance requirements, all reported requirements can be served as requested. If too many requirements have been registered, the power is preferably allocated by the load management unit (offboard application) to the individual vehicles.

Hierbei ist die Lastmanagementeinheit bevorzugt dazu eingerichtet und vorgesehen, für den Fall. dass die besagte Summe die jeweils (an den Aufladestationen) zur Verfügung stehenden Netzleistung übersteigt, die Leistung auf an einer Aufladestation angeschlossene Fahrzeuge Abhängigkeit der Ankunftszeit der Fahrzeuge an der jeweiligen Aufladestation zu verteilen, wobei insbesondere von zwei Fahrzeugen zunächst das Ladegerät desjenigen Fahrzeuges Leistung zugeteilt bekommt, das eine frühere Ankunftszeit aufweist.Here, the load management unit is preferably set up and provided for the case. that the said sum exceeds the respectively available (at the charging stations) available network power to distribute the power on vehicles connected to a charging station depending on the arrival time of the vehicles at the respective charging station, in particular of two vehicles first the charger of that vehicle gets allocated power which has an earlier arrival time.

Bei diesem Zuteilungsprinzip handelt es sich um das so genannte ”First Come/First Service”-Prinzip. Alternativ können als Zuteilungsprinzip auch Fahrzeugpriorisierungen aus einem Flottenmanagement (Abfahrtszeitpunkt, Reichweitenbedarf, Mindestladebedarf z. B. bei Kühlfahrzeugen, Premiumkundenkonditionen, Schnellladeoptionen) zum Einsatz kommen.This allotment principle is the so-called "first come / first service" principle. Alternatively, as an allotment principle, vehicle prioritizations from fleet management (departure time, coverage requirement, minimum charging requirement, eg for refrigerated vehicles, premium customer conditions, fast-charging options) can also be used.

So ist die Lastmanagementeinheit bevorzugt dazu eingerichtet und vorgesehen, insbesondere für den Fall, dass die besagte Summe die jeweils an den Aufladestationen zur Verfügung stehenden Netzleistungen übersteigt, die Leistung in Abhängigkeit eines Abfahrtszeitpunktes eines Fahrzeuges, eines Reichweitenbedarfes eines Fahrzeuges, eines Mindestladebedarfs eines Fahrzeuges, eines Kundenstatus des Fahrzeuges und/oder einer Schnellladeoption des Fahrzeuges an die Ladegeräte der Fahrzeuge zu verteilen.Thus, the load management unit is preferably set up and provided for, in particular in the event that said sum exceeds the respective available at the charging stations network performance, the power depending on a departure time of a vehicle, a range requirement of a vehicle, a minimum load of a vehicle, a Customer status of the vehicle and / or a quick charge option of the vehicle to distribute the chargers of the vehicles.

Des Weiteren wird ein dem System entsprechendes Verfahren vorgeschlagen. Danach ist ein Verfahren zum Aufladen von Batterien in Fahrzeugen vorgesehen, insbesondere unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems, wobei fahrzeugseitig Ladeprofile für die aufzuladenden Batterien ermittelt werden und an eine zentrale, ggf. entfernte Lastmanagementeinheit übermittelt werden, mittels der zumindest anhand der übermittelten Ladeprofile eine Leistungsverteilung an die Fahrzeuge bestimmt wird.Furthermore, a method corresponding to the system is proposed. Thereafter, a method for charging batteries in vehicles is provided, in particular using a system according to the invention, wherein the vehicle side charging profiles are determined for the batteries to be charged and transmitted to a central, possibly remote load management unit, by means of at least on the basis of the transmitted charging profiles to a power distribution the vehicles is determined.

Vorzugsweise wird dabei fahrzeugseitig zusätzlich eine zum Aufladen der jeweiligen Batterie zur Verfügung stehende Netzleistung eines verwendeten Stromnetzes eines EVU ermittelt und zusammen mit den Ladeprofilen an die Lastmanagementeinheit übermittelt, mittels der anhand der übermittelten Ladeprofile und der zur Verfügung stehenden Netzleistung eine Leistungsverteilung an das jeweilige Fahrzeug bestimmt wird.Preferably, on the vehicle side, a network power of a power supply network used for charging the respective battery is additionally determined and transmitted together with the charging profiles to the load management unit, by means of the transmitted charging profiles and the available charging profiles Network performance a power distribution to the respective vehicle is determined.

Das vorgenannte Verfahren kann natürlich auch mittels der einzelnen Merkmale der auf das System bezogenen Ansprüche durch eine entsprechende verfahrensmäßige Formulierung jener Gegenstände fortgebildet werden.Of course, the aforementioned method can also be developed by means of the individual features of the claims relating to the system by means of a corresponding procedural formulation of those objects.

Noch ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft ein (onboard-)Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie auf einen Zielladezustand mit einer Aufladestation verbunden ist, aufweisend die Schritte: fahrzeugseitiges Ermitteln eines ersten Ladeprofils in Abhängigkeit einer maximalen Nennleistung der Aufladestation, eines Zielladezustands und einer vorgegebenen Ladezeitspanne, und fahrzeugseitiges Überprüfen, ob der Zielladezustand in der vorgegebenen Ladezeitspanne erreicht werden kann.Yet another inventive concept relates to an on-board method for charging a battery of a vehicle, the vehicle being connected to a charging station for charging the battery, having the steps of: determining a first charging profile in dependence on a maximum rated power of the charging station , a target load state and a predetermined charge period, and vehicle-side checking as to whether the target load state can be reached in the predetermined charge period.

Das Fahrzeug stellt mithin mit anderen Worten einer entsprechenden Applikation, insbesondere umfassend einen Optimierungsalgorithmus, ein erstes Ladeprofil zur Verfügung, das insbesondere einen zeitlichen Verlauf einer Ladeleistung und ggf. die zugehörige Entwicklung des Zielladezustands beinhaltet und berücksichtigt dabei die Anforderungen der Batterie bezüglich einer möglichen Leistungsaufnahme und des Ladegerätes des Fahrzeuges bezüglich einer möglicher Leistungsabgabe.In other words, in other words, the vehicle provides a first charging profile for a corresponding application, in particular comprising an optimization algorithm, which in particular includes a time characteristic of a charging power and possibly the associated development of the target charge state and takes into account the requirements of the battery with regard to a possible power consumption and the charger of the vehicle with respect to a possible power output.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass fahrzeugseitig über eine insbesondere fortlaufende Kommunikation mit einer Lastmanagementeinheit eines Netzanschlusses der Aufladestation anhand eines von der Lastmanagementeinheit bereitgestellten und an der Aufladestation (fortlaufend) abrufbaren maximalem Leistungsprofils für die Ladezeitspanne eine weitere zweite Ladekurve errechnet wird und dabei geprüft wird, ob mit dieser der Zielladezustand erreicht werden kann, d. h., der besagte Optimierungsalgorithmus passt das initiale (erste) Ladeprofil (zeitlicher Verlauf der Ladeleistung) unter Erzeugung eines weiteren (zweiten) Ladeprofils an die physikalischen Leistungsgrenzen der Aufladestation und der zum Anschließen des Fahrzeuges an die Aufladestation verwendeten Verbindungsmittel (z. B. Kabel etc.) an.It is preferably provided that a further second charging curve is calculated on the vehicle side via a particularly continuous communication with a load management unit of a network connection of the charging station on the basis of a maximum power profile for the charging time period provided by the load management unit and continuously retrievable at the charging station and it is checked whether that the target load state can be reached, d. that is, said optimization algorithm matches the initial (first) charging profile (time course of the charging power) to generate a further (second) charging profile to the physical power limits of the charging station and the connection means (eg, cables) used to connect the vehicle to the charging station etc.).

Bevorzugt wird weiterhin fahrzeugseitig überprüft, ob von der Lastmanagementeinheit weitere mit Tarifprofilen versehene, abrufbare Leistungsprofile abrufbar sind.Preference is further checked on the vehicle side, whether from the load management unit further provided with tariff profiles, retrievable power profiles are available.

