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Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit einem elektrischen Speicher und einer Kopplungsvorrichtung zum Ankoppeln des elektrischen Speichers an ein externes elektrisches Versorgungsnetz.
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Bei Elektrofahrzeugen kann elektrische Energie aus einem entsprechenden Versorgungsnetz bezogen und in wiederaufladbaren Akkumulatoren oder anderen elektrischen Speichern gespeichert werden; die gespeicherte Elektroenergie kann zum Antrieb des Fahrzeugs mittels eines Elektromotors (bzw. mehrerer Elektromotoren) verwendet werden. Die in einem solchen Akkumulator gespeicherte Energie kann auch in das Versorgungsnetz rückgespeist werden, sodass der Akkumulator (bzw. eine Vielzahl solcher Akkumulatoren) z. B. als Pufferspeicher bzw. Regelreserve bzw. Lastausgleich für das Versorgungsnetz dienen kann, wobei z. B. zur Netzstabilisierung eine Ein- bzw. Rückspeisung in das Versorgungsnetz zu Spitzenlastzeiten und ein Laden des Akkumulators (kurz „Akku“) zu Zeiten geringen Stromverbrauchs erfolgen kann.
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Die
WO 2008/135043 A2 beschreibt ein Verfahren zur Nutzung von in mechanischelektrischen Systemen gespeicherter Energie als Regelreserve in elektrischen Versorgungsnetzen. Die
DE 10 2009 038 033 A1 beschreibt eine Ladevorrichtung zum Laden elektrischer Speicher von Elektrofahrzeugen mit einer Einspeiseeinheit zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Wechselspannungsnetz, mittels derer der Blind- und Wirkanteil der eingespeisten Leistung einstellbar ist.
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Um die gewünschte Mobilität mittels eines Elektrofahrzeugs – z. B. eines Elektroautos – zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass der Nutzer bei Fahrtantritt auf einen entsprechenden Energievorrat zugreifen kann. Dies kann z. B. mittels Vorhaltens einer gewissen Anzahl vollständig geladener Wechselakkus realisiert werden, was jedoch einen Akkutausch bei Fahrtantritt erfordern kann. Um die Mobilität bei im Fahrzeug verbleibendem Akku zu gewährleisten, wird daher der Akku im Wesentlichen soweit wie möglich geladen und bei Erreichen des maximalen Ladeniveaus auf diesem Ladeniveau gehalten; wobei jedoch die Kapazität des Akkus nicht effektiv als Regelreserve zum Rückspeisen von elektrischem Strom in das Versorgungsnetz nutzbar ist.
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Durch die Erfindung wird ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, mittels dessen bei flexiblen Mobilitätsanforderungen eine effektive Energierückspeisung in ein elektrisches Versorgungsnetz ohne großen Aufwand ermöglicht ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein Elektrofahrzeug mit einem elektrischen Speicher und einer Kopplungsvorrichtung zum Ankoppeln des elektrischen Speichers an ein (externes) elektrisches Versorgungsnetz bereitgestellt, wobei die Kopplungsvorrichtung eine Stromübertragungseinrichtung, eine Empfangseinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist. Die Stromübertragungseinrichtung ist mit dem elektrischen Speicher elektrisch verbunden und mit dem Versorgungsnetz elektrisch verbindbar und ist derart ausgebildet, dass von ihr bei Anbindung an das Versorgungsnetz in einem Lade-Modus Strom aus dem Versorgungsnetz in den elektrischen Speicher eingespeist wird, in einem Rückspeise-Modus Strom aus dem elektrischen Speicher in das Versorgungsnetz ein- bzw. rückgespeist wird, und in einem Neutral-Modus ein Stromfluss zwischen dem elektrischen Speicher und dem Versorgungsnetz verhindert ist. Die Stromübertragungseinrichtung kann z. B. zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom (und umgekehrt) eingerichtet sein und zum Übertragen elektrischer Energie zwischen dem elektrischen Speicher und einem Wechselspannungs-Versorgungsnetz eingerichtet sein. Die Empfangseinrichtung ist zum Empfangen von Steuerparameter-Daten eingerichtet, die von einer zum Eingeben der Steuerparameter-Daten und Übermitteln derselben an die Empfangseinrichtung vorgesehenen Eingabevorrichtung an die Empfangseinrichtung übermittelt werden. Die Steuereinrichtung ist sowohl mit der Empfangseinrichtung als auch mit der Stromübertragungseinrichtung verbunden und derart eingerichtet, dass von ihr basierend auf den Steuerparameter-Daten die Stromübertragungseinrichtung selektiv in den Lade-Modus, den Einspeise-Modus oder den Neutral-Modus schaltbar bzw. versetzbar ist.
