DE102013002078A1 - Method for charging battery of e.g. fully electrically driven vehicle, involves considering user requirements, boundary conditions and amount of electrical solar energy during determination and adjustment of loading profiles - Google Patents

Method for charging battery of e.g. fully electrically driven vehicle, involves considering user requirements, boundary conditions and amount of electrical solar energy during determination and adjustment of loading profiles Download PDF

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Tim Schlüsener
Diana Zimmer
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Abstract

The method involves coupling an electrical energy storage unit (3) of a vehicle (4) with a charging device (5). Loading profiles (LP1-LPn) are determined and adjusted based on user requirements and boundary conditions i.e. predetemined departure time. The energy storage unit is charged with electrical solar energy produced from solar radiation of a solar system (8) of the charging device. The user requirements, the boundary conditions and an amount of the electrical solar energy are considered during determination and adjustment of the loading profiles. An independent claim is also included for a device for charging an electrical energy storage unit of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher mit einer Ladevorrichtung gekoppelt und zumindest ein Ladeprofil in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelt und eingestellt wird.The invention relates to a method for charging an electrical energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device is coupled to a charging device and at least one charging profile is determined and adjusted as a function of user specifications and boundary conditions.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher mit einer Ladevorrichtung koppelbar ist und zumindest ein Ladeprofil in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelbar und einstellbar ist.The invention further relates to a device for charging an electrical energy storage device of a vehicle, wherein the energy storage device can be coupled to a charging device and at least one charging profile can be determined and set as a function of user specifications and boundary conditions.

Aus der DE 10 2011 008 674 A1 ist ein Verfahren zum Aufladen einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie bekannt, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mit einem Stromanschluss einer Aufladestation verbunden ist. In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Kommunikationsverbindung zwischen einer Lastmanagementeinheit und einer Steuereinheit des mit dem Stromanschluss verbundenen Fahrzeuges aufgebaut. In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Fahrzeugidentifikation an die Lastmanagementeinheit über die Kommunikationsverbindung übermittelt, bevor in einem dritten Verfahrensschritt abrufbare Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit an die Steuereinheit übermittelt werden, wobei zusammen mit den abrufbaren Ladeleistungen Preissignale zu den abrufbaren Ladeleistungen durch die Lastmanagementeinheit an die Steuereinheit übermittelt werden. In einem vierten Verfahrensschritt wird eine von der Steuereinheit bestimmte Ladekurve an die Lastmanagementeinheit übermittelt und in einem fünften Verfahrensschritt wird der von der Steuereinheit angeforderte, der Ladekurve entsprechende Leistungsverlauf am Stromanschluss bereitgestellt.From the DE 10 2011 008 674 A1 For example, a method for charging a vehicle-mounted battery is known, wherein the vehicle is connected to a power connector of a charging station for charging the battery. In a first method step, a communication connection is established between a load management unit and a control unit of the vehicle connected to the power connection. In a second method step, a vehicle identification is transmitted to the load management unit via the communication link, before in a third step retrievable charging powers are transmitted by the load management unit to the control unit, being transmitted together with the retrievable charging power price signals to the retrievable charging power through the load management unit to the control unit , In a fourth method step, a charging curve determined by the control unit is transmitted to the load management unit, and in a fifth method step, the power curve required by the control unit and corresponding to the charging curve is made available at the power connection.

Weiterhin ist aus der DE 10 2011 008 675 A1 Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs bekannt, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mit einer Aufladestation verbunden ist. Dabei werden fahrzeugseitig ein erstes Ladeprofil in Abhängigkeit einer maximalen Nennleistung der Aufladestation, ein Startladezustand, ein Zielladezustand und eine vorgegebene Ladezeitspanne ermittelt. Weiterhin wird fahrzeugsseitig überprüft, ob der Zielladezustand in der vorgegebenen Ladezeitspanne erreicht werden kann.Furthermore, from the DE 10 2011 008 675 A1 A method for charging a battery of a vehicle is known, wherein the vehicle for charging the battery is connected to a charging station. In this case, a first charging profile in dependence on a maximum nominal power of the charging station, a starting charge state, a Zielladezustand and a predetermined charging period are determined on the vehicle side. Furthermore, it is checked on the vehicle side, whether the Zielladezustand can be achieved in the predetermined charging period.

Auch die DE 10 2011 008 676 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufladen von Batterien in Fahrzeugen unter Verwendung eines Systems mit einer Mehrzahl von Ladegeräten, die jeweils in einem zugeordneten Fahrzeug zum Aufladen einer Batterie des jeweiligen Fahrzeuges angeordnet sind. Fahrzeugseitig werden mittels der Lagegeräte Ladeprofile für die aufzuladenden Batterien ermittelt und an eine Lastmanagementeinheit übermittelt. Anhand der übermittelten Ladeprofile wird eine Leistungsverteilung an die Fahrzeuge ermittelt. Ferner wird fahrzeugseitig zusätzlich eine zum Aufladen der jeweiligen Batterie zur Verfügung stehende Netzleistung ermittelt und zusammen mit den Ladeprofilen an die Lastmanagementeinheit übermittelt, mittels welcher anhand der übermittelten Ladeprofile und der zur Verfügung stehenden Netzleistung eine Leistungsverteilung an das jeweilige Fahrzeug ermittelt wird.Also the DE 10 2011 008 676 A1 describes a method for charging batteries in vehicles using a system with a plurality of chargers, each arranged in an associated vehicle for charging a battery of the respective vehicle. On the vehicle side, charging systems for the batteries to be charged are determined by means of the position devices and transmitted to a load management unit. Based on the transmitted charging profiles, a power distribution to the vehicles is determined. Furthermore, on the vehicle side additionally a network power available for charging the respective battery is determined and transmitted together with the charging profiles to the load management unit, by means of which a power distribution to the respective vehicle is determined on the basis of the transmitted charging profiles and the available network power.