Dabei wird vorzugsweise fahrzeugseitig zu jedem der angebotenen Tarifprofile ein Ladeprofil und dessen Kosten entsprechend dem jeweils zugeordneten Tarifprofil ermittelt und geprüft, ob der Zielladezustand mit dem jeweiligen Ladeprofil erreicht werden kann, wobei bevorzugt dasjenige Ladeprofil vom Fahrzeug bei der Lastmanagementeinheit abgerufen wird, mit dem der Zielladezustand auf Grundlage der geringsten Kosten erreicht werden kann.In this case, a charging profile and its costs are preferably determined on the vehicle side for each of the offered tariff profiles according to the respective tariff profile and checked whether the Zielladezustand can be achieved with the respective charging profile, wherein preferably that charging profile is retrieved from the vehicle at the load management unit, with the Zielladezustand can be achieved on the basis of least cost.

Bevorzugt wird das jeweilige Ladeprofil mit zeitlich segmentierten Tarifprofilen eines den Netzanschluss mit Energie versorgenden Energieversorgers (zeitlich) synchronisiert, so dass eine entsprechende zeitliche Segmentierung des betreffenden Ladeprofils zu erzeugt wird (Diskretisierung des Ladeprofils anhand von Stützstellen durch Segmentierung). Bei Bedarf können zusätzliche Zeitsegmente ermittelt werden, um im Weiteren Verlauf bessere Optimierungsmöglichkeiten zu erzielen.The respective charging profile is preferably synchronized with time-segmented tariff profiles of an energy supplier supplying the grid connection with energy, so that a corresponding temporal segmentation of the relevant charging profile is generated (discretization of the charging profile on the basis of reference points by segmentation). If necessary, additional time segments can be determined in order to achieve better optimization options in the further course.

Anhand der besagten Tarifprofile wird dann fahrzeugseitig vorzugsweise ein an der Aufladestation abrufbares maximales Leistungsprofil ermittelt, das die physikalischen Grenzen der Aufladestation und ggf. des Ladegerätes sowie sonstiger Komponenten berücksichtigt, wobei das maximale Leistungsprofil dieselbe zeitliche Segmentierung (Diskretisierung) wie die einzelnen Tarifprofile aufweist.On the basis of said tariff profiles, a maximum power profile which can be called up at the charging station is then determined on the vehicle side which takes into account the physical limits of the charging station and, if applicable, of the charger and other components, the maximum power profile having the same temporal segmentation (discretization) as the individual tariff profiles.

Hierbei wird bevorzugt fahrzeugseitig (onboard) zumindest in Abhängigkeit des momentanen Ladezustandes, einer Batteriekennlinie des Fahrzeugs, und/oder des maximalen Leistungsprofils eine Ladezustandsprognose berechnet, wobei mittels jener Ladezustandsprognose ermittelt wird, ob das Fahrzeug vollständig bis zum (vordefinierbaren) Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne geladen werden kann.In this case, a state of charge prediction is preferably calculated on the vehicle side (onboard) at least as a function of the instantaneous state of charge, a battery characteristic of the vehicle, and / or the maximum power profile, whereby the state of charge is determined by the state of charge prediction as to whether the vehicle is fully available up to the (predefinable) target state of charge charging time period can be loaded.

Für den Fall, dass das Fahrzeug nicht vollständig bis zum (vordefinierbaren) Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Ladezeitspanne geladen werden kann, wird in der Folge das erzeugte maximale Leistungsprofil als Ladeprofil für die Steuerung des Ladeverlaufs verwendet.In the event that the vehicle can not be fully loaded to the (predefinable) target load state in the available charging period, the generated maximum power profile is subsequently used as the charging profile for the control of the charging process.

Für den Fall hingegen, dass eine ausreichende Aufladung der Batterie anhand des maximalen Leistungsprofils möglich ist, wird vorzugsweise fahrzeugseitig überprüft, ob es auf Basis eines Anreizsignals des den Netzanschluss der Aufladestation mit Energie versorgenden Energieversorgers eine kostengünstigere Möglichkeit gibt, den Zielladezustand zu erreichen, wobei insbesondere jedes sich aus der zeitlichen Segmentierung ergebende Zeitsegment auf Basis des Anreizsignals mit einem Kostenelement (Kostenfaktor) versehen wird, das sich insbesondere aus dem Produkt der abrufbaren Leistung, der Zeitdauer jener Leistung und ggf. einem vordefinierbaren Anreizfaktor des Energieversorgers ergibt.In the case, however, that a sufficient charging of the battery based on the maximum power profile is possible, preferably checked on the vehicle side, there is based on an incentive signal of the grid connection of the charging station with energy supplying power supplier a more cost-effective way to reach the Zielladezustand, in particular each time segment resulting from the temporal segmentation on the basis of the incentive signal with a cost element (cost factor) is provided, which results in particular from the product of the retrievable power, the duration of that power and possibly a predefinable incentive factor of the energy supplier.

Weiterhin wird bevorzugt fahrzeugseitig anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile untersucht, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem (momentanen) maximalen Leistungsprofil den größten Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig insbesondere überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den Zielladezustand realisiert.Furthermore, it is preferable on the vehicle side based on all time segments and on the basis of all offered tariff profiles examines which change in performance in a time segment compared to the (current) maximum performance profile realizes the largest cost advantage, on the vehicle side is checked in particular whether this change in performance still realizes the Zielladezustand.

Für den Fall, dass mit der besagten Leistungsänderung nicht mehr der Zielladezustand realisierbar ist, wird die besagte Leistungsänderung vorzugsweise nicht durchgeführt und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst.In the event that with the said change in performance, the Zielladezustand is no longer feasible, the said change in performance is preferably not carried out and in particular the cost elements adjusted accordingly.

Für den Fall hingegen, dass mit der besagten Leistungsänderung der Zielladezustand realisierbar ist, wird bevorzugt die besagte Leistungsänderung fahrzeugseitig am maximalen Leistungsprofil vorgenommen und insbesondere die Kostenelemente entsprechend angepasst.In contrast, in the event that the target load state can be realized with the said power change, the said power change is preferably made on the vehicle side at the maximum power profile, and in particular the cost elements are adapted accordingly.

Ist anhand der Kostenelemente keine weitere Leistungsänderung ermittelbar, mit der weiterhin der Zielladezustand auf günstigere Weise erreicht werden kann, wird das solchermaßen ermittelte Ladeprofil vorzugsweise für die Steuerung des Ladevorgangs der Batterie verwendet. Andernfalls wird erneut onboard anhand aller Zeitsegmente und anhand aller angebotenen Tarifprofile überprüft, welche Leistungsänderung in einem Zeitsegment gegenüber dem (momentanen) maximalen Leistungsprofil einen Kostenvorteil realisiert, wobei fahrzeugseitig insbesondere überprüft wird, ob diese Leistungsänderung noch immer den Zielladezustand realisiert.If, based on the cost elements, no further change in performance can be determined with which the destination charge state can be achieved in a more favorable manner, the charging profile determined in this way is preferably used for controlling the charging process of the battery. Otherwise, it is checked again onboard on the basis of all time segments and on the basis of all offered tariff profiles, which change in performance in a time segment compared to the (current) maximum performance profile realized a cost advantage, on the vehicle side is checked in particular whether this change in performance still realizes the Zielladezustand.

Schließlich wird das durch die vorstehend beschriebene Optimierung ermittelte Ladeprofil vorzugsweise an die Aufladestation und den Energieversorger übermittelt.Finally, the charging profile determined by the optimization described above is preferably transmitted to the charging station and the energy supplier.