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Indem von der Kopplungsvorrichtung (mittels der Empfangseinrichtung) jeweilige Steuerparameter-Daten empfangen werden können und (mittels der Steuereinrichtung) das Lade-und-Rückspeise-Zeitverhalten der Stromübertragungseinrichtung basierend auf den empfangenen Steuerparameter-Daten variabel eingestellt werden kann, kann der Lade-und-Rückspeise-Zeitablauf entsprechend den jeweiligen Mobilitätsanforderungen flexibel eingestellt bzw. gestaltet werden, wodurch eine effektive Verwendung des elektrischen Speichers zur Energierückspeisung gewährleistbar ist. Die Steuerparameter-Daten können z. B. Nutzungsprofil-Daten (d. h. Daten, die ein im Voraus geplantes Profil zur Nutzung des Elektrofahrzeugs definieren) enthalten; wobei die Nutzungsprofil-Daten z. B. Nutzungsprofil-Zeitdaten (d. h. Daten, die ein im Voraus geplantes zeitliches Nutzungsprofil des Elektrofahrzeugs definieren) und Nutzungsprofil-Streckendaten (d. h. Daten, die eine im Voraus geplante Abfolge mit dem Elektrofahrzeug zurückzulegender Strecken definieren) enthalten können; und wobei die Steuereinrichtung z. B. derart eingerichtet sein kann, dass von ihr basierend auf den Nutzungsprofil-Daten der Lade-und-Rückspeise-Zeitablauf der Kopplungsvorrichtung festgelegt bzw. errechnet wird (d. h. es werden Zeiten festgelegt, innerhalb derer die Stromübertragungseinrichtung im Lade-Modus, im Rückspeise-Modus, oder im Neutral-Modus betrieben wird bzw. werden kann).
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Die Steuereinrichtung kann z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr basierend auf den Nutzungsprofil-Daten (und z. B. unter Einbeziehung der zeitlichen Ladecharakteristik des elektrischen Speichers) ein Mindestladeniveau-Zeitprofil des elektrischen Speichers erstellt wird, welches das zu einem bestimmten Zeitpunkt (zum Gewährleisten der jeweils geplanten Nutzung) mindestens erforderliche Ladeniveau des elektrischen Speichers festlegt. Wenn zu einem gegebenen Zeitpunkt das zugehörige Mindestladeniveau überschritten ist, kann die Stromübertragungseinrichtung von der Steuereinrichtung in den Rückspeise-Modus versetzt werden. Wenn hingegen zu einem gegebenen Zeitpunkt das zugehörige festgelegte Mindestladeniveau vorliegt oder unterschritten ist, kann die Stromübertragungseinrichtung nicht in den Rückspeise-Modus, sondern lediglich in den Neutral-Modus oder in den Lade-Modus versetzt werden. Somit kann gewährleistet werden, dass zu jedem Zeitpunkt die Nutzung des Fahrzeugs gemäß den eingegebenen Nutzungsprofil-Daten ermöglicht ist.
