DE102012021827A1

DE102012021827A1 - System zur Be- und Entladung von Energiespeichern

Info

Publication number: DE102012021827A1
Application number: DE201210021827
Authority: DE
Inventors: Volker Schmidt; Christoph Bunte
Original assignee: Individual
Current assignee: EOn SE
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-08

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein System (1) zur Be- und Entladung von mindestens einem Energiespeicher (4) vorgestellt. Die dazu notwendige Energie wird aus einem öffentlichen Stromversorgungsnetz (2) zur Verfügung gestellt, deren Steuerung durch Vorgaben des Anwenders des Systems (1) bestimmt wird. Dabei ist es vorteilhaft, die Lade- bzw. Entladeintervalle (Δt) so zu bestimmen, das der Lade- und Entladevorgang des Energiespeichers (4) in Zeiten durchgeführt wird, in denen die Strompreise vergleichsweise gering sind. Die Vorgaben des Anwenders (16) werden interaktiv mit mindestens einer geeigneten Einrichtung, wie beispielsweise einem iPhone, über das Inter/Intranet (3) eingegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem System zur Be- und Entladung von Energiespeichern, insbesondere mit der zeitlichen Be- und Entladung von Automobilbatterien, die an das öffentliche Stromversorgungsnetz angeschlossen werden.
Derartige Systeme sind im Stand der Technik aus der DE 10 2011 007 690 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren beschrieben, mit dem von einer Ladestation elektrische Energie in einen Energiespeicher eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs eingespeist wird. Das elektrisch betriebene Fahrzeug weist eine Einrichtung zur Initialisierung des Ladevorgangs auf. Gleichzeitig kann eine Höchstgrenze einer Ladegebühr und/oder Ladedauer vorgegeben werden, so dass der Ladevorgang bei Erreichen dieser Höchstgrenze beendet wird.
Ferner ist im Stand der Technik ein Verfahren zum dezentralen Energiemanagement für Ladestationen für Elektrofahrzeuge aus der DE 10 2011 087 407 A1 bekannt geworden. Dieses dezentrale Verfahren sieht eine Mehrzahl von Ladestationen vor, die an beliebigen Orten wie Garagen, öffentlichen Parkplätzen oder Firmenparkplätzen aufgestellt sind. Ein dort so genanntes Aufteilungsmodul nimmt im Betrieb der Ladestationen eine Vielzahl von Daten auf, die u. a. Auskunft über die Prozesszustände der Ladestationen geben, z. B. über den aktuellen Speicherfüllstand eines Elektrofahrzeugs, die der Besitzer der Ladestation an den jeweiligen Energieversorger, mit dem er vertraglich verbunden ist, weiterleitet. Die so gesammelten Daten über die Prozesszustände der jeweiligen Ladestationen werden dann einem Datenverdichtungssystem zugeführt, das die Daten nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet und entsprechende Maßnahmen zur optimalen Netzauslastung einleitet.
Ein Nachteil der im Stand der Technik bekannt gewordenen Verfahren zur optimalen Auslastung der öffentlichen Stromversorgungsnetze wird darin gesehen, dass in der Praxis eine große Vielzahl von kompletten Ladestationen an den vorbestimmten Orten aufgestellt sein müssen, was für den Anwender, also den Verbraucher, einerseits zu kostenintensiv und andererseits zu aufwendig im Datenmanagement ist. Weiterhin wird es als nachteilig an den bekannten Verfahren empfunden, dass die Ladestationen in ihrer bisherigen Baugröße zu umfangreich sind und darüber hinaus eine kostengenerierende zusätzliche Montage erforderlich machen.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schwierigkeiten im Stand der Technik zu überwinden und ein einfaches System zum Be- und Endladen von mobilen Energiespeichern, z. B. einer Automobil-Elektromobilbatterie, mit einfachen Mitteln zu gewährleisten und Zeitintervalle zum Laden eines Energiespeichers zu nutzen, in denen die zur Verfügung stehende Energie kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist das System zur Ladung und Entladung von mindestens einem Energiespeicher, z. B. Elektromobilbatterie, mit einer Netzanbindung an das öffentliche Stromversorgungsnetz und mindestens einer Schnittstelle zum Inter-/Intranet und mindestens einer ersten Einheit, in der die Schnittstelle und ein Stromanschluss an das Stromversorgungsnetz angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Einheit in der mindestens eine Internetadresse und mindestens eine vorprogrammierte Applikation und mindestens eine Lade- und Entladeeinrichtung mit Internetzugang und Stromanschluss angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird darin gesehen, dass mit der Applikation Vorgaben eingestellt werden, die in vertraglichen Bestimmungen festgelegt sind und Daten zum individuellen Profil eingesehen und eingestellt werden.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das Eingabefeld zur Einstellung der Vorgaben in einer vorinstallierten Einrichtung, z. B. Navigationsgerät, Smartphone integriert ist.