Somit ermöglicht das vorstehend beschriebene Onboard-Verfahren auf vorteilhafte Weise die Verarbeitung von Anreizsignalen in Verbindung mit aktuellen Fahrzeuginformationen und Kundenvorgaben zur bedarfsgerechten Steuerung des Ladevorgangs von in Fahrzeugen installierten Batterien.Thus, the onboard method described above advantageously enables the processing of incentive signals in conjunction with up-to-date vehicle information and customer specifications for on-demand control of the charging of batteries installed in vehicles.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen bei den nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden.Further features and advantages of the invention will be explained in the following description of exemplary embodiments with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Aufladen von Batterien in Fahrzeugen; 1 a schematic representation of a system for charging batteries in vehicles;

2 eine schematisch Darstellung einer Abwandlung des in der 1 gezeigten Systems; 2 a schematic representation of a modification of the in the 1 shown system;

3 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des in der 2 gezeigten Systems; 3 a schematic representation of a modification of the in 2 shown system;

4 eine grafische Darstellung eines initialen (ersten) an die Nennleistung angepassten Ladeprofils nebst der zugehörigen zeitlichen Entwicklung des Ladezustands der aufzuladenden Batterie eines Fahrzeuges bei einem onboard-Verfahren; 4 a graphical representation of an initial (first) adapted to the rated power charge profile along with the associated temporal evolution of the state of charge of the charged battery of a vehicle in an onboard method;

5 eine grafische Darstellung eines an ein tatsächlich abrufbares maximales Leistungsprofil angepasste (zweites) Ladeprofil nebst der zugehörigen (angepassten) zeitlichen Entwicklung des Ladezustands; 5 a graphical representation of an adapted to an actually retrievable maximum power profile (second) charging profile along with the associated (adapted) temporal evolution of the state of charge;

6 eine grafische Darstellung von Tarifprofilen zum Anpassen eines Ladeprofils nebst einer entsprechenden zeitlichen Entwicklung des Ladezustands; 6 a graphical representation of tariff profiles for adjusting a charging profile along with a corresponding temporal evolution of the state of charge;

7 eine grafische Darstellung mehrerer möglicher (Lade) leistungsprofile zu unterschiedlichen Tarifprofilen nebst entsprechenden Zielladezustandsprognosen, die das jeweilige Optimierungspotential des onboard-Verfahrens kennzeichnen; 7 a graphical representation of several possible (charging) performance profiles for different tariff profiles together with appropriate Zieliellzustungsprognosen that identify the respective optimization potential of the onboard method;

8 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; 8th a graphic representation of an optimization of a charging profile by reducing the charging power;

9 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; 9 a graphic representation of an optimization of a charging profile by reducing the charging power;

10 eine grafische Darstellung einer abgeschlossenen Optimierung eines Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; 10 a graphical representation of a completed optimization of a charging profile by reducing the charging power;

11 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; 11 a graphic representation of an optimization of a charging profile by reducing the charging power;

12 eine grafische Darstellung einer abgeschlossenen Optimierung eines Ladeprofils durch Reduktion der Ladeleistung; 12 a graphical representation of a completed optimization of a charging profile by reducing the charging power;

13 eine grafische Darstellung einer Optimierung eines Ladeprofils durch Teilreduktion der Ladeleistung; 13 a graphic representation of an optimization of a charging profile by partial reduction of the charging power;

14 eine grafische Darstellung einer initialen Optimierung eines Ladeprofils (ohne Preisinformationen); 14 a graphic representation of an initial optimization of a loading profile (without price information);

15 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 15 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

16 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 16 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

17 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 17 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

18 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 18 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

19 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 19 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

20 eine grafische Darstellung eines Optimierungsschrittes bei einer Optimierung gemäß 14; 20 a graphical representation of an optimization step in an optimization according to 14 ;

21 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein erstes Fahrzeug nach dem ”first come/first serve”-Prinzip bei einem offboard-Verfahren; 21 a graphical representation of a charging power distribution to a first vehicle on the first come / first serve principle in an off-board method;

22 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein zweites Fahrzeug nach dem ”first come/first serve”-Prinzip; und 22 a graphical representation of a charging power distribution to a second vehicle on the "first come / first serve"principle; and

23 eine grafische Darstellung einer Ladeleistungsverteilung an ein drittes Fahrzeuge nach dem ”first come/first serve”-Prinzip. 23 a graphical representation of a charging power distribution to a third vehicle on the "first come / first serve" principle.

Die dem System zum Aufladen von Fahrzeugbatterien zugrunde liegende Idee besteht insbesondere darin, dass eine zentrale Instanz, in Form einer Lastmanagementeinheit direkt mit Fahrzeugen 1013, bei denen es sich insbesondere um e-drive-Fahrzeuge handelt, deren Batterien aufzuladen sind, über ein Ladeprotokoll (z. B. ISO/IEC 15118 ) kommuniziert.The idea underlying the system for charging vehicle batteries is in particular that a central instance, in the form of a load management unit directly with vehicles 10 - 13 which are, in particular, e-drive vehicles whose batteries are to be recharged, via a charging protocol (eg. ISO / IEC 15118 ) communicates.

Hierzu werden insbesondere die in den 1 bis 3 gezeigten Infrastrukturen bzw. Systeme 1 zur Durchführung des Lastmanagements vorgeschlagen. Voraussetzungen hierzu sind insbesondere ein Kommunikationsprotokoll, eine fahrzeugseitige (onboard-)- und eine offboard-Applikation mit je einem entsprechenden Algorithmus.For this purpose, especially in the 1 to 3 shown infrastructures or systems 1 proposed to carry out the load management. Prerequisites for this are, in particular, a communication protocol, an on-board (on-board) application and an off-board application, each with a corresponding algorithm.

Gemäß 1 sind dabei aufzuladende Fahrzeuge 1013 über je ein Verbindungsmittel 100103 in Form eines Stromkabels mit je einem an einer Ladesäule 25 einer Aufladestation 1' vorgesehenen Stromanschluss 110113, z. B. in Form einer Steckdose, verbunden. Die Stromanschlüsse 110113 bzw. Ladesäulen 25 sind dabei über eine Stromleitung 7 mit einem Netzanschluss 6 eines Stromnetzes eines Energieversorgungsunternehmens verbunden.According to 1 are to be charged vehicles 10 - 13 via one connecting means each 100 - 103 in the form of a power cable with one each at a charging station 2 - 5 a charging station 1' provided power connection 110 - 113 , z. B. in the form of a socket connected. The power connections 110 - 113 or charging stations 2 - 5 are doing a power line 7 with a mains connection 6 connected to a power grid of a power company.

Die an die Ladesäulen 25 der Aufladestation 1 angeschlossenen Fahrzeuge 100103 kommunizieren dabei über PLC. Hierzu ist im Bereich der Ladesäulen 25 ein erstes Kommunikationsmittel 8 in Form eines PLC-Modems vorgesehen, dass mit der Stromleitung 7 gekoppelt ist und die Kommunikation auf eine Ethernetverbindung 9 zu einer Lastmanagementeinheit 20 umsetzt, die mittels eines Rechners realisierbar ist.The to the charging stations 2 - 5 the charging station 1 connected vehicles 100 - 103 communicate via PLC. This is in the area of charging stations 2 - 5 a first means of communication 8th in the form of a PLC modem provided with the power line 7 is coupled and communication on an ethernet connection 9 to a load management unit 20 implements that can be realized by means of a computer.

Die Lastmanagementinstanz 20 (Lastmanagementeinheit) stellt eine TCP/IP-Verbindung mit den angeschlossenen Fahrzeugen 100103 her. Anhand der IP-Adressen der einzelnen Fahrzeuge 100103 können nun jene Fahrzeuge 100103 angesprochen werden.The load management instance 20 (Load Management Unit) establishes a TCP / IP connection with the connected vehicles 100 - 103 ago. Based on the IP addresses of each vehicle 100 - 103 can now those vehicles 100 - 103 be addressed.