Alle drei genannten Verfahren sind zur Steuerung der elektrischen Ladeleistung für die Ladung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen, wobei mittels der Verfahren aus Vorgaben eines Fahrzeugnutzers, aus technischen Randbedingungen am jeweiligen Ladeanschluss und aus kaufmännischen Randbedingungen ein Ladeprofil oder mehrere Ladeprofile ermittelt werden. Vorgaben des Fahrzeugnutzers sind hierbei der gewünschte Ladezustand und eine gewünschte Ladezeit. Technische Randbedingungen am Ladeanschluss sind eine maximale Ladeleistung des Ladeanschlusses und im Falle mehrerer Ladeanschlüsse eine aktuelle Verteilung der elektrischen Leistung eines Hauptanschlusses auf an mehreren Ladeanschlüssen angeschlossene Fahrzeuge. Kaufmännische Randbedingungen sind unterschiedliche Ladetarife, wie beispielsweise Schnellladetarife und Kundentarife.All three mentioned methods are intended for controlling the electric charging power for the charging of electrically driven vehicles, wherein a charging profile or a plurality of charging profiles are determined by means of the method from the specifications of a vehicle user, from technical boundary conditions at the respective charging connection and from commercial boundary conditions. Specifications of the vehicle user here are the desired state of charge and a desired charging time. Technical boundary conditions at the charging connection are a maximum charging power of the charging connection and, in the case of several charging connections, a current distribution of the electrical power of a main connection to vehicles connected to several charging connections. Commercial boundary conditions are different charging tariffs, such as fast-charge tariffs and customer tariffs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method and an improved device for charging an electrical energy storage of a vehicle.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the features specified in claim 1 and in terms of the device by the features specified in claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs wird der Energiespeicher mit einer Ladevorrichtung gekoppelt und zumindest ein Ladeprofil wird in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelt und eingestellt.In a method for charging an electrical energy store of a vehicle, the energy store is coupled to a charging device, and at least one charging profile is determined and adjusted as a function of user specifications and boundary conditions.

Erfindungsgemäß wird der Energiespeicher zumindest mit mittels einer Solaranlage der Ladevorrichtung aus solarer Strahlung erzeugter elektrischer Solarenergie geladen, wobei bei der Ermittlung und Einstellung des Ladeprofils zumindest eine vom Nutzer vorgegebene Abfahrtszeit und als Randbedingung eine verfügbare Menge der Solarenergie berücksichtigt werden.According to the invention, the energy store is charged at least with solar energy generated by means of a solar system of the charging device from solar radiation, wherein in the determination and adjustment of the charging profile at least one user specified departure time and as Conditional on an available amount of solar energy.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine optimale Nutzung der Solarenergie in Abhängigkeit der vorgegebenen Abfahrtszeit und somit der zur Verfügung stehenden Ladezeit. Dadurch ist eine Aufladung der Energiespeichers mit einem großen Anteil von elektrischer Energie möglich, bei deren Herstellung eine Schadstoffemission minimiert ist.The inventive method allows in a particularly advantageous manner, an optimal use of solar energy as a function of the predetermined departure time and thus the available charging time. This makes it possible to charge the energy store with a large proportion of electrical energy, in the production of which pollutant emission is minimized.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems mit einer Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, 1 1 is a schematic illustration of a first exemplary embodiment of a system having a device for charging an electrical energy store of a vehicle;

2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Systems mit einer Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, 2 schematically a second embodiment of a system with a device for charging an electrical energy storage of a vehicle,

3 schematisch ein erstes Ladeprofil zum Aufladen des Energiespeichers, 3 schematically a first charging profile for charging the energy storage,

4 schematisch ein zweites Ladeprofil zum Aufladen des Energiespeichers, 4 schematically a second charging profile for charging the energy storage,

5 schematisch ein drittes Ladeprofil zum Aufladen des Energiespeichers, und 5 schematically a third charging profile for charging the energy storage, and

6 schematisch ein viertes Ladeprofil zum Aufladen des Energiespeichers. 6 schematically a fourth charging profile for charging the energy storage.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems 1 mit einer Vorrichtung 2 zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 3 eines Fahrzeugs 4 zur Realisierung eines so genannten Backend-basierten Ansatzes dargestellt. Bei dem Fahrzeug 4 handelt es sich insbesondere um ein vollständig elektrisch betriebenes Fahrzeug 4 oder um ein Hybridfahrzeug.In 1 is a first embodiment of a system 1 with a device 2 for charging an electrical energy storage 3 of a vehicle 4 presented for the realization of a so-called backend-based approach. In the vehicle 4 it is in particular a fully electrically powered vehicle 4 or a hybrid vehicle.

Die Vorrichtung 2 umfasst eine Ladevorrichtung 5 mit einem Ladeanschluss 6. Der Energiespeicher 3 des Fahrzeugs 4 ist mittels eines Ladekabels 7 mit dem Ladeanschluss 6 elektrisch koppelbar. Dabei ist das Ladekabel 7 beispielsweise als so genanntes Mode-2-Ladekabel ausgebildet und mit einem als Schutzkontakt-Steckdose ausgebildeten Ladeanschluss 6 gekoppelt. Alternativ kann es sich bei dem Ladeanschluss 6 auch um eine so genannte Wallbox handeln, welche vorzugsweise eine Verbindung zu einem überregionalen Netzwerk 15, im Allgemeinen auch als Internet bezeichnet, aufweist. Leistungsvorgaben werden über das Ladekabel 7 mittels eines pulsweitenmodulierten Signals kommuniziert. Ferner sind auch abweichende Ausbildungen des Ladeanschlusses 6 und Ladekabels 7 möglich.The device 2 includes a charging device 5 with a charging port 6 , The energy storage 3 of the vehicle 4 is by means of a charging cable 7 with the charging port 6 electrically coupled. Here is the charging cable 7 For example, designed as a so-called Mode 2 charging cable and formed with a trained as a protective contact socket charging port 6 coupled. Alternatively, it may be at the charging port 6 also act as a so-called wallbox, which preferably connects to a supraregional network 15 , also commonly referred to as the Internet. Performance specifications are via the charging cable 7 communicates by means of a pulse width modulated signal. Furthermore, there are also different configurations of the charging port 6 and charging cables 7 possible.