Vorteilhaft ist es auch, dass jeder einzelne Energiespeicher mindestens eine Einrichtung aufweist, die den Lade- bzw. Entladezustand des mindestens einen Energiespeichers bestimmt und dazu entsprechende digitale Daten erzeugt.
Weiterhin weist das System den Vorteil auf, dass die programmierten Vorgaben in einem zentralen Speicher abgelegt sind, die ein individuelles Profil des Anwenders definieren.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das individuelle Profil des Anwenders über das Internet und/oder direkt am zentralen Server, der mindestens einen zentralen Datenspeicher aufweist, jederzeit einsehbar und veränderbar ist.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, dass sowohl der Stromanschluss als auch der Anschluss für das Internet in der ersten Einheit (Stecker) und/oder der zweiten Einheit (Steckdose) integriert ist.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass der Netzbetreiber/Netzanbieter des öffentlichen Stromversorgungsnetzes nach vorangegangenen Vorgaben den mindestens einen Energiespeicher bis zu einer vorgegebenen Speicherkapazität, z. B. 50%, entlädt und diese Energieentnahme vergütet.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mittels der vorgegebenen Applikation via Internet die Lade- und Entladeintervalle festzulegen sind.
Vorteilhaft ist es ferner, dass eine zentrale Schaltstation, die die individuellen Lade- bzw. Entladeanschlüsse steuert und mit dem öffentlichen Stromnetz zu vorbestimmten Zeiten verbindet oder trennt.
Günstig ist es auch, dass jeder individuelle Energiespeicher mindestens eine Lade- und Entladeeinrichtung (Entnahmeeinrichtung) aufweist, die mit dem Internetanschluss in Verbindung steht.
Einen besonderen Vorteil stellt es dar, dass mindestens eine zentrale Schaltstation mit Netzwerkanbindung und Internetanschluss, wobei die Schaltstation mindestens eine Einheit mit Stromanschluss in Abhängigkeit vorbestimmter vertraglich geregelter Vorgaben steuert.
Weiterhin wird es als vorteilhaft angesehen, dass die Schaltstation eine Steuereinheit aufweist, die den mindestens einen Parkplatz (A) mit mindestens einer ersten Einheit (Stecker/Steckdose) ansteuert.
Als vorteilhaft ist es ferner zu werten, dass mindestens ein Ladekabel mit mindestens einer ersten Einheit (Integralstecker) an jedem Parkplatz (A, B, C, ...) angeordnet ist, wobei das Ladekabel entweder mit einer Schaltstation auf dem individuellen Parkplatz (A, B, C, ...) und/oder direkt mit dem öffentlichen Netz und dem Internet verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach dem das System arbeitet ist durch nachfolgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

– Ankoppeln des mindestens einen Energiespeichers an das öffentliche Stromversorgungsnetz mittels einer ersten und zweiten Einheit in denen jeweils eine komplementäre Schnittstelle integriert ist;
– Festlegen und/oder Einstellen des Lade- und/oder Entladezustands des mindestens einen Energiespeichers;
– Festlegen und/oder Einstellen der Lade- bzw. Entladezeiten (Δt), wobei Δt das Zeitintervall zwischen den Anfangspunkten (ts) und dem Endzeitpunkt (te) darstellt.