Die Fahrzeuge 100103 identifizieren sich durch eine eindeutige Kennung. Die Lastmanagementinstanz 20 kommuniziert mit jedem Fahrzeug 100103 einzeln über ein Ladeprotokoll und besitzt des Weiteren zentrale Komponenten, wie z. B. einen Lastmanagementalgorithmus, eine Fahrzeugüberwachung, eine Lastüberwachung, sowie externe Schnittstellen etc.The vehicles 100 - 103 identify by a unique identifier. The load management instance 20 communicates with every vehicle 100 - 103 individually via a charging protocol and also has central components, such. As a load management algorithm, vehicle monitoring, load monitoring, and external interfaces, etc.

Die Belegung der Aufladestation 1' kann wahlweise über die besagte PLC-Kommunikation oder durch eine alternative Fahrzeugpräsenzerkennung, z. B. unter Verwendung von induktiven Bodenplatten unterhalb der Fahrzeuge, realisiert werden.The occupancy of the charging station 1' can optionally via the said PLC communication or by an alternative vehicle presence detection, z. B. using inductive floor panels below the vehicles can be realized.

Die einzelnen Ladesäulen 110113 selbst sind keine direkten Kommunikationsteilnehmer der PLC-Ladekommunikation. Die Kommunikation findet vielmehr über die vorstehend beschriebene PLC-Kommunikation 8 sowie Ethernetverbindung 9 zwischen einem an der jeweiligen Ladesäule angeschlossenen Ladegerät eines Fahrzeuges 100103, das zum Aufladen der im Fahrzeug 100103 installierten Batterie dient, und der Lastmanagementeinheit 20 statt.The individual charging stations 110 - 113 themselves are not direct communication participants of the PLC charging communication. The communication takes place via the PLC communication described above 8th as well as Ethernet connection 9 between a charger of a vehicle connected to the respective charging station 100 - 103 To charge in the vehicle 100 - 103 installed battery, and the load management unit 20 instead of.

Dabei wird durch die angeschlossenen Ladegeräte jeweils ein Ladeprofil (zeitlicher Verlauf der Ladeleistung) für die zugeordnete Batterie ermittelt und zusammen mit der an der jeweiligen Ladesäule 25 zur Verfügung stehenden Netzleistung an die Lastmanagementeinheit 20 übermittelt.In each case, a charging profile (time profile of the charging power) for the associated battery is determined by the connected chargers and together with the at the respective charging station 2 - 5 available network power to the load management unit 20 transmitted.

Diese ermittelt (offboard) anhand der übermittelten Ladeprofile und zugehörigen Netzleistungen eine Leistungsverteilung auf die einzelnen, an die Aufladestation 1' angeschlossenen Ladegeräte bzw. Fahrzeuge 100103 und sorgt für eine entsprechende Bereitstellung der Ladeleistung an den Ladesäulen 25.This determines (offboard) based on the transmitted charging profiles and associated network services, a power distribution to the individual, to the charging station 1' connected chargers or vehicles 100 - 103 and provides for a corresponding provision of the charging power at the charging stations 2 - 5 ,

Die lokalen Stromanschlüsse 110113 einer Fahrzeugflotte (bzw. einer Aufladestation 1' mit Lastmanagementeinheit 20) verfügen über Anschlüsse gemäß IEC 61851-1 . Alle Anschlüsse innerhalb einer Aufladestation 1' verfügen über die gleichen Leistungsgrößen oder übermitteln Ihr Leistungslimit gemäß IEC 61851-1 an die angeschlossenen Fahrzeuge 100103, die diese Informationen wiederum der Lastmanagementeinheit 20 zur Verfügung stellen. Sicherheitsfunktionen verbleiben dabei bei den lokalen Ladesäulen oder Wallboxen 25 (z. B. Temperaturüberwachung, Stromüberwachung). Eine Abrechnung der einzelnen Stromanschlüsse 110113 innerhalb einer Einheit 1 ist nicht erforderlich.The local power connections 110 - 113 a vehicle fleet (or a charging station 1' With Load management unit 20 ) have connections according to IEC 61851-1 , All connections within a charging station 1' have the same performance levels or deliver your performance limit according to IEC 61851-1 to the connected vehicles 100 - 103 This information in turn is the load management unit 20 provide. Safety functions remain with the local charging stations or wall boxes 2 - 5 (eg temperature monitoring, current monitoring). A billing of the individual power connections 110 - 113 within a unit 1 not necessary.

Der Vorteil dieses Systems und Verfahrens liegt insbesondere darin, dass eine mehrfache Ausführung der Kommunikationsimplementierung an den einzelnen Ladesäulen 25 nicht notwendig ist und somit Kosten eingespart werden können.The advantage of this system and method is, in particular, that a multiple implementation of the communication implementation at the individual charging stations 2 - 5 is not necessary and thus costs can be saved.

Ferner kann die Lastmanagementeinheit 20 durch Verbinden des PLC-Modems 8 über Ethernet 9 mit einem DSL-Router 90 gemäß 2 abgesetzt werden und über eine Internetverbindung 200 angesprochen werden. Dies erlaubt auch eine einfache Kommunikation zwischen der Lastmanagementeinheit 20 (Server) und entsprechenden Servern eines verwendeten Energieversorgers 21, eines etwaigen Flottenmanagements 22 und ggf. einer Regelleistungsbörse 23 über Internetverbindungen 200.Furthermore, the load management unit 20 by connecting the PLC modem 8th via ethernet 9 with a DSL router 90 according to 2 be dropped off and via an internet connection 200 be addressed. This also allows easy communication between the load management unit 20 (Server) and corresponding servers of a used energy supplier 21 , any fleet management 22 and possibly a standard service stock exchange 23 via internet connections 200 ,

Ferner ist das System 1 auf einfache Weise modularisierbar, da mehrere Aufladestationen 1'3' nach Art der 2 gemäß 3 miteinander über die jeweiligen DSL-Router 90 verbunden werden können, so dass eine zentrale Lastmanagementeinheit 20 über Internetverbindungen 200 mit den einzelnen Aufladestationen 1'3' kommuniziert. Hierbei können die einzelnen Aufladestationen 1'3' ggf. zwischen den PLC-Modems 8 und den DSL-Routern 99 lokale Steuerungseinheiten 99 aufweisen, die ggf. Aufgaben der zentralen Lastmanagementeinheit 20 übernehmen können.Further, the system 1 Can be easily modularized, as several charging stations 1' - 3 ' by type 2 according to 3 with each other via the respective DSL router 90 can be connected, so that a central load management unit 20 via internet connections 200 with the individual charging stations 1' - 3 ' communicated. Here, the individual charging stations 1' - 3 ' possibly between the PLC modems 8th and the DSL routers 99 local control units 99 possibly having tasks of the central load management unit 20 can take over.

Durch das System 1 kann insbesondere ein termingerechtes Aufladen der Fahrzeuge 1013 einer lokalen Flotte durch optimale Verteilung der zur Verfügung stehenden Ressourcen entsprechend der Verfügbarkeitsanforderung der Fahrzeuge 1013 realisiert werden.Through the system 1 In particular, a timely charging of the vehicles 10 - 13 a local fleet by optimally distributing the available resources according to the availability requirement of the vehicles 10 - 13 will be realized.

Ferner ist eine einfache Anbindung an die IT-Infrastruktur 22 eines Flottenbetreibers möglich (vgl. 3). Hierdurch wird das Flottenmanagement effizienter.There is also a simple connection to the IT infrastructure 22 a fleet operator possible (cf. 3 ). This makes fleet management more efficient.