Der Ladeanschluss 6 ist weiterhin mit einer Solaranlage 8 gekoppelt, mittels welcher aus solarer Strahlung in den 3 bis 6 näher dargestellte elektrische Solarenergie SE in Form einer Gleichspannung erzeugt wird. Zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung ist ein Wechselrichter 9 vorgesehen. Zwischen dem Wechselrichter 9 und dem Ladeanschluss 6 ist ein Solarstromzähler 10.The charging port 6 is still with a solar system 8th coupled, by means of which solar radiation in the 3 to 6 shown in more detail electric solar energy SE is generated in the form of a DC voltage. To convert the DC voltage into an AC voltage is an inverter 9 intended. Between the inverter 9 and the charging port 6 is a solar electricity meter 10 ,

Ferner ist der Ladeanschluss 6 mit einem elektrischen Netz 11, insbesondere einem öffentlichen elektrischen Netz 11, gekoppelt, wobei ein Netzstromzähler 12 zur Erfassung einer aus dem elektrischen Netz 11 abgenommenen Strommenge vorgesehen ist.Further, the charging port 6 with an electrical network 11 , in particular a public electrical network 11 , coupled to a mains electricity meter 12 for detecting one from the electrical network 11 provided amount of electricity is provided.

Zum Aufladen des Energiespeichers 3 des Fahrzeugs 4 wird zumindest ein Ladeprofil LP1 bis LPn in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelt und eingestellt.To charge the energy storage 3 of the vehicle 4 At least one charging profile LP1 to LPn is determined and set as a function of user specifications and boundary conditions.

Hierzu umfasst die Vorrichtung 2 eine Datenverarbeitungseinheit 13, welche mit einer Benutzerschnittstelle 14 gekoppelt ist. Bei der Benutzerschnittstelle 14 handelt es sich beispielsweise um ein Mobiltelefon, insbesondere in Form eines so genannten Smartphones oder Tablet-PCs. Die Benutzerschnittstelle 14 ist zum Datenaustausch mit einem überregionalen Netzwerk 15, im Allgemeinen auch als Internet bezeichnet, gekoppelt.For this purpose, the device comprises 2 a data processing unit 13 which with a user interface 14 is coupled. At the user interface 14 For example, it is a mobile phone, especially in the form of a so-called smartphone or tablet PC. The user interface 14 is for data exchange with a supraregional network 15 , also commonly referred to as the Internet, coupled.

Während des Ladevorgangs des Energiespeichers 3 ist das Fahrzeug 4 über eine Datenverbindung mit der Datenverarbeitungseinheit 13 gekoppelt. Die Datenverbindung wird mittels einer kabellosen und/oder kabelgebundenen Kommunikation, beispielsweise einer so genannten ”Powerline Communication” (kurz: PLC) und/oder einer so genannten ”GSM-Kommunkation”, realisiert.While charging the energy storage 3 is the vehicle 4 via a data connection with the data processing unit 13 coupled. The data connection is realized by means of a wireless and / or wired communication, for example a so-called "Powerline Communication" (in short: PLC) and / or a so-called "GSM communication".

Bei dem so genannten Backend-basierten Ansatz wird davon ausgegangen, dass eine Datenverarbeitung für den insbesondere solaren Ladevorgang des Energiespeichers 3 des Fahrzeugs 4, die Ermittlung des Ladeprofils LP1 bis LPn und eine Steuerung des Ladevorgangs im so genannten Backend, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Datenverarbeitungseinheit 13, erfolgt.In the so-called backend-based approach, it is assumed that a data processing for the particular solar charging of the energy storage 3 of the vehicle 4 , the determination of the charging profile LP1 to LPn and a control of the charging process in the so-called backend, ie in the illustrated embodiment in the data processing unit 13 , he follows.

Basis für die Ermittlung des Ladeprofils LP1 bis LPn ist eine Anreizkurve AK, bei welcher die Kosten für die elektrische Energie über der Zeit t abgetragen sind. Zu deren Berechnung werden aus dem überregionalen Netzwerk 15 empfangene Leistungsdaten der Solaranlage 8 von der Datenverarbeitungseinheit 13 verarbeitet. Hierzu ist ein entsprechender Algorithmus in der Datenverarbeitungseinheit 13 implementiert. Neben den Leistungsdaten der Solaranlage 8 werden vom überregionalen Netzwerk 15 Daten über einen spezifischen Ort sowie eine Ausrichtung der Solaranlage 8 empfangen, welche von einem externen Dienst zur Verfügung gestellt werden. Basis for the determination of the charging profile LP1 to LPn is an incentive curve AK, in which the cost of the electrical energy over the time t are removed. For their calculation are from the supraregional network 15 received performance data of the solar system 8th from the data processing unit 13 processed. For this purpose, a corresponding algorithm in the data processing unit 13 implemented. In addition to the performance data of the solar system 8th be from the supraregional network 15 Data about a specific location and orientation of the solar system 8th received, which are provided by an external service.

Die Leistungsdaten umfassen dabei momentane und prognostizierte Leistungsdaten, welche in einer so genannten in den 3 bis 6 näher dargestellten Solarkurve SK über der Zeit t abgetragen sind. Die prognostizierten Leistungsdaten der Solaranlage 8 werden vorzugsweise anhand des Ortes und der Ausrichtung der Solaranlage 8 sowie anhand einer prognostizierten Beleuchtungsstärke ermittelt, wobei die Beleuchtungsstärke anhand einer Wetterprognose ermittelt wird. Das heißt, die zu erwartende elektrische Leistung der Solaranlage 8 wird unter Berücksichtigung der Parameter der Solaranlage 8 tagesgenau prognostiziert. Aus dieser Berechnung ergibt sich eine Leistungskurve über die Zeit t. Alternativ oder zusätzlich werden die Leistungsdaten aus einer Solarstatistik der Europäischen Kommission oder tagesindividuell direkt von einem Wetterdienst bezogen.The performance data include momentary and predicted performance data, which are in a so-called in the 3 to 6 Solder curve SK shown over the time t are removed. The predicted performance data of the solar system 8th are preferably based on the location and orientation of the solar system 8th and determined based on a predicted illuminance, the illuminance is determined based on a weather forecast. That is, the expected electric power of the solar system 8th is taking into account the parameters of the solar system 8th predicted to the exact day. This calculation results in a power curve over time t. Alternatively or additionally, the performance data are obtained from a solar statistic of the European Commission or on a daily basis directly from a weather service.