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Des Weiteren können die Steuerparameter-Daten z. B. ein (zeitlich nicht variables) Absolut-Mindestladeniveau enthalten, unterhalb dessen die Stromübertragungseinrichtung nicht in den Rückspeise-Modus versetzbar ist; dadurch kann eine entsprechende Mobilitätsreserve zu jedem Zeitpunkt sichergestellt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein – z. B. bei einer vorausplanbaren, entsprechend langen Standzeit des Elektrofahrzeugs – die gesamte Kapazität des elektrischen Speichers als Regelreserve zur Rückspeisung zur Verfügung zu stellen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerparameter-Daten bereits einen vom Nutzer vorgegebenen Lade-und-Rückspeise-Zeitablauf enthalten (sodass derselbe dann nicht mehr von der Steuereinrichtung berechnet werden muss).
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Mittels der Steuerparameter-Daten können somit unter Berücksichtigung von Parametern wie z. B. dem Ladezustand, geplanten Einsatzzeiten und -strecken oder anderen Parametern, die die nutzerspezifischen Mobilitätsanforderungen widerspiegeln, vom Nutzer vorgegebene, fixe Einsatzszenarios und/oder von der Steuereinrichtung berechnete, variable Einsatzszenarios für die Nutzung des Elektrofahrzeugs derart programmiert werden, dass zu jeder Zeit eine Nutzung des Fahrzeugs gemäß dem persönlichen Einsatzplan des Nutzers gewährleistet ist und gleichzeitig eine größtmögliche Nutzung des Elektrofahrzeugs als Regelreserve zur Rückspeisung von elektrischer Energie in das Versorgungsnetz ermöglicht ist.
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Der Begriff „Elektrofahrzeug“ umfasst hier jegliche Art von Fahrzeug – z. B. Landbzw. Bodenfahrzeuge (wie etwa ein Auto oder einen Zug), Luftfahrzeuge (wie etwa ein Flugzeug oder einen Hubschrauber), und Wasserfahrzeuge (wie etwa ein Schiff) – das mittels eines Elektromotors oder mehrerer Elektromotoren angetrieben wird. Dies umfasst auch Hybridfahrzeuge, die neben dem Elektromotor mittels eines zusätzlichen anderen Motors (meist eines Verbrennungsmotors) angetrieben werden können.
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Der Begriff „elektrischer Speicher“ umfasst hier jegliche Art von wiederaufladbarem elektrischen Speicher, z. B. in Form von Batterien (Akkumulatoren bzw. kurz Akkus) oder in Form einer Kombinationen aus Akkus und Kondensatoren (Supercaps), der elektrische Energie zum Betreiben des elektrischen Antriebs-, Traktions- bzw. Fahrmotors eines Elektrofahrzeugs speichern und bereitstellen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass von ihr Daten über ein (externes, d. h. keinen Bestandteil des Elektrofahrzeugs bildendes) Kommunikationsnetz empfangen und/oder versendet werden können; wobei die Steuereinrichtung z. B. derart eingerichtet sein kann, dass von ihr die Stromübertragungseinrichtung unter Einbeziehung von über das Kommunikationsnetz empfangenen Daten ansteuerbar (d. h. selektiv in den Lade-, Rückspeise-, oder Neutral-Modus versetzbar) ist.
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Die Steuereinrichtung kann z. B. derart eingerichtet sein, dass von ihr Zustands-Daten, die z. B. den Lastzustand des Versorgungsnetzes kennzeichnen, (passiv) empfangen oder (aktiv) abgerufen werden können; wobei z. B. vorgesehen sein kann, die Stromübertragungseinrichtung in den Rückspeise-Modus zu versetzen, wenn im Versorgungsnetz ein Lastüberschuss vorliegt und/oder die am Versorgungsnetz anliegende Last ansteigt; und wobei z. B. vorgesehen sein kann, die Stromübertragungseinrichtung in den Lade-Modus zu versetzen, wenn im Versorgungsnetz ein Lastdefizit vorliegt und/oder die am Versorgungsnetz anliegende Last abfällt.