Bei einem onboard-Verfahren gemäß den 4 bis 20 besteht grundsätzlich die Möglichkeit einer bedarfsgerechten Aufladung von Batterien von Fahrzeugen, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung von Kundenanforderungen (Abfahrtszeitpunkt, Reichweite), Fahrzeuganforderungen (Alterung der Komponenten, Schonstrategien, physikalische Randbedingungen, Leistungsdaten, Innenwiderstand, Wirkungsgrade, Verlustleistungen, Temperatur etc.), Netzanforderungen (physikalische Randbedingungen des Anschlusses, Netzlast, Zustand des Netzsegmentes, an dem das Fahrzeug angeschlossen ist, Strompreis, Regelleistungsbedarf, sowie Notfallsituationen und Ladestationsanforderungen/Ladekabelanforderungen (max. Strom Ladekabel, max. Strom Ladestation, Anzahl Phasen etc.).In an on-board method according to the 4 to 20 Basically there is the possibility of a demand-based charging of batteries of vehicles, in particular taking into account customer requirements (departure time, range), vehicle requirements (aging of the components, protective strategies, physical boundary conditions, performance data, internal resistance, efficiencies, power losses, temperature, etc.), network requirements (physical boundary conditions of the connection, network load, condition of the network segment to which the vehicle is connected, electricity price, reserve power requirement, emergency situations and charging station requirements / charging cable requirements (maximum current charging cable, maximum current charging station, number of phases, etc.).

Um ein solchermaßen bedarfsgerechtes Aufladen einer Fahrzeugbatterie zu ermöglichen, stellt zunächst das jeweilige Fahrzeug einem onboard-Optimierungsalgorithmus, der beispielsweise in ein Steuergerät des Fahrzeuges, insbesondere in einen onboard-Lader (Ladegerät) implementiert sein kann, ein initiales erstes Ladeprofil K1 gemäß 4 zur Verfügung. Dieses Profil definiert einen zeitlichen Verlauf einer Ladeleistung P, die die zugehörige Entwicklung des Ladezustands S (SOC, für ”State of Charge”) bedingt (bei 100% ist die Batterie vollständig aufgeladen). Hierbei werden insbesondere die Anforderungen der Batterie hinsichtlich einer möglicher Leistungsaufnahme und des Ladegerätes hinsichtlich einer möglichen Leistungsabgabe berücksichtigt.In order to enable charging of a vehicle battery as required, the respective vehicle firstly prepares an initial first charging profile K1 according to an onboard optimization algorithm, which can be implemented, for example, in a control unit of the vehicle, in particular in an onboard charger (charger) 4 to disposal. This profile defines a time course of a charging power P, which causes the associated development of the state of charge S (SOC) (at 100%, the battery is fully charged). In this case, in particular the requirements of the battery with regard to a possible power consumption and the charger with regard to a possible power output are taken into account.

Der besagte Optimierungsalgorithmus passt nun gemäß 5 das initiale (erste) Ladeprofil K1 auf die physikalischen Leistungsgrenzen Pmax der Aufladestation und der zum Verbinden des Fahrzeuges mit der Aufladestation verwendeten Verbindungsmittel (Kabel) an. Dies bedeutet in dem Beispiel gemäß 5 eine Erniedrigung der Leistung auf die maximal abrufbare Leistung Pmax und eine Dehnung des entsprechenden Leistungsprofils P' auf die gesamte Ladezeitspanne T. Der Zielladezustand S' ist in 5 entsprechend frühzeitig vor der eigentlichen Ladezeitspanne T erreicht. In den 4 bis 20 bezeichnet dabei t0 die Ladezeit bei einem Ladevorgang mit konstanter Spannung, wenn die maximale Ladeleistung verfügbar ist.The said optimization algorithm now fits in accordance with 5 the initial (first) charging profile K1 to the physical power limits P max of the charging station and the connection means (cable) used to connect the vehicle to the charging station. This means in the example according to 5 a lowering of the power to the maximum retrievable power P max and an extension of the corresponding power profile P 'to the entire charging time period T. The target charging state S' is in 5 achieved accordingly early before the actual charging period T. In the 4 to 20 In this case, t 0 denotes the charging time during a charging process with a constant voltage when the maximum charging power is available.

Es erfolgt nun gemäß den 6 und 7 eine zeitliche Synchronisation des Ladeprofils K2 mit den Tarifinformationen des Energieversorgers, die in Form von Tarifprofilen C1, C2 vorliegen können. Hieraus ergeben sich zusätzliche Stützstellen im Ladeprofil K2 (bei den vertikalen gestrichelte Linien), die aus Leistungs-/Preisänderungen in den Tarifinformationen (C1, C2) resultieren. Hierbei bezeichnen C1 und C2 die Leistungsgrenzen des entsprechenden Tarifs, wobei angenommen werden soll, dass die Kosten jeweils proportional zur Leistungsgrenze sind.It now takes place according to the 6 and 7 a temporal synchronization of the charging profile K2 with the tariff information of the energy supplier, which may be in the form of tariff profiles C1, C2. This results in additional support points in the charging profile K2 (in the case of the vertical dashed lines), which result from power / price changes in the tariff information (C1, C2). Here, C1 and C2 denote the power limits of the corresponding tariff, assuming that the costs are each proportional to the power limit.

Hieraus ergibt sich eine erste zeitliche Segmentierung des Ladeleistungsangebotes P über der Zeit t. Bei Bedarf können zusätzliche Zeitsegmente ermittelt werden, um im weiteren Verlauf bessere Optimierungsmöglichkeiten zu haben.This results in a first temporal segmentation of the charging power supply P over time t. If necessary, additional time segments be determined in order to have better optimization options in the further course.

Aus den angebotenen Tarifinformationen wird ein maximales Leistungsprofil P' ermittelt, das die physikalischen Grenzen berücksichtigt. Dieses maximale Leistungsprofil P' besitzt dieselbe zeitliche Diskretisierung wie die einzelnen Tarife C1, C2.From the offered tariff information, a maximum power profile P 'is determined which takes into account the physical limits. This maximum power profile P 'has the same temporal discretization as the individual tariffs C1, C2.

Auf Basis des aktuellen Ladezustands (SOC), der Batteriekennlinie des Fahrzeugs und des maximalen Leistungsprofils P' wird eine SOC-Prognose S'' ermittelt. Aus dieser in 7 (rechte Seite) dargestellten SOC-Prognose S'' wird ermittelt, ob das Fahrzeug vollständig bzw. bis zum vom Nutzer definierten Zielladezustand in der zur Verfügung stehenden Zeit T aufgeladen werden kann. Anhand der Differenz O zum Zielladezustand S' bei der Ladezeitspanne T lässt sich das Optimierungspotential erkennen.On the basis of the current state of charge (SOC), the battery characteristic of the vehicle and the maximum power profile P 'an SOC forecast S''is determined. Out of this in 7 (right side) shown SOC forecast S '', it is determined whether the vehicle can be fully charged or until the user defined Zielladezustand in the time T available. On the basis of the difference O to Zielladezustand S 'at the charging time T, the optimization potential can be identified.

Ist die termingerechte Aufladung (innerhalb der vordefinierten Ladezeitspanne T) nicht gewährleistet, so wird der Optimierungsalgorithmus beendet und das erzeugte maximale Ladeprofil P' bzw. K2 wird für die Steuerung des Ladeverlaufs verwendet.If on-time charging (within the predefined charging period T) is not ensured, the optimization algorithm is ended and the generated maximum charging profile P 'or K2 is used for controlling the charging process.

Ist eine ausreichende Ladung der Batterie anhand des maximalen Leistungsprofils P' bzw. Ladeprofils K2 möglich (wie in 7 rechts), so wird vom Optimierungsalgorithmus untersucht, ob es auf Basis des Anreizsignals des Energieversorgers (EVU) eine günstigere Möglichkeit gibt, das Ladungsziel zu erreichen.Is a sufficient charge of the battery based on the maximum power profile P 'or charging profile K2 possible (as in 7 right), the optimization algorithm examines whether there is a more favorable possibility of reaching the charge target on the basis of the incentive signal from the utility company (RU).