Zur Ermittlung der momentanen Leistungsdaten der Solaranlage 8 ist in nicht dargestellter Weise ein so genannter Solar-Logger vorgesehen, welcher mit der Solaranlage 8 gekoppelt ist und in regelmäßigen Abständen aktuelle Leistungsdaten des Wechselrichters 9 erfasst. Zur Verarbeitung dieser vom Solar-Logger erfassten Daten ist zwischen der Solaranlage 8 und der Datenverarbeitungseinheit 13 eine Schnittstelle ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist auch der Solar-Logger eine Kommunikationsschnittstelle zum überregionalen Netzwerk 15 auf, um einen Versand der Momentanwerte der Solaranlage 8 zu ermöglichen.To determine the current performance data of the solar system 8th is provided in a manner not shown, a so-called solar logger, which with the solar system 8th is coupled and at regular intervals current performance data of the inverter 9 detected. To process this data collected by the solar logger is between the solar system 8th and the data processing unit 13 an interface formed. Alternatively or additionally, the solar logger also has a communication interface to the supraregional network 15 on to a shipment of the instantaneous values of the solar system 8th to enable.

Somit wird mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 anhand von aktuellen Wetterdaten und/oder einer Wetterprognose und/oder tageszeitabhängigen Daten einer Beleuchtungsstärke und/oder aktuellen elektrischen Daten der Solaranlage 8 ein zeitabhängiger Verlauf einer erzeugten elektrischen Leistung der Solaranlage 8 ermittelt.Thus, by means of the data processing unit 13 based on current weather data and / or a weather forecast and / or time of day-dependent data of a lighting level and / or current electrical data of the solar system 8th a time-dependent course of a generated electrical power of the solar system 8th determined.

Weiterhin werden zur Ermittlung der Anreizkurve AK mittels der Benutzerschnittstelle 14 durch den Nutzer vorgegebene Nutzervorgaben von der Datenverarbeitungseinheit 13 verarbeitet. Hierzu ist ebenfalls der in der Datenverarbeitungseinheit 13 implementierte Algorithmus vorgesehen. Die Nutzervorgaben umfassen dabei zumindest gewünschte Abfahrtszeit, zu welcher der Energiespeicher 3 vollständig oder zu einem ebenfalls mittels der Benutzerschnittstelle 14 vorgebbaren Grad geladen sein soll. Zusätzlich kann der Nutzer auswählen, ob er eine sofortige Ladung des Energiespeichers 3 wünscht.Furthermore, to determine the incentive curve AK by means of the user interface 14 by the user predetermined user preferences from the data processing unit 13 processed. This is also the case in the data processing unit 13 implemented algorithm provided. The user specifications include at least desired departure time, to which the energy storage 3 completely or to one also by means of the user interface 14 should be loaded to a specifiable degree. Additionally, the user can choose to have an immediate charge of the energy store 3 wishes.

Die Benutzerschnittstelle 14 ist weiterhin zur Konfiguration der Solaranlage 8 sowie zur Auswertung der solaren Ladeinformationen vorgesehen und ermöglicht dem Benutzer oder einem Servicemitarbeiter weiterhin, vor der Inbetriebnahme der Solaranlage 8 gewünschte Einstellungen vorzunehmen. Dabei sind der Benutzerschnittstelle 14 als Daten der Solaranlage 8, insbesondere eine verwendete Photovoltaik-Technologie der Module der Solaranlage 8, geografische Standortkoordinaten der Solaranlage 8, Richtungswinkel und Neigungswinkel der Solaranlage 8, eine installierte solare Peak-Leistung in [kW], prognostizierte Verluste in [%], eine Horizontkurve sowie eine Positionierung der Solaranlage 8, wie beispielsweise eine freistehende Positionierung oder eine Haus-integrierte Positionierung, vom Benutzer oder Servicemitarbeiter zuführbar. Diese Daten werden als Rahmendaten für die extern ermittelte Solarkurve SK verwendet.The user interface 14 is still for the configuration of the solar system 8th as well as for the evaluation of the solar charging information and allows the user or a service employee further, before the commissioning of the solar system 8th make the desired settings. Here are the user interface 14 as data of the solar system 8th , in particular a used photovoltaic technology of the modules of the solar system 8th , geographic location coordinates of the solar system 8th , Direction angle and inclination angle of the solar system 8th , an installed solar peak power in [kW], predicted losses in [%], a horizon curve and a positioning of the solar system 8th , such as free-standing positioning or house-integrated positioning, can be supplied by the user or service employee. These data are used as frame data for the externally determined solar curve SK.

In Abhängigkeit der Randbedingungen, vorgegeben durch die prognostizierten und momentanen Leistungsdaten der Solaranlage 8 sowie durch ein ebenfalls mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 ermitteltes Preisprofil PP, und der Benutzervorgaben wird die Anreizkurve AK mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 berechnet und anschließend über die Datenverbindung zwischen der Datenverarbeitungseinheit 13 und dem Fahrzeug 4 an das Fahrzeug 4 übertragen. In einer möglichen Ausgestaltung wird die Anreizkurve AK zusätzlich mittels eines im Fahrzeug 4 vorhanden Algorithmus optimiert.Depending on the boundary conditions, given by the predicted and current performance data of the solar system 8th and also by means of the data processing unit 13 determined price profile PP, and the user preferences is the incentive curve AK by means of the data processing unit 13 calculated and then via the data connection between the data processing unit 13 and the vehicle 4 to the vehicle 4 transfer. In one possible embodiment, the incentive curve AK additionally by means of a vehicle 4 available algorithm optimized.