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Des Weiteren kann die Steuereinrichtung zum Empfangen von Strompreis-Daten eingerichtet sein (wobei die Strompreis-Daten z. B. über das Kommunikationsnetz von einer Strombörse abgerufen werden können); wobei z. B. vorgesehen sein kann, die Stromübertragungseinrichtung in den Rückspeise-Modus zu versetzen, wenn der Strompreis oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt und/oder ansteigt; und wobei z. B. vorgesehen sein kann, die Stromübertragungseinrichtung in den Lade-Modus zu versetzen, wenn der Strompreis unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt und/oder sinkt. Die jeweiligen Grenzwerte bzgl. der Strompreise können z. B. mittels der Steuerparameter-Daten bereitgestellt und vorgegeben sein. Somit kann vorgesehen sein, bei niedrigen Strompreisen den elektrischen Speicher zu laden und bei hohen Strompreisen elektrische Energie in das Versorgungsnetz rückzuspeisen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrische Versorgungsnetz zum Übermitteln von Daten zwischen an das Versorgungsnetz angebundenen Netzteilnehmern bzw. Netzelementen ausgebildet und das Versorgungsnetz fungiert zugleich als das Kommunikationsnetz.
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Das Versorgungsnetz kann z. B. mittels Aufmodulierens einer entsprechenden Trägerfrequenz auf die Stromleitungen desselben zum Übermitteln von Daten ausgebildet sein (auch bekannt als „PowerLAN“ oder „PLC: Powerline Communication“). Die Steuereinrichtung kann z. B. mittels der Stromübertragungseinrichtung derart mit dem Versorgungsnetz verbunden sein, dass sie bei Anbindung bzw. Ankopplung der Stromübertragungseinrichtung an das Versorgungsnetz Daten über das Versorgungsnetz empfangen und/oder senden kann, wobei z. B. mittels des Versorgungsnetzes eine Datenanbindung an das Internet ermöglicht sein kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Kommunikationsnetz das Internet. Gemäß dieser Ausführung kann die Steuereinrichtung zum (z. B. drahtlosen) Datenaustausch mit dem Internet eingerichtet sein, wobei das Kommunikationsnetz auch physisch getrennt von dem Versorgungsnetz vorliegen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass sie über das Kommunikationsnetz mit einem Smartmeter (d. h. einem sog. intelligenten Stromzähler) in Datenverbindung treten kann. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit über das Kommunikationsnetz Daten von dem Smartmeter empfangen kann und die Stromübertragungseinrichtung von der Steuereinrichtung unter Einbeziehung von vom Smartmeter gesendeten (und von der Steuereinrichtung empfangenen) Daten ansteuerbar ist. Die Steuereinrichtung kann z. B. zum bidirektionalen Datenaustausch mit dem Smartmeter eingerichtet sein.
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Stromzähler werden in zunehmendem Maße als sogenannte „intelligente Stromzähler“ (engl. „smart meter“) ausgebildet, die dem Nutzer nicht nur den akkumulierten Energieverbrauch anzeigen, sondern den Energieverbrauch zusammen mit der zugehörigen Nutzungszeit anzeigen können und z. B. strombezogene Daten (wie etwa den zeitgenauen Strompreis) vom Energieversorger abrufen und diese Daten dem Nutzer und/oder Elektrogeräten, die an den Smartmeter angeschlossen sind, zugänglich machen können. Des Weiteren werden elektrische Versorgungsnetze in zunehmendem Maße als sog. „intelligente Versorgungs- bzw. Stromnetze“ (engl. „smart grid“) ausgebildet, welche neben der elektrischen Vernetzung die kommunikative Vernetzung von an das Versorgungsnetz angeschlossenen Netzelementen (wie z. B. Stromerzeugern, -speichern, -verbrauchern) umfassen bzw. ermöglichen.
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Die Steuereinrichtung kann zum Datenempfang von oder Datenaustausch mit einem (z. B. mittels der Steuerparameter-Daten) vorgegebenen Smartmeter eingerichtet sein und z. B. von diesem Smartmeter Daten (hier auch als „Smartmeter-Daten“ bezeichnet) bezüglich des Lastzustandes des Versorgungsnetzes oder bezüglich des aktuellen Strompreises empfangen und die Stromübertragungseinrichtung unter Einbeziehung dieser Daten wie oben beschrieben ansteuern.