Hierzu kann jedes Zeitsegment entlang der Zeitachse t auf Basis des Anreizsignals mit einem Kostenelement versehen werden, das sich z. B. aus Kosten = Leistung·Dauer·Anreiz ergibt.For this purpose, each time segment along the time axis t can be provided on the basis of the incentive signal with a cost element that z. Eg cost = performance · duration · incentive.

Dann wird über alle Zeitsegmente und alle angebotenen Tarife hinweg untersucht, welche Leistungsänderung ggü. dem jeweiligen maximalen Leistungsprofil P' den größten Kostenvorteil realisiert. Anschließend wird überprüft, ob diese Leistungsänderung noch immer das Ladeziel des Nutzers realisiert. Ist dies nicht der Fall, ist die Leistungsänderung keine Option und die Kostenelemente werden entsprechend angepasst. Ist dies der Fall, wird die Leistungsänderung im maximalen Leistungsprofil P' realisiert und das Ergebnis ist ein neues maximales Leistungsprofil P' bzw. Ladeprofil K2. Die Kostenelemente werden entsprechend angepasst und der Optimierungsvorgang wird wiederholt (vgl. z. B. 8 bis 10).Then it is examined across all time segments and all offered tariffs, which change in performance compared to. realized the maximum cost advantage the respective maximum power profile P '. Subsequently, it is checked whether this change in performance still realizes the charging goal of the user. If this is not the case, the change in performance is not an option and the cost components are adjusted accordingly. If this is the case, the power change in the maximum power profile P 'is realized and the result is a new maximum power profile P' or charging profile K2. The cost elements are adjusted accordingly and the optimization process is repeated (cf. 8th to 10 ).

Wird z. B. gemäß 12 das Ladeziel nicht erreicht, d. h., es ergibt sich kein Schnittpunkt zwischen der berechneten Ladekurve S'' im Intervall 95%–100% und der in das Intervall T-t0 bis T verschobenen, vorgegebenen (idealen) Ladekurve, die bei T den Ladezustand 100% erreicht. In diesem Fall kann z. B. die Ladeleistung im aktuell betrachteten Segment (bei P') erhöht werden, was gemäß 13 zum gewünschten Schnittpunkt innerhalb des besagten Intervalls führt.If z. B. according to 12 the charging target is not reached, ie, there is no intersection between the calculated charging curve S '' in the interval 95% -100% and in the interval Tt 0 to T shifted, predetermined (ideal) charging curve, the T state 100% reached. In this case, z. B. the charging power in the currently considered segment (at P ') are increased, which according to 13 leads to the desired intersection within the said interval.

Nach Abschluss der Optimierung, d. h. es gibt anhand der Kostenelemente kein weiteres Optimierungspotential, mit welchem das Ladeziel weiterhin erreicht werden kann (vgl. z. B.After completion of the optimization, d. H. Based on the cost elements, there is no further optimization potential with which the charging target can continue to be achieved (cf.

10 und 13), wird das ermittelte Ladeprofil K2 zur Steuerung des Ladevorgangs genutzt. Weiterhin wird das ermittelte Ladeprofil K2 an die Aufladestation und den Energieversorger geschickt. 10 and 13 ), the determined charging profile K2 is used to control the charging process. Furthermore, the determined charging profile K2 is sent to the charging station and the energy supplier.

Weiterhin zeigen die 14 bis 20 eine Optimierung, bei der zunächst keine segmentartigen Preisinformationen vorliegen. Gemäß 14 kann dabei beispielsweise mit den beiden dargestellten konstanten Leistungsprofilen P' im Intervall Pmax bis Pmin (durchgezogene und strichpunktierte Linie) das Ladeziel erreicht werden. Eine Nachfolgende Leistungsänderung zur Optimierung des Leistungsprofils P' führt zu einem zeitlichen Verlauf des Ladezustands S'', der bei der Ladezeitspanne T nicht über die 95%-Schwelle tritt. Entsprechend wird nun gemäß 16 die Ladeleistung konstant erhöht, so dass sich der gewünschte Schnitt ergibt und die Optimierung abgeschlossen werden kann (16 rechts).Furthermore, the show 14 to 20 an optimization in which initially no segment-like price information is available. According to 14 For example, with the two constant power profiles P 'shown in the interval P max to P min (solid and dash-dotted line), the charging target can be achieved. A subsequent power change to optimize the power profile P 'leads to a time course of the state of charge S'', which does not exceed the 95% threshold at the charging period T. Accordingly, according to 16 the charging power is constantly increased, so that the desired cut results and the optimization can be completed ( 16 right).

17 zeigt demgegenüber eine weitere Optimierungsstrategie, bei der die Ladeleistung P zu einem möglichst späten Zeitpunkt des Ladevorgangs erhöht werden soll. Eine entsprechende Leistungsänderung gemäß 17 führt vorliegend nicht zum gewünschten Schnittpunkt (vgl. 17 rechts), so dass entsprechend der besagten Strategie der Zeitpunkt für die Leistungserhöhung vorverlegt wird, was zum gewünschten Optimierungsergebnis führt, vgl. Leistungsprofil P' in 18. Hier sind die Vorgaben des EVU hinreichend. Bei der Leistungsänderung gemäß 19 ergibt sich jedoch kein Schnittpunkt im Intervall T-t0 bis T (strichpunktierter Ladezustandsverlauf entsprechend P' bzw. K2). In diesem Fall reichen die Leistungsgrenzen nicht aus, um die Batterie nach Kundenwunsch zu laden. In diesem Fall wird eine gleichmäßige Erhöhung des entsprechenden Segments (siehe Leistungsprofil P' in 20) vorgenommen, was vorliegend zum gewünschten Schnittpunkt führt (Ladezustandsverlauf S'' geht durch das Intervall 95% bis 100%, T-t0 bis T, vgl. 20, rechts). Die entsprechende zielführende Leistungsänderung wird insbesondere dem EVU mitgeteilt, um dieses zu Informieren, mit welchen Vorgaben die Ladung wunschgemäß abgeschlossen werden kann. 17 In contrast, shows a further optimization strategy in which the charging power P should be increased at the earliest possible time of charging. A corresponding change in performance according to 17 in the present case does not lead to the desired intersection point (cf. 17 right), so that according to said strategy, the time for the power increase is brought forward, which leads to the desired optimization result, cf. Performance profile P 'in 18 , Here are the requirements of the RU sufficient. In the change of performance according to 19 However, there is no intersection in the interval Tt 0 to T (dash-dotted state of charge state corresponding to P 'and K2). In this case, the performance limits are not sufficient to charge the battery according to customer requirements. In this case, a uniform increase of the corresponding segment (see performance profile P 'in 20 ), which leads in the present case to the desired point of intersection (state of charge curve S '' goes through the interval 95% to 100%, Tt 0 to T, cf. 20 , right). The corresponding purposeful change in performance is communicated in particular to the RU in order to inform it with which specifications the load can be completed as desired.