Dabei ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Energieverbraucher, z. B. dem Besitzer des mindestens einen Energiespeichers und dem Stromanbieter/Stromversorger ein Vertrag geschlossen wird, in dem die Stromversorgung und die Stromlieferung aus bzw. in das öffentliche Stromnetz geregelt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen, sowie der Detailbeschreibung zu entnehmen.
Im nun Folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
1 eine schematische Blockdarstellung des erfindungsgemäßen Systems (1);
2 eine schematische Darstellung des System (1), in dem eine Vielzahl von separaten Parkplätzen (A, B, ...) mit einer Mehrzahl an Stellplätzen (22) für Automobile (21) gezeigt sind;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Parkplatz (A) und einer zentralen Ladestation (17), der eine beliebige Mehrzahl von Stellplätzen zugeordnet ist.
Die 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Systems 1, das sowohl mit dem öffentlichen Stromversorgungsnetz 2 als auch mit dem Internet 3 oder einem vergleichbaren Intranet in Verbindung steht. Mit diesem System können individuelle Energiespeicher 4, z. B. eine Batterie eines Elektroautomobils, aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz 2 nach zu bestimmenden Vorgaben be- und entladen werden. Das Gesamtsystem besteht aus mindestens einem Teilsystem, das an einem vorbestimmten beliebigen Ort angeordnet sein kann, z. B. auf einem öffentlich zugänglichen Parkplatz (A), der mindestens einen lösbaren Steckkontakt 7 und mindestens eine Schnittstelle 5 zum Inter-/Intranet aufweist, die sowohl eine drahtlose als auch drahtgebundene Verbindung zum Internet/Intranet 3 und ggf. zu einem zentralen Server, hier nicht gezeigt, des entsprechenden Energieversorgers oder Netzbetreibers aufweist. In einer Ausführungsvariante sind beide Kontakteinrichtungen 5, 7 in einem geeigneten Gehäuse 6 in Form einer Steckdose oder Steckers angeordnet. Mit dem Anwender des Systems 1 und Energieversorgungsunternehmen wurde ein Vertrag geschlossen, in dem die gegenseitigen Liefer- und Entnahmebedingungen von Energie aus bzw. in das öffentliche Stromversorgungsnetz 2 geregelt sind. Dabei ist z. B. vorgesehen, dass der Netzanbieter/Stromanbieter des öffentlichen Netzes 2 sowohl Strom in den Energiespeicher 4 einspeisen kann, also die Batterie laden kann, als auch aus diesem Energiespeicher 4 Strom bis zu einem bestimmten Entladezustand, z. B. 50%, entnehmen kann. Bei diesem Vorgang werden die ein- und ausgehenden Energiemengen mit einem geeigneten Messgerät gemessen, wonach die entsprechenden Kosten jeweils berechnet werden. Auch werden die Lade- bzw. Entladeintervalle Δt vom Anwender 16 des Systems 1 bestimmt und festgelegt, was in der Regel über das Internet 3 per Telefon (Festnetz/Mobil) durchgeführt wird. Auch werden die Geschwindigkeiten, in denen der Energiespeicher 4 voll beladen sein soll, flexible vom Anwender 16 auf dem Server des Systems festgelegt, woraus sich ergibt, dass die Ladeströme nicht konstant sind, sondern von der jeweiligen Lade- bzw. Entladegeschwindigkeit abhängen, die von einem Onboard-Steuergerät gesteuert wird, das das TCP/IP-Protokoll unterstützt. Jeder Anwender 16 oder Besitzer eines individuellen Energiespeichers 4 weist eine IP-Adresse 10 auf, die bei jedem Lade- bzw- Entladevorgang auf dem Server des Systems 1 registriert wird und in das entsprechende Protokoll mit aufzunehmen ist. Ferner verfügt jeder Anwender 16 über eine spezielle Applikation (App) 12, mit der interaktiv die Vorgaben des Anwenders in das System eingegeben und überprüft werden können, z. B. der Ladezustand des Energiespeichers. Eine derartige Applikation kann u. a. auch in einem handelsüblichen Navigationsgerät angeordnet sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Lade- bzw. Entladeeinrichtung 7 und die Steckkontakte zur Erkennung der IP-Adresse 10 zusammen in einer zweiten Einheit 9, z. B. einem Steckergehäuse, angeordnet sind. Ferner weist das System 1 eine Lade- und Entladeeinheit 11 auf, die von der Steuereinheit 8 angesteuert wird, so dass der Energiespeicher 4 entweder be- oder entladen wird. Der größte Verbraucher 20 der gespeicherten Energie ist bei einem Elektromobil der Antriebsmotor, sowie die Antriebe für Fensterheber, Lüftung usw. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich zwischen dem Stromversorgungsnetz 2 und der mindestens einen Schnittstelle 5 zum Internet 2 und dem Anwender 16 an einem beliebigen Ort (A), z. B. einem Parkplatz, eine zentrale Schaltstation 17, in der mindestens eine Steuereinheit 8' angeordnet ist, die die individuellen Lade- und Entladeströme an den jeweiligen Schnittstellen 6, 9 regelt. Diese zentrale Schaltstation 17 kann auch für eine Mehrzahl von Parkplätzen (A, B, C, ...) vorgesehen sein, was u. U. das gesamte System 1 vereinfacht.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Systems 1 mit einer Mehrzahl von einzelnen Parkplätzen/A, B, C, ...) für Automobile 21, die auf einer Vielzahl von individuellen Stellplätzen 22 abgestellt sind. Hierbei sind die einzelnen Parkplätze (A, B, C, ...) mit dem öffentlichen Stromversorgungsnetz 2 verbunden. Ebenso weist jeder Parkplatz einen Inter- bzw. Intranetzugang 23 zum Inter-/Intranet 2 auf, der parallel jedem individuellen Stellplatz zugeführt ist. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel verfügt jeder individuelle Stellplatz 22 über eine erste Einheit 6, in der sowohl die entsprechende Schnittstelle für die Stromversorgung 7 als auch eine Schnittstellen 5 für das Inter-/Intranet 2 angeordnet ist. Alle Parkplätze zusammen bilden das System 1, das sich aus Netzbetreibern und einer Mehrzahl einzelner Parkplätze zusammensetzt.
Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Parkplatz (A), auf dem eine Vielzahl individueller Stellplätze 22 angeordnet ist. Das Besondere an diesem Ausführungsbeispiel ist, dass nicht jeder individuelle Stellplatz 22 eine erste Steuereinrichtung aufweist, sondern eine zentrale Steuereinheit 8' vorgesehen ist, die alle einzelnen Stellplätze 22 mit Energie und die zugehörigen Schnittstellen 5 für das Inter-/Intranet 2 mit Daten versorgt, wobei die Lade- bzw. Entladeeinheiten 11 separat am jeweiligen Stellplatz 22 angeordnet sind. Dabei ist jeder Stellplatz 22 mit einem Lade- und Kommunikationskabel 24 ausgerüstet, das die Verbindung zwischen Stellplatz-Steckeinrichtung und Elektroautomobil herstellt. Die einzelnen Steckdosen 25 werden dabei von der Steuereinheit 18 angesteuert und mit Strom versorgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011007690 A1 [0002]
DE 102011087407 A1 [0003]

Claims

System (1) zur Ladung und Entladung von mindestens einem Energiespeicher (4), z. B. Elektromobilbatterie, mit einer Netzanbindung an das öffentliche Stromversorgungsnetz (2) und mindestens einer Schnittstelle (5) zum Inter-/Intranet (3) und mindestens einer ersten Einheit (6), in der die Schnittstelle (5) und ein Stromanschluss (7) an das Stromversorgungsnetz (2) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens eine zweite Einheit (9) in der mindestens eine Internetadresse (10) und mindestens eine vorprogrammierte Applikation (12) und mindestens eine Lade- und Entladeeinrichtung (11) mit Internetzugang und Stromanschluss (7) angeordnet ist.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Applikation (12) Vorgaben eingestellt werden, die in vertraglichen Bestimmungen festgelegt sind und Daten zum individuellen Profil eingesehen und eingestellt werden.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabefeld (13) zur Einstellung der Vorgaben in einer vorinstallierten Einrichtung, z. B. Navi, Smartphone integriert ist.