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Insbesondere ermöglicht das zunehmend verwendete Datenübertragungsverfahren IPv6 (Internet Protocol Version 6) aufgrund seines großen Adressraums die Vergabe einer dedizierten, eigenen IP-Adresse an jedes elektrische Gerät und somit z. B. auch an den elektrischen Speicher des Elektrofahrzeugs und an den vorgegebenen Smartmeter, sodass eine eindeutige Adressierung des Speichers und des Smartmeters und somit auch eine Datenkommunikation zwischen dem Speicher und dem vorgegebenen Smartmeter ermöglicht ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinrichtung an den Smartmeter übermittelt wird, welche Strommenge zu welcher Zeit von dem elektrischen Speicher aus dem Versorgungsnetz aufgenommen bzw. in dasselbe eingespeist wurde, sodass eine Verrechnung der entsprechenden Stromkosten über den vorgegebenen Smartmeter ermöglicht ist. Aufgrund der eineindeutigen Adressenzuordnung kann somit ein einfaches Zuordnen der jeweiligen Stromverbrauchsbilanz zu einem zugehörigen Nutzer ermöglicht sein (wobei die Zuordnung zu dem Nutzer mittels der Zuordnung zu dem Smartmeter erfolgt).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Eingabevorrichtung zum Übermitteln der Steuerparameter-Daten über das Kommunikationsnetz an die Empfangseinrichtung eingerichtet, wobei die Empfangseinrichtung zum Empfangen der Steuerparameter-Daten über das Kommunikationsnetz eingerichtet ist. Gemäß dieser Ausführungsform muss die Eingabevorrichtung nicht Bestandteil des Fahrzeugs sein (sondern kann z. B. als eine externe Eingabevorrichtung ausgebildet sein) und die Datenkommunikation zwischen der Eingabevorrichtung und der Empfangseinrichtung kann über dasselbe Kommunikationsnetz erfolgen, an welches auch die Steuereinrichtung angebunden ist. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, die Steuerparameter-Daten mittels einer Eingabevorrichtung in Form eines Computers oder eines intelligenten Mobiltelefons (eines sogenannten Smartphones) einzugeben und zu übermitteln.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Eingabevorrichtung zum drahtlosen Übermitteln der Steuerparameter-Daten an die Empfangseinrichtung eingerichtet, wobei die Empfangseinrichtung zum drahtlosen Empfang der Steuerparameter-Daten eingerichtet ist. Gemäß dieser Ausführungsform muss die Eingabevorrichtung nicht Bestandteil des Fahrzeugs sein (sondern kann z. B. als eine externe Eingabevorrichtung ausgebildet sein) und die Datenkommunikation zwischen der Eingabevorrichtung und der Empfangseinrichtung kann z. B. über eine von dem Kommunikationsnetz getrennte Datenverbindung erfolgen. Es kann z. B. vorgesehen sein, die Eingabevorrichtung zum Übermitteln der Steuerparameter-Daten mittels einer kabellosen Funk- oder Infrarotverbindung auszubilden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Eingabevorrichtung eine (interne) Eingabevorrichtung, die ein Bestandteil des Elektrofahrzeugs ist. Gemäß dieser Ausführung kann die Eingabe der Steuerparameter-Daten z. B. direkt vor Ort (nämlich an dem Elektrofahrzeug) mittels einer stationär verbauten Eingabevorrichtung erfolgen.