Durch das offboard-Verfahren bzw. einen entsprechenden Algorithmus gemäß 21 bis 23 wird insbesondere das Aufladen mehrerer Fahrzeuge unter Berücksichtigung unterschiedlichster Einflussgrößen realisiert. Die Steuerung der Fahrzeuge erfolgt dabei insbesondere über ein Kommunikationsprotokoll (z. B. ISO 15118 ). Das Verfahren zielt insbesondere darauf ab, dass eine maximale Anschlussleistung die an einer Aufladestation bzw. Ladesäule dieser Station zur Verfügung steht, nicht überschritten wird. Hierbei können grundsätzlich Netzlastinformationen, Strompreise, Notfallsituationen sowie ein Regelleistungsbedarf aus Sicht eines EVU berücksichtigt werden. Bei einem Flottenmanagment können z. B. die Priorisierung der Fahrzeuge, der Reichweitenbedarf der Fahrzeuge, der Abfahrtszeitpunkt der Fahrzeuge, die Leistungsdaten der Fahrzeuge, das Sicherstellen von Mindestbedarfen bei Spezialfahrzeugen, wie z. B. Kühlwagen, als Eingabegrößen des Verfahrens (Einflüsse) herangezogen werden. Bei Parkplatzbetreibern können z. B. ein Premiumkundenstatus, Schnellladeoptionen, oder unterschiedliche Geschäftsmodelle, z. B. Premiumparkplätze erhalten bevorzugt Strom, Langzeitparker parken kostenlos, da über Regelleistungserlöse Kosten abgedeckt sind, als Eingabegrößen des Verfahrens (Einflüsse) herangezogen werden.By the off-board method or a corresponding algorithm according to 21 to 23 In particular, charging several Vehicles realized under consideration of different influencing variables. The control of the vehicles takes place in particular via a communication protocol (eg. ISO 15118 ). The method aims in particular at the fact that a maximum connected load which is available at a charging station or charging station of this station is not exceeded. In principle, network load information, electricity prices, emergency situations as well as a reserve power requirement can be taken into account from the point of view of an RU. In a fleet management z. As the prioritization of vehicles, the range requirements of the vehicles, the departure time of the vehicles, the performance of the vehicles, ensuring minimum requirements for special vehicles, such. B. refrigerator cars, as input variables of the method (influences) are used. For parking operators z. A premium customer status, quick-charge options, or different business models, e.g. For example, premium parking spaces preferably receive electricity, and long-term parkers park for free, since costs are covered by reserve revenues, which can be used as input variables for the process (influences).

Aus den vorstehenden Einflussgrößen können unterschiedliche Aufladestrategien abgeleitet werden. Hierbei kann z. B. nach dem so genannten ”First Come/First Serve”-Prinzip die jeweils restliche verfügbare Anschlussleistung dem neu hinzukommenden Fahrzeug angeboten werden, wobei die Fahrzeugrückmeldung genutzt wird um, die restliche verfügbare Anschlussleistung zu ermitteln.From the above influencing variables different charging strategies can be derived. This z. B. the so-called "first come / first serve" principle, the remaining available power available to the newly added vehicle are offered, the vehicle feedback is used to determine the remaining available power connection.

Das hierfür benötigte Lastmanagement kann in Form einer Lastmanagementeinheit hinter Ladesäulen einer Aufladestation realisiert sein. Über das Stromnetz kann dabei jedes durch ein Ladekabel mit der Aufladestation verbundene Fahrzeug eine Kommunikation mit der Lastmanagementeinheit aufbauen.The load management required for this purpose can be realized in the form of a load management unit behind charging stations of a charging station. In this case, each vehicle connected to the charging station by a charging cable can establish communication with the load management unit via the power supply.

Nach der Etablierung einer PLC-Verbindung (Power Line Communication) zwischen einem angeschlossenen Fahrzeug und der Lastmanagementeinheit sendet die offboard-Seite (Lastmanagementeinheit) zwei Tabellen an jenes Fahrzeug. Eine Tabelle enthält dabei die verfügbare Ladeleistung P1 und die zweite Tabelle ein Preissignal zu den jeweiligen Zeitpunkten t.After establishing a PLC connection (Power Line Communication) between a connected vehicle and the load management unit, the off-board side (load management unit) sends two tables to that vehicle. One table contains the available charging power P1 and the second table contains a price signal at the respective times t.

Die Preistabelle enthält Informationen vom Energieversorgungsunternehmen, die das Laden zu bestimmten Zeitpunkten t attraktiver oder weniger attraktiv machen sollen. Die verfügbare Ladeleistung hängt von der Kapazität des Netzanschlusses der Aufladestation sowie den weiteren angeschlossenen Verbrauchern ab.The pricing table contains information from the utility company that is supposed to make the store more attractive or less attractive at certain times. The available charging power depends on the capacity of the grid connection of the charging station and the other connected consumers.

Sind bereits Fahrzeuge mit der Lastmanagementeinheit verbunden, so wird deren entnommene Ladeleistung (Ladekurven L1–L3 in den 21 bis 23) zu jedem Zeitpunkt t von der insgesamt verfügbaren Leistung P1–P3 abgezogen und diese „neue maximale Leistungskurve” P1–P3 an das hinzukommende Fahrzeug gesendet. Daraufhin berechnet das Fahrzeug anhand des in seiner Steuereinheit (z. B. Ladegerät) implementierten onboard-Algorithmus die tatsächliche Ladekurve L1 bis L3 für das Fahrzeug. Diese Ladekurve L1 bis L3 sendet das Fahrzeug wiederum an das Lastmanagementsystem zurück. Die durch das hinzukommende Fahrzeug entnommene Ladeleistung L1–L3 wird nun im Lastmanagement für die Neuberechnung der maximal verfügbaren Ladeleistung P1–P3 berücksichtig.If vehicles are already connected to the load management unit, then their withdrawn charging power (charging curves L1-L3 in the 21 to 23 ) at each time point t is deducted from the total available power P1-P3, and this "new maximum power curve" P1-P3 is sent to the oncoming vehicle. The vehicle then uses the onboard algorithm implemented in its control unit (eg charger) to calculate the actual charge curve L1 to L3 for the vehicle. This charging curve L1 to L3 in turn sends the vehicle back to the load management system. The charging power L1-L3 removed by the oncoming vehicle is now taken into account in the load management for the recalculation of the maximum available charging power P1-P3.

So ist beispielsweise gemäß 21 zunächst kein Fahrzeug an der Aufladestation präsent, so dass eine konstante maximale Leistung Pmax an einer Ladesäule zur Verfügung steht. 21 zeigt dabei auf der rechten Seite die von einem ersten mit der Aufladestation verbundenen Fahrzeug anhand der von der Lastmanagementeinheit übermittelten Ladeleistung P1 = Pmax = const ermittelte Ladekurve L1, mit der nun jenes erste Fahrzeug aufgeladen wird. Diese Ladekurve L1 wird dabei an die Lastmanagementeinheit zurückgemeldet, die hieraus die für das nächste (nachfolgende) zweite Fahrzeug zur Verfügung stehende Ladeleistung P2 = Pmax – L1 errechnet (vgl. 2)For example, according to 21 initially no vehicle present at the charging station, so that a constant maximum power P max is available at a charging station. 21 shows on the right side of a first connected to the charging station vehicle on the basis of the transferred from the load management unit charging power P1 = P max = const charging curve L1, with which now that first vehicle is charged. This charging curve L1 is reported back to the load management unit, which calculates therefrom the charging power P2 = P max -L1 available for the next (following) second vehicle (cf. 2 )

Anhand dieser Ladeleistung P2 ermittelt das zweite Fahrzeug seine Ladekurve 12 und meldet diese zurück, so dass nun P3 = P2 – L2 als Ladeleistung an der Ladesäule zur Verfügung steht (vgl. 3). Hieraus ermittelt das dritte Fahrzeug seine Ladekurve 13.On the basis of this charging power P2, the second vehicle determines its charging curve 12 and reports them back, so that P3 = P2 - L2 is now available as charging power at the charging station (cf. 3 ). From this, the third vehicle determines its charging curve 13 ,