Das Preisprofil PP umfasst dabei Stromtarifdaten der mittels der Solaranlage 8 erzeugten elektrischen Energie sowie Stromtarifdaten von aus dem elektrischen Netz 11 bezogener elektrischer Energie. Die solaren Stromtarifdaten werden insbesondere anhand der Solarkurve SK ermittelt.The price profile PP includes electricity tariff data by means of the solar system 8th generated electrical energy as well as electricity tariff data from the electrical network 11 related electrical energy. The solar electricity tariff data are determined in particular on the basis of the solar curve SK.

Die Benutzervorgaben mittels der Benutzerschnittstelle 14 ermöglichen dabei eine tagesgenaue Ermittlung der Solarkurve SK, so dass ein Ladeverlauf mit größerer Genauigkeit für das jeweilige Fahrzeug 4 vorgegeben werden kann.The user preferences via the user interface 14 allow a daily accurate determination of the solar curve SK, so that a charging curve with greater accuracy for each vehicle 4 can be specified.

Weiterhin werden in Abhängigkeit der Randbedingungen, der Benutzervorgaben und des Ladezustandes des Energiespeichers 3 mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 Ladeprofile LP1 bis LPn ermittelt. In einer möglichen Ausgestaltung werden hierbei weitere Randbedingungen berücksichtigt. Diese weiteren Randbedingungen umfassen technische Randbedingungen der Ladevorrichtung 5, insbesondere eine maximale Ladeleistung eines Ladeanschlusses 6 und gemäß 2 eine aktuelle Verteilung einer elektrischen Leistung der Ladevorrichtung 5 auf mehrere Ladeanschlüsse 6. Weiterhin umfassen die weiteren Randbedingungen kaufmännische Randbedingungen, insbesondere unterschiedliche Ladetarife und Strompreise.Furthermore, depending on the boundary conditions, the user preferences and the state of charge of the energy storage 3 by means of the data processing unit 13 Charging profiles LP1 to LPn determined. In one possible embodiment, additional boundary conditions are taken into account. These further boundary conditions include technical boundary conditions of the loading device 5 , in particular a maximum charging power of a charging connection 6 and according to 2 a current distribution of electrical power of the charging device 5 on several charging ports 6 , Furthermore, the other boundary conditions include commercial boundary conditions, in particular different charging tariffs and electricity prices.

Die ermittelten Ladeprofile LP1 bis LPn geben in Abhängigkeit der Abfahrtszeit und der verfügbaren Menge an Solarenergie SE eine Ladezeit und eine Ladeleistung vor. Weiterhin wird mittels der Ladeprofile LP1 bis LPn in Abhängigkeit der Abfahrtszeit und der verfügbaren Menge der Solarenergie SE jeweils eine zusätzlich aus dem elektrischen Netz 11 bezogene, zur Ladung des Energiespeichers 3 innerhalb der abhängig von der Abfahrtszeit zur Verfügung stehenden Ladezeit erforderliche, in den 3 bis 5 dargestellte elektrische Netzenergie NE vorgegeben. Ein Verhältnis zwischen der Solarenergie SE und der Netzenergie NE ist dabei automatisch und/oder manuell durch den Nutzer vorgebbar.The calculated charging profiles LP1 to LPn specify a charging time and a charging power depending on the departure time and the available amount of solar energy SE. Furthermore, by means of the charging profiles LP1 to LPn depending on the departure time and the available amount of solar energy SE in each case additionally from the electrical network 11 related, to charge the energy storage 3 within the loading time available depending on the departure time, in the 3 to 5 shown electrical network energy NE specified. A ratio between the solar energy SE and the network energy NE is automatically and / or manually predetermined by the user.

Die Ladeprofile LP1 bis LPn werden dem Nutzer mittels der Benutzerschnittstelle 14 ausgegeben, wobei dieser bei mehreren zur Verfügung stehenden Ladeprofilen LP1 bis LPn ein seinen persönlichen Präferenzen entsprechendes Ladeprofil mittels der Benutzerschnittstelle 14 auswählen kann. Bei der Ausgabe der Ladeprofile LP1 bis LPn werden dem Nutzer auch die jeweiligen Anteile von Solarenergie SE und Netzenergie NE sowie ein erwarteter Ladezustand des Energiespeichers in Abhängigkeit von der Zeit t ausgegeben.The charging profiles LP1 to LPn are sent to the user via the user interface 14 output, wherein this at several available charging profiles LP1 to LPn a his personal preferences corresponding charging profile by means of the user interface 14 can choose. When the charging profiles LP1 to LPn are output, the user is also provided with the respective shares of solar energy SE and grid energy NE as well as an expected state of charge of the energy store as a function of the time t.

Als Ladeprofile LP1 bis LPn werden in Abhängigkeit der Randbedingungen und Nutzervorgaben insbesondere vier unterschiedliche Ladeprofile LP1 bis LP4 erzeugt, wobei eine ein erstes Ladeprofil LP1 derart ausgebildet ist, dass der Energiespeicher 3 im Rahmen einer Sofort-Ladung mit einer maximal verfügbaren Ladeleistung geladen wird. Ein zweites Ladeprofil LP2 ist solaroptimiert ausgebildet und kann dann angewendet werden, wenn die vom Nutzer vorgegebene Abfahrtszeit nach einer theoretisch erzielbaren frühesten Ladeendzeit liegt. Ein drittes Ladeprofil LP3 ist derart ausgebildet, dass der Energiespeicher 3 möglichst vollständig mit Solarenergie SE geladen wird und kann dann angewendet werden, wenn die vom Nutzer vorgegebene Abfahrtszeit lange nach einer theoretisch erzielbaren frühesten Ladeendzeit liegt. Ein viertes Ladeprofil LP4, der so genannte Ökomodus, ist derart ausgebildet, dass der Energiespeicher 3 vollständig mit Solarenergie SE geladen wird. Ausführungsbeispiele der verschiedenen Ladeprofile LP1 bis LP4 sind in den 3 bis 6 näher dargestellt.In particular, four different charging profiles LP1 to LP4 are generated as charging profiles LP1 to LPn depending on the boundary conditions and user specifications, wherein a first charging profile LP1 is designed such that the energy store 3 is loaded in the context of an immediate charge with a maximum available charging power. A second charging profile LP2 is designed to be solar-optimized and can be used when the departure time specified by the user lies after a theoretically achievable earliest charging end time. A third charging profile LP3 is designed such that the energy store 3 is charged as completely as possible with solar energy SE and can then be applied if the user specified departure time is long after a theoretically achievable earliest end-of-charge time. A fourth charging profile LP4, the so-called Ökomodus, is designed such that the energy storage 3 completely charged with solar energy SE. Embodiments of the various charging profiles LP1 to LP4 are in the 3 to 6 shown in more detail.