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Die Eingabevorrichtung kann eine Eingabeschnittstelle (wie z. B. eine Tastatur oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm, aber auch ein Mikrofon oder dergleichen) zum Eingeben der Steuerparameter-Daten und eine Übermittlungseinrichtung zum Übermitteln der eingegebenen Daten an die Empfangseinrichtung aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart mit dem elektrischen Speicher verbunden, dass von ihr der Ladezustand des elektrischen Speichers erfassbar ist, und derart eingerichtet, dass von ihr die Stromübertragungseinrichtung unter Einbeziehung des erfassten Ladezustands ansteuerbar ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann z. B. gewährleistet werden, dass von der Steuereinrichtung zu jedem Zeitpunkt der aktuelle Ladezustand des elektrischen Stromspeichers direkt erfasst werden kann; sodass z. B. stets sichergestellt werden kann, dass ein anhand der Steuerparameter-Daten berechnetes (zeitabhängiges) Mindestladeniveau zu keiner Zeit unterschritten wird und somit zu jedem Zeitpunkt die Nutzung des Elektrofahrzeugs gemäß den eingegebenen Nutzungsprofil-Daten ermöglicht ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kopplungsvorrichtung ferner eine Datenübertragungseinrichtung auf, die zum Übertragen von Daten (z. B. Daten zum aktuellen Ladepegel des elektrischen Speichers, Daten zu einem vorliegenden Lade-und-Rückspeise-Zeitablauf, oder Daten zu empfängerseitig vorliegenden Nutzungsprofil-Daten) an die Eingabevorrichtung eingerichtet ist; wobei die Eingabevorrichtung z. B. eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der von der Datenübertragungseinrichtung übermittelten Daten aufweisen kann. Gemäß dieser Ausführungsform kann z. B. eine bidirektionale Datenkommunikation zwischen der Eingabevorrichtung und der Kopplungsvorrichtung bzw. Steuereinrichtung ermöglicht sein; wodurch z. B. eine Fernabfrage und Fernanpassung der oben angeführten Parameter ermöglicht sein kann. Zudem kann vorgesehen sein, dass von der Kopplungsvorrichtung an die Eingabevorrichtung übermittelt wird, welche Strommenge zu welcher Zeit von dem elektrischen Speicher aus dem Versorgungsnetz aufgenommen bzw. in dasselbe eingespeist wurde.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und dessen Anbindung an ein Versorgungsnetz und ein Kommunikationsnetz.
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Gemäß 1 weist ein Elektrofahrzeug 1 (in der Figur schematisch veranschaulicht durch den Kasten 1) nach einer Ausführungsform einen elektrischen Speicher in Form eines Akkumulators 3 auf, von welchem Strom zum Betreiben eines elektrischen Fahrmotors 5 des Elektrofahrzeugs 1 bereitgestellt wird. Das Elektrofahrzeug 1 weist eine Kopplungsvorrichtung 7 zum Ankoppeln des Akkumulators 3 an ein externes elektrisches Versorgungsnetz 9 auf (wobei das Versorgungsnetz 9 schematisch durch einen stilisierten Strommast 9 veranschaulicht ist). Die Kopplungsvorrichtung 7 weist eine Stromübertragungseinrichtung 11, eine Empfangseinrichtung 13 und eine Steuereinrichtung 15 auf.
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Die Stromübertragungseinrichtung 11 ist mit dem Akkumulator 3 elektrisch verbunden und mit dem Versorgungsnetz 9 elektrisch verbindbar, wobei gemäß 1 eine Anbindung an das Versorgungsnetz 9 hergestellt ist. Die Stromübertragungseinrichtung 11 ist derart eingerichtet, dass von ihr in einem Lade-Modus elektrischer Strom aus dem Versorgungsnetz 9 in den Akkumulator 3 eingespeist wird (d. h. der Akku 3 geladen wird), in einem Rückspeise-Modus elektrischer Strom aus dem Akkumulator 3 in das Versorgungsnetz 9 eingespeist wird (d. h. der Akku 3 entladen wird), und in einem Neutral-Modus ein Stromfluss zwischen dem Akku 3 und dem Versorgungsnetz 9 (auch bei Anbindung der Stromübertragungseinrichtung 11 an das Versorgungsnetz 9) verhindert ist.