System (1) nach Anspruch 1, wobei jeder einzelne Energiespeicher (4) mindestens eine Einrichtung (11) aufweist, die den Lade- bzw. Entladevorgang des mindestens einen Energiespeichers (4) bestimmt und dazu entsprechende digitale Daten erzeugt.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die programmierten Vorgaben in einem zentralen Speicher (15) abgelegt sind, die ein individuelles Profil des Anwenders (16) definieren.
System (1) nach einem der vorangegangenen, dadurch gekennzeichnet, dass das individuelle Profil des Anwenders (16) über das Internet (3) und/oder direkt am zentralen Server (19), der mindestens einen zentralen Datenspeicher (15) aufweist, jederzeit einsehbar und veränderbar ist.
System (1) nach Anspruch 1, wobei sowohl der Stromanschluss (7) als auch der Anschluss (5) für das Internet (3) in der ersten Einheit (6) (Stecker) und/oder der zweiten Einheit (9) (Stechdose) integriert ist.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzbetreiber/Netzanbieter des öffentlichen Stromversorgungsnetzes (2) nach vorangegangenen Vorgaben den mindestens einen Energiespeicher (4) bis zu einer vorgegebenen Speicherkapazität, z. B. 50%, entlädt und diese Energieentnahme vergütet.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mittels der vorgegebenen Applikation (12) via Internet (3) die Lade- und Entladezeiten festzulegen sind.
System (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, eine zentrale Schaltstation (17), die die individuellen Lade- bzw. Entladeanschlüsse (6) steuert und so mit dem öffentlichen Stromnetz (2) zu vorbestimmten Zeiten verbindet oder trennt.
System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder individuelle Energiespeicher (4) mindestens eine Lade- und Entladeeinrichtung (11) aufweist, die mit dem Internetanschluss (5) in Verbindung steht.
System (1) zur Ladung und Entladung von mindestens einem Energiespeicher (4), z. B. Elektromobilbatterie, mit einer Netzanbindung an das öffentliche Stromversorgungsnetz (2) und mindestens einer Schnittstelle (5) zum Internet (3) und mindestens einer ersten Einheit (6), in der die Schnittstelle (6) und ein Stromanschluss (7) an das Stromversorgungsnetz (2) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens eine zentrale Schaltstation (17) mit Netzwerkanbindung und Internetanschluss (6), wobei die Schaltstation (17) mindestens eine Einheit (6) mit Stromanschluss (7) in Abhängigkeit vorbestimmter vertraglich geregelter Vorgaben steuert.
System (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstation (17) eine Steuereinheit (8') aufweist, die den mindestens einen Parkplatz (A) mit mindestens einer ersten Einheit (6) (Stecker/Steckdose) ansteuert.
System (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ladekabel mit mindestens einer ersten Einheit (6) (Integralstecker) an jedem Parkplatz (A, B, C, ...) angeordnet ist, wobei das Ladekabel entweder mit der Schaltstation (17) auf dem individuellen Parkplatz (A, B, C, ...) und/oder direkt mit dem öffentlichen Netz (2) und dem Internet (3) verbunden ist.
Verfahren zur Ladung und Entladung von mindestens einem Energiespeicher (4), z. B. Elektromobilbatterie, mit einer Netzanbindung an das öffentliche Stromversorgungsnetz (2), das durch mindestens einen Stromanbieter gespeist wird und mit einem Internetanschluss (5) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Ankoppeln des mindestens einen Energiespeichers (4) an das öffentliche Stromversorgungsnetz (4) mittels einer ersten und zweiten Einheit (6, 9) in denen jeweils mindestens eine Schnittstelle (5, 5') integriert ist; – Festlegen und/oder Einstellen des Lade- und/oder Entladezustands des mindestens einen Energiespeichers (4); – Festlegen und/oder Einstellen der Lade- bzw. Entladezeiten (Δt), wobei Δt das Zeitintervall zwischen den Anfangspunkten (ts) und dem Endzeitpunkt (te) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Energieverbraucher (20), z. B. dem Besitzer des mindestens einen Energiespeichers (4) und dem Stromanbieter/Stromversorger ein Vertrag geschlossen wird, in dem die Stromversorgung und die Stromlieferung aus bzw. in das öffentliche Stromversorgungsnetz (2) geregelt ist.