Ferner werden dem Nutzer mittels der Benutzerschnittstelle 14 relevante Parameter und Daten der Solaranlage 8 ausgegeben. Diese Daten umfassen das je nach gewähltem Ladeprofil LP1 bis LPn unterschiedliche Verhältnis der jeweils zum Laden des Energiespeichers 3 aus dem elektrischen Netz 11 und der Solaranlage 8 entnommenen elektrischen Energie. Zur Ermittlung der Verhältnisse werden ein realer Ladeverlauf bzw. Leistungsverlauf während der Ladung des Energiespeichers 3 des Fahrzeugs 4 sowie die real vorhandene Solarkurve SK der Solaranlage 8 verwendet, wobei die reale Solarkurve SK, d. h. der reale Leistungsverlauf der Solaranlage 8, über die zwischen der Solaranlage 8 und der Datenverarbeitungseinheit 13 ausgebildete Schnittstelle bzw. zwischen einem Server eines Solaranlagen-Betreibers und der Datenverarbeitungseinheit 13 übertragen wird.Further, to the user by means of the user interface 14 relevant parameters and data of the solar system 8th output. Depending on the selected charging profile LP1 to LPn, these data comprise the different ratio of each for charging the energy store 3 from the electrical network 11 and the solar system 8th extracted electrical energy. To determine the conditions become a real charge history or performance curve during the charge of the energy storage 3 of the vehicle 4 as well as the real existing solar curve SK of the solar system 8th used, where the real solar curve SK, ie the real performance of the solar system 8th about the between the solar system 8th and the data processing unit 13 trained interface or between a server of a solar system operator and the data processing unit 13 is transmitted.

Weiterhin wird dem Nutzer in % ein Anteil von CO2-freiem Laden bezogen auf den gesamten Ladevorgang ausgegeben. Ferner erhält der Nutzer eine Übersicht über eine Anzahl von der solaroptimierten, der rein solaren Ladevorgänge sowie der Ladungen im Ökomodus. Zusätzlich werden dem Nutzer eine Auswertung der Kapazität in kWh im Verhältnis zur Jahreslaufleistung und eine monetäre Einsparung durch solares Laden ausgegeben.Furthermore, the user will spend in% a share of CO 2 -free charging in relation to the entire charging process. Furthermore, the user receives an overview of a number of the solar-optimized, the purely solar charging processes and the charges in eco mode. In addition, the user is given an evaluation of the capacity in kWh in relation to the annual mileage and a monetary saving by solar charging.

Mittels der Benutzerschnittstelle 14 werden weiterhin Auswertungen der vom Nutzer eingegebenen Daten sowie aus dem Netzwerk 15 empfangenen Daten für Einzel- und Flottenfahrzeuge, insbesondere für definierte Zeiträume, durchgeführt, wobei Ergebnisse dieser Auswertungen dem Nutzer ebenfalls ausgegeben werden. Für diese Auswertungen über definierte Zeiträume hinweg ist eine langfristige Speicherung verschiedener Informationen, insbesondere des realen Ladeverlaufs des Energiespeichers 3 des Fahrzeugs 4 und der realen Solarkurve SK, vorgesehen.By means of the user interface 14 will continue to evaluate the data entered by the user as well as from the network 15 received data for individual and fleet vehicles, in particular for defined periods performed, with results of these evaluations are also issued to the user. For these evaluations over defined periods of time is a long-term storage of various information, in particular the real charging curve of the energy storage 3 of the vehicle 4 and the real solar curve SK, provided.

Zusätzlich werden dem Benutzer auch relevante Parameter und Daten des Fahrzeugs 4, insbesondere ein Ladezustand des Energiespeichers 3 ausgegeben.In addition, the user also receives relevant parameters and data of the vehicle 4 , In particular, a state of charge of the energy storage 3 output.

Die Ausgabe der Informationen mit der Benutzerschnittstelle 14 ermöglicht es diesem, jederzeit Einblick in einen aktuellen Ladeverlauf seines Fahrzeugs 4 zu haben. Auch kann sich der Nutzer in besonders vorteilhafter Weise über den Grad der Verwendung von Solarenergie SE informieren und wird zum Laden des Energiespeichers 4 mit mittels der Solaranlage 8 erzeugter elektrischer Energie motiviert.The output of the information with the user interface 14 allows him to have an insight into the current charging process of his vehicle at any time 4 to have. Also, the user can inform himself in a particularly advantageous manner about the degree of use of solar energy SE and is to load the energy storage 4 by means of the solar system 8th generated electrical energy motivated.

In Abhängigkeit des vom Nutzer gewählten Ladeprofils LP1 bis LPn wird der Energiespeicher 3 geladen. Ziel ist es dabei stets, ausgenommen im Ökomodus, den Energiespeicher 3 innerhalb der von der Abfahrtszeit bestimmten Ladezeit vollständig zu laden. Hierzu ist es erforderlich, dass die von der Solaranlage 8 erzeugte elektrische Leistung und aus dem elektrischen Netz 11 bezogene elektrische Leistung mindestens so groß sein müssen, dass der Energiespeicher 3 des Fahrzeugs 4 bis zur Abfahrtszeit vollständig geladen werden kann. Somit kann der Nutzer über die Auswahl der Abfahrtszeit und das gewählte Ladeprofil LP1 bis LPn in vorteilhafter Weise selbst entscheiden, wie schnell und aus welcher Energiequelle der Energiespeicher 3 aufgeladen werden soll.Depending on the load profile selected by the user LP1 to LPn is the energy storage 3 loaded. The goal is always there, except in the Eco mode, the energy storage 3 to fully charge within the loading time determined by the departure time. For this it is necessary that the of the solar system 8th generated electrical power and from the electrical network 11 related electrical power must be at least so large that the energy storage 3 of the vehicle 4 can be fully charged until the departure time. Thus, the user can decide on the choice of the departure time and the selected charging profile LP1 to LPn in an advantageous manner, as well as how fast and from which energy source of energy storage 3 should be charged.