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Die Empfangseinrichtung 13 ist zum Empfangen von Steuerparameter-Daten eingerichtet, wobei die Steuerparameter-Daten mittels einer Eingabevorrichtung 17 eingegeben und an die Empfangseinrichtung 13 übermittelt werden. Die Steuereinrichtung 15 ist mit der Stromübertragungseinrichtung 11 und der Empfangseinrichtung 13 verbunden und derart eingerichtet, dass von ihr basierend auf den von der Eingabevorrichtung 17 an die Empfangseinrichtung 13 übermittelten Steuerparameter-Daten die Stromübertragungseinrichtung 11 selektiv entweder in den Lade-Modus, den Rückspeise-Modus, oder den Neutral-Modus geschaltet wird. Zum Erfassen des jeweils aktuellen Ladeniveaus des Akkumulators 3 ist die Steuereinrichtung 15 zudem mit dem Akkumulator 3 verbunden. Zur besseren Veranschaulichung sind in 1 Datenverbindungen als gestrichelte Linien und elektrische Anschlussverbindungen als durchgezogene Linien dargestellt.
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Die Steuerparameter-Daten sind Daten, die ein im Voraus geplantes (voraussichtliches) Nutzungsprofil für die Nutzung des Elektrofahrzeugs 1 enthalten, wobei dieses Nutzungsprofil z. B. durch entsprechende Nutzungsprofil-Zeitdaten und/oder Nutzungsprofil-Streckendaten gegeben ist. Die Steuereinrichtung 13 ist derart eingerichtet, dass von ihr basierend auf den Steuerparameter-Daten festgelegt wird, zu welchen Zeiten die Stromübertragungseinrichtung 11 im Lade-Modus betrieben wird, zu welchen Zeiten sie im Rückspeise-Modus betrieben wird, und zu welchen Zeiten sie im Neutral-Modus betrieben wird. Die Festlegung dieses Lade-und-Rückspeise-Zeitablaufs erfolgt derart, dass zu jedem Zeitpunkt sichergestellt ist, dass das durch die Steuerparameter-Daten charakterisierte Nutzungsprofil von dem Elektrofahrzeug 1 durchlaufen werden kann, d. h. die diesem Profil entsprechende Mobilität gewährleistet ist. Dies kann z. B. durch Ermitteln eines Mindestladeniveau-Zeitprofils erfolgen, welches das zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Gewährleisten des jeweiligen Nutzungsprofils mindestens erforderliche Ladeniveau des Akkumulators 3 festlegt (wobei z. B. bei Absinken des Ladeniveaus bis auf das zeitabhängige Mindestladeniveau ein Rückspeisen von Strom mittels der Steuereinrichtung unterbunden wird). Die Ermittlung des Lade-und-Rückspeise-Zeitablaufs kann neben dem geplanten Nutzungsprofil auch weitere Randbedingungen berücksichtigen, wie etwa ein Absolut-Mindestladeniveau (d. h. ein Ladeniveau des Akkus 3, unterhalb dessen eine Rückspeisung in jedem Fall unterbunden wird) oder Grenzwerte für Strompreise, oberhalb derer kein Laden des Akkus 3 bzw. unterhalb derer kein Rückspeisen von Strom aus dem Akku 3 erfolgt, wobei diese Randbedingungen z. B. ebenfalls mittels der Steuerparameter-Daten bereitgestellt sein können.
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Die Steuereinrichtung 15 ist gemäß 1 an ein externes Kommunikationsnetz 19 angebunden und zum bidirektionalen Datenaustausch mit dem Kommunikationsnetz 19 ausgebildet, wobei das Kommunikationsnetz 19 das Internet 19 ist. Gemäß der Ausführungsform nach 1 ist die Steuereinrichtung 15 mittels einer drahtlosen Datenverbindung, hier etwa mittels einer WLAN-Verbindung, an das Internet 19 angebunden. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung 15 derart eingerichtet, dass die Stromübertragungseinrichtung 11 von ihr unter Einbeziehung von über das Kommunikationsnetz 19 empfangenen Daten angesteuert wird.