Auf diese Weise wird mittels des offboard-Verfahrens ein effizientes Aufladen von Fahrzeugen ermöglicht, deren summarische Ladeleistung die Anschlussleistung übersteigt. Dabei werden zur gleichen Zeit eine Reduktion der Infrastrukturkosten sowie eine Reduktion der Stromkosten durch Abflachung der Lastgangs bzw. durch Vermeidung von Lastspitzen erreicht. Dies erlaubt einen einfachen Betrieb von Elektroflotten (das Aufladen ist integraler Bestandteil des Flottenbetriebs, da die Ladezeiten in ähnlicher Größenordnung wie Fahrzeiten liegen) und bietet weiterhin eine Grundlage von Geschäftsmodellen für Parkplatzbetreiber im Zusammenhang mit e-Fahrzeugen. Weiterhin wird eine gezielte Nutzung regenerativer Energien trotz fluktuierendem Angebot möglich.In this way, an efficient charging of vehicles is possible by means of the off-board method, the total charging power of which exceeds the connected load. At the same time, a reduction of the infrastructure costs as well as a reduction of the electricity costs by flattening the load course or by avoiding peak loads are achieved. This allows for easy operation of electric fleets (charging is an integral part of fleet operation since charging times are on a similar scale to travel times) and continues to provide a foundation for business models for e-vehicle parking operators. Furthermore, a targeted use of renewable energy is possible despite fluctuating supply.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009/0174365 A1 [0003] US 2009/0174365 A1 [0003]
  • EP 0820653 B1 [0004] EP 0820653 B1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO 61851 [0017] ISO 61851 [0017]
  • ISO 61851 [0022] ISO 61851 [0022]
  • ISO/IEC 15118 [0073] ISO / IEC 15118 [0073]
  • IEC 61851-1 [0083] IEC 61851-1 [0083]
  • IEC 61851-1 [0083] IEC 61851-1 [0083]
  • ISO 15118 [0105] ISO 15118 [0105]

Claims (12)

Verfahren zum Aufladen zumindest einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie, wobei das mindestens eine Fahrzeug (100103) zum Aufladen der Batterie mit einem Stromanschluss (110113) einer Aufladestation (1'3') verbunden ist, aufweisend die Schritte: – Aufbauen einer Kommunikationsverbindung zwischen einer Lastmanagementeinheit (20) und einer Steuereinheit des mit dem Stromanschluss (110113) verbundenen Fahrzeuges, – Übermitteln eine Fahrzeugidentifikation an die Lastmanagementeinheit (20) über jene Kommunikationsverbindung, – daraufhin Übermitteln abrufbarer Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit (20) an die Steuereinheit, – Übermitteln einer von der Steuereinheit bestimmten Ladekurve (L1–L3) an die Lastmanagementeinheit (20), und – Bereitstellen des von der Steuereinheit angeforderten, der Ladekurve (L1–L3) entsprechenden Leistungsverlaufs am besagten Stromanschluss (110113).Method for charging at least one battery arranged in a vehicle, wherein the at least one vehicle ( 100 - 103 ) to charge the battery with a power connector ( 110 - 113 ) a charging station ( 1' - 3 ' ), comprising the steps of: - establishing a communication connection between a load management unit ( 20 ) and a control unit of the with the power connector ( 110 - 113 connected vehicle, transmitting a vehicle identification to the load management unit ( 20 ) via that communication connection, - then transmission of retrievable charging power by the load management unit ( 20 ) to the control unit, - transmission of a charging curve (L1-L3) determined by the control unit to the load management unit ( 20 ), and - providing the power curve requested by the control unit and corresponding to the charging curve (L1-L3) at said power connection ( 110 - 113 ). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit den abrufbaren Ladeleistungen Preissignale zu den abrufbaren Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit (20) an die Steuereinheit übermittelt werden.A method according to claim 1, characterized in that together with the retrievable charging power price signals to the retrievable charging power through the load management unit ( 20 ) are transmitted to the control unit. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Lastmanagementeinheit (20) zu übermittelnde Ladekurve (L1–L3) auch in Abhängigkeit von den den abrufbaren Ladeleistungen zugeordneten Preissignalen durch die Steuereinheit bestimmten wird.A method according to claim 2, characterized in that the to the load management unit ( 20 ) to be transmitted charging curve (L1-L3) is also determined as a function of the callable charging power associated price signals by the control unit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine restliche verfügbare Ladeleistung einem weiteren Fahrzeug (100103) durch die Lastmanagementeinheit (20) angeboten wird, das nach dem mindestens einen Fahrzeug (100103) mit einem Stromanschluss (110113) der Aufladestation (1'3') verbunden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a remaining available charging power to another vehicle ( 100 - 103 ) by the load management unit ( 20 ), which after the at least one vehicle ( 100 - 103 ) with a power connection ( 110 - 113 ) of the charging station ( 1' - 3 ' ) is connected. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand eines von dem mindestens einen Fahrzeug (100103) an die Lastmanagementeinheit (20) übermittelten Signals die restliche verfügbare Ladeleistung ermittelt wird.A method according to claim 4, characterized in that on the basis of one of the at least one vehicle ( 100 - 103 ) to the load management unit ( 20 ) transmitted signal, the remaining available charging power is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der abrufbaren Ladeleistung als Reserveleistung für einen kurzfristigen Bedarf vorgehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a portion of the retrievable charging power is kept as a reserve power for a short-term need. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abrufbare Ladeleistung in Abhängigkeit von weiteren Verbrauchern, die am gleichen Stromnetz wie der mindestens eine Stromanschluss (110113) der Aufladestation (1'3') hängen, durch die Lastmanagementeinheit (20) an dem mindestens einen Stromanschluss der Aufladestation bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the retrievable charging power in dependence on other consumers on the same power grid as the at least one power connection ( 110 - 113 ) of the charging station ( 1' - 3 ' ), by the load management unit ( 20 ) is provided at the at least one power connection of the charging station. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines durch das mindestens eine Fahrzeug (100103) angeforderten Leistungsverlaufs, der eine maximale, am Stromanschluss (110113) verfügbare Netzleistung übersteigt, die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest ein weiteres Fahrzeug (100103) und/oder das mindestens eine Fahrzeug (100103) zumindest zeitweise durch die Lastmanagementeinheit (20) unterbrochen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of one of the at least one vehicle ( 100 - 103 ) requested performance, the maximum, at the power connection ( 110 - 113 ) exceeds the available network power, the provision of charging power to at least one other vehicle ( 100 - 103 ) and / or the at least one vehicle ( 100 - 103 ) at least temporarily by the load management unit ( 20 ) is interrupted. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zeitweise Unterbrechung durch die Lastmanagementeinheit (20) in Abhängigkeit von – einem vordefinierbaren Mindestladezustand der Fahrzeuge (100103), – einem Tarifmodell, – einer Prioritätsklasse der Fahrzeuge (100103), – einer Standzeit der Fahrzeuge (100103); und/oder – einer Anschlusszeit der Fahrzeuge (100103) vorgenommen wird.A method according to claim 9, characterized in that the at least temporary interruption by the load management unit ( 20 ) as a function of - a predefinable minimum state of charge of the vehicles ( 100 - 103 ), - a tariff model, - a priority class of vehicles ( 100 - 103 ), - a lifetime of the vehicles ( 100 - 103 ); and / or - a connection time of the vehicles ( 100 - 103 ) is made. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lastmanagementeinheit (20) zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge (100103) zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Ladezustand den Mindestladezustand übersteigt.Method according to claim 9, characterized in that by the load management unit ( 20 ) firstly the provision of charging power to at least one of those vehicles ( 100 - 103 ) is interrupted at least temporarily, the state of charge exceeds the minimum state of charge. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lastmanagementeinheit (20) zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge (100103) zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Standzeit eine vordefinierbare Grenzstandzeit unterschreitet oder überschreitet.Method according to claim 9, characterized in that by the load management unit ( 20 ) firstly the provision of charging power to at least one of those vehicles ( 100 - 103 ) is interrupted at least temporarily, whose lifetime falls below or exceeds a predefinable limit life. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lastmanagementeinheit (20) zunächst die Bereitstellung von Ladeleistung an zumindest eines derjenigen Fahrzeuge (100103) zumindest zeitweise unterbrochen wird, dessen Anschlusszeit eine vordefinierbare Grenzanschlusszeit unterschreitet oder überschreitet.Method according to claim 9, characterized in that by the load management unit ( 20 ) firstly the provision of charging power to at least one of those vehicles ( 100 - 103 ) is interrupted at least temporarily, the connection time falls below or exceeds a predefinable limit connection time.
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