Nach der Auswahl des entsprechenden Ladeprofils LP1 bis LPn wird dieses über die Datenverbindung zwischen der Datenverarbeitungseinheit 13 und dem Fahrzeug 4 an das Fahrzeug 4 übertragen. In einer möglichen Ausgestaltung wird das gewählte Ladeprofil LP1 bis LPn zusätzlich mittels eines im Fahrzeug 4 vorhanden Algorithmus optimiert.After the selection of the corresponding charging profile LP1 to LPn, this is done via the data connection between the data processing unit 13 and the vehicle 4 to the vehicle 4 transfer. In one possible embodiment, the selected charging profile LP1 to LPn additionally by means of a vehicle 4 available algorithm optimized.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 1 mit einer Vorrichtung 2 zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 3 eines Fahrzeugs 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 2 derart ausgebildet, dass diese zum gleichzeitigen Laden mehrerer Energiespeicher 3 mehrerer Fahrzeuge 4 geeignet ist. 2 shows a second embodiment of the system 1 with a device 2 for charging an electrical energy storage 3 of a vehicle 4 , In the illustrated embodiment, the device 2 designed such that these for simultaneous charging of multiple energy storage 3 several vehicles 4 suitable is.

Hierzu umfasst die Vorrichtung 2 im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel mehrere der dort gezeigten und beschriebenen Ladeanschlüsse 6 und Ladekabel 7. Lade- bzw. Leistungsvorgaben werden über das Ladekabel 7 vorzugsweise gemäß der Norm ISO/IEC 15118 übertragen.For this purpose, the device comprises 2 unlike in 1 illustrated first embodiment of several of the charging connections shown and described there 6 and charging cable 7 , Charging or power specifications are via the charging cable 7 preferably in accordance with Standard ISO / IEC 15118 transfer.

Als weiterer Unterschied ist ein separater Steuerrechner 16 vorgesehen, welcher eine Verbindung mit dem überregionalen Netzwerk 15 aufweist. Über diese Verbindung empfängt und verarbeitet der Steuerrechner 16 analog zur Datenverarbeitungseinheit 13 gemäß 1 die Leistungsdaten der Solaranlage 8. Hierzu ist ein entsprechender Algorithmus im Steuerrechner 16 implementiert. Neben den Leistungsdaten der Solaranlage 8 werden vom überregionalen Netzwerk 15 Daten über den spezifischen Ort sowie die Ausrichtung der Solaranlage 8 empfangen, welche von dem externen Dienst zur Verfügung gestellt werden.Another difference is a separate control computer 16 provided, which connects to the supraregional network 15 having. The control computer receives and processes via this connection 16 analogous to the data processing unit 13 according to 1 the performance data of the solar system 8th , For this purpose, a corresponding algorithm in the control computer 16 implemented. In addition to the performance data of the solar system 8th be from the supraregional network 15 Data about the specific location and orientation of the solar system 8th received, which are provided by the external service.

Die Ermittlung der prognostizierten und momentanen Leistungsdaten erfolgt analog zum ersten Ausführungsbeispiel, wobei zur Verarbeitung der vom Solar-Logger erfassten Daten zwischen der Solaranlage 8 und dem Steuerrechner 16 eine Schnittstelle ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich weist auch der Solar-Logger eine Kommunikationsschnittstelle zum überregionalen Netzwerk 15 auf, um einen Versand der Momentanwerte der Solaranlage 8 zu ermöglichen.The determination of the predicted and current performance data is analogous to the first embodiment, wherein for processing the data collected by the solar logger between the solar system 8th and the control computer 16 an interface is formed. Alternatively or additionally, the solar logger also has a communication interface to the supraregional network 15 on to a shipment of the instantaneous values of the solar system 8th to enable.

Der Steuerrechner 16 stellt eine Verbindung mit den Fahrzeugen 4 her, wobei die Verbindung vorzugsweise ein Internetprotokoll, insbesondere ein so genanntes TCP/IP-Protokoll verwendet. Anhand einer IP-Adresse der Fahrzeuge 4 ist eine gezielte Kommunikation mit den einzelnen Fahrzeugen 4 möglich ist. Die Fahrzeuge 4 identifizieren sich dabei durch eine eindeutige Kennung. Dabei kommuniziert der Steuerrechner 16 mit jedem Fahrzeug 4 separat über das so genannte ISO/IEC-15118-Kommunikationsprotokoll und umfasst in nicht gezeigter Weise neben dem Algorithmus zur Ermittlung der Anreizkurve AK und der Ladeprofile LP1 bis LPn, einen Lastmanagementalgorithmus, eine Fahrzeugüberwachung, eine Lastüberwachung, externe Schnittstellen und weitere zentrale Komponenten.The control computer 16 connects to the vehicles 4 The connection preferably uses an internet protocol, in particular a so-called TCP / IP protocol. Based on an IP address of the vehicles 4 is a targeted communication with the individual vehicles 4 is possible. The vehicles 4 identify themselves by a unique identifier. The control computer communicates 16 with every vehicle 4 separately over the so-called ISO / IEC 15118 communication protocol and includes not shown in addition to the algorithm for determining the incentive curve AK and the load profiles LP1 to LPn, a load management algorithm, vehicle monitoring, load monitoring, external interfaces and other key components.