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Insbesondere ist die Steuereinrichtung 15 zum Abrufen und Empfangen von Lastzustands-Daten (die den Lastzustand des Versorgungsnetzes 9 kennzeichnen) über das Kommunikationsnetz 19 eingerichtet und derart eingerichtet, dass von ihr die Stromübertragungseinrichtung 11 nur dann in den Rückspeise-Modus versetzt wird, wenn (neben den weiteren durch die Steuerparameter-Daten bestimmten Voraussetzungen) im Versorgungsnetz 9 ein Lastüberschuss vorliegt, und dass von ihr die Stromübertragungseinrichtung 11 nur dann in den Lade-Modus versetzt wird, wenn (neben den weiteren durch die Steuerparameter-Daten bestimmten Voraussetzungen) im Versorgungsnetz 9 ein Lastdefizit vorliegt. Da ein Lastüberschuss zumeist auch mit einem höheren Strompreis einhergeht als ein Lastdefizit, kann mittels dieser Regelung sowohl ein Stabilisieren des Versorgungsnetzes 9 als auch eine Gewinnschöpfung für den Nutzer des Elektrofahrzeugs 1 erfolgen.
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Gemäß 1 steht die Steuereinrichtung 15 über das Kommunikationsnetz 19 in Datenverbindung mit einem mittels der Steuerparameter-Daten vorgegebenen Smartmeter 21 und ist derart eingerichtet, dass von ihr Daten bezüglich der Strombilanz des Elektrofahrzeugs 1 (z. B. die aus dem Versorgungsnetz 9 entnommenen und die in das Versorgungsnetz 9 rückgespeisten Strommengen zusammen mit den jeweiligen Entnahme- bzw. Rückspeise-Zeiten) an den Smartmeter 21 übermittelt werden. Somit kann eine Abrechnung der Strombilanz auf einfache Art und Weise unabhängig von den jeweiligen Standorten des Elektrofahrzeugs 1 über den Smartmeter 21 erfolgen.
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Gemäß der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die Eingabevorrichtung 17 eine externe (d. h. nicht einen Bestandteil des Elektrofahrzeugs 1 bildende) Eingabevorrichtung, die zum Eingeben der Steuerparameter-Daten (z. B. durch einen Nutzer des Elektrofahrzeugs 1) und drahtlosen Übertragen der Steuerparameter-Daten mittels einer Funkverbindung an die Empfangseinrichtung 13 ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Eingabevorrichtung 17 auch zum Übertragen der Steuerparameter-Daten über das Kommunikationsnetz 19 an die Empfangseinrichtung 13 ausgebildet sein.
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Die Kopplungsvorrichtung 7 weist ferner eine Datenübertragungseinrichtung 23 auf, die zum Übertragen von Daten (hier: mittels einer Funkverbindung) an die Eingabevorrichtung 17 ausgebildet ist. Die somit ermöglichte bidirektionale Kommunikation zwischen der Eingabevorrichtung 17 und der Kopplungsvorrichtung 7 ermöglicht eine Fernabfrage des aktuellen Ladeniveaus des Akkumulators 3, der aktuell vorliegenden Nutzungsprofile und des auf Basis derselben festgelegten Lade-und-Rückspeise-Zeitablaufs seitens der Eingabevorrichtung 17 und eine Fernanpassung dieser Parameter mittels Übermittlung entsprechender Anpassungsdaten an die Kopplungsvorrichtung 7. Die Datenübertragungseinrichtung 23 kann auch integral mit der Empfangseinrichtung 13 ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrofahrzeug
- 3
- elektrischer Speicher/Akkumulator
- 5
- elektrischer Fahrmotor
- 7
- Kopplungsvorrichtung
- 9
- elektrisches Versorgungsnetz
- 11
- Stromübertragungseinrichtung
- 13
- Empfangseinrichtung
- 15
- Steuereinrichtung
- 17
- Eingabevorrichtung
- 19
- Kommunikationsnetz/Internet
- 21
- Smartmeter
- 23
- Datenübertragungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/135043 A2 [0003]
- DE 102009038033 A1 [0003]