Die Kommunikation des jeweiligen Fahrzeugs 4 mit dem zugehörigen Ladeanschluss 6 erfolgt über das jeweilige Ladekabel 7 mittels der so genannten ”Powerline Communication”. Im Bereich des vorzugsweise als Wallbox ausgebildeten Ladeanschlusses 6 empfängt ein so genanntes PLC-Modem die Kommunikation des Fahrzeugs 4 und setzt diese auf Ethernet um.The communication of the respective vehicle 4 with the associated charging port 6 takes place via the respective charging cable 7 by means of the so-called "Powerline Communication". In the area of preferably designed as a wallbox charging port 6 a so-called PLC modem receives the communication of the vehicle 4 and converts them to Ethernet.

Die Steuerung mehrerer Fahrzeuge 4 wird mittels des im Steuerrechner 16 implementierten Lastmanagement gesteuert. Auch diese Funktion wird über die ”Powerline Communication” ausgeführt.The control of several vehicles 4 is by means of the control computer 16 implemented load management controlled. This function is also carried out via the "Powerline Communication".

Die Kommunikation mit den Fahrzeugen 4 geht vom Steuerrechner 16 aus. Der jeweilige Ladeanschluss 6 selbst ist kein Kommunikationsteilnehmer der ”Powerline Communication”. Die lokalen Ladeanschlüsse 6 einer Fahrzeugflotte bzw. einer Lastmanagement-Einheit verfügen vorzugsweise über Anschlüsse gemäß der Norm ISO/IEC 61851-1 .Communication with the vehicles 4 goes from the control computer 16 out. The respective charging connection 6 itself is not a communication participant of "Powerline Communication". The local charging ports 6 a vehicle fleet or a load management unit preferably have connections according to the Standard ISO / IEC 61851-1 ,

Dabei verfügen vorzugsweise alle Anschlüsse innerhalb einer Lastmanagement-Einheit über die gleichen Leistungsgrößen und/oder übermitteln ihr Leistungslimit gemäß der Norm ISO/IEC 61851-1 an das jeweilige Fahrzeug 4, welches diese Information wiederum dem Lastmanagementsystem zur Verfügung stellt.In this case, preferably all connections within a load management unit have the same performance variables and / or transmit their power limit according to the Standard ISO / IEC 61851-1 to the respective vehicle 4 which in turn provides this information to the load management system.

Auch im zweiten Ausführungsbeispiel ist die Benutzerschnittstelle 14 vorgesehen, welche die gleichen Funktionen wie im 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel aufweist. Die Benutzerschnittstelle 14 ist dabei mit dem Steuerrechner 16 gekoppelt und/oder in einem so genannten Frontend-System integriert. Über das Netzwerk 15 empfangene Leistungsdaten der Solaranlage 8 sowie über die Benutzerschnittstelle 14 eingegebene Nutzervorgaben werden von der Datenverarbeitungseinheit 13 bei der Berechnung der Anreizkurve AK mit einkalkuliert. Hierzu umfasst diese einen entsprechenden Algorithmus. Die im Steuerrechner 16 kalkulierte Anreizkurve AK und die aus dieser ermittelten und vom Nutzer ausgewählten Ladeprofile LP1 bis LPn werden anschließend über die ”Powerline Communication” an das jeweilige Fahrzeug 4 übertragen. In einer möglichen Ausgestaltung werden die Anreizkurve AK und die Ladeprofile LP1 bis LPn zusätzlich mittels eines im Fahrzeug 4 vorhanden Algorithmus optimiert.Also in the second embodiment is the user interface 14 provided the same functions as in 1 having shown first embodiment. The user interface 14 is with the control computer 16 coupled and / or integrated in a so-called front-end system. Over the network 15 received performance data of the solar system 8th as well as via the user interface 14 entered user specifications are from the data processing unit 13 in the calculation of the incentive curve AK with calculated. For this purpose, this includes a corresponding algorithm. The in the control computer 16 Calculated incentive curve AK and from this determined and selected by the user charging profiles LP1 to LPn are then via the "Powerline Communication" to the respective vehicle 4 transfer. In one possible embodiment, the incentive curve AK and the charging profiles LP1 to LPn are additionally by means of an in-vehicle 4 available algorithm optimized.

Beide beschriebenen Ausführungsbeispiele haben den Vorteil, dass Nutzer eine eigene Solaranlage 8 zum Laden eines oder mehrerer Fahrzeuge 4 nutzen.Both described embodiments have the advantage that users have their own solar system 8th for loading one or more vehicles 4 use.

Der Ladevorgang wird dabei abhängig von den Kundenvorgaben derart optimiert, dass kostenoptimal und möglichst solar geladen wird.Depending on the customer specifications, the charging process is optimized in such a way that costs are optimized and, if possible, solar charged.

Anhand der Benutzerschnittstelle 14 kann der Nutzer seine Solaranlage 8 selbst konfigurieren und hat jederzeit Einblick auf solar-spezifische Informationen während des Ladevorgangs des Energiespeichers 3.Based on the user interface 14 the user can use his solar system 8th self-configure and has always insight on solar-specific information during the charging process of the energy storage 3 ,

Ferner kann der Nutzer über die Einstellung der Ladeend- oder Abfahrtszeit selbst entscheiden, ob möglichst solar, mit elektrischer Energie aus der Solaranlage 8 und dem elektrischen Netz 11 oder im Ökomodus ausschließlich solar geladen werden soll.Furthermore, the user can decide on the setting of Ladeend- or departure time itself, if possible solar, with electrical energy from the solar system 8th and the electrical network 11 or in the eco mode only solar is to be loaded.

Beide Ausführungsbeispiele erlauben dabei unterschiedliche Ausbaustufen und sind somit entweder für Privatkunden mit einem Fahrzeug 4 oder Flotten- und Smart-Home-Kunden mit mehreren Fahrzeugen 4 realisierbar.Both embodiments allow different levels and are thus either for residential customers with a vehicle 4 or Fleet and Smart Home customers with multiple vehicles 4 realizable.

Der Backend-basierte Ansatz gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stellt dabei eine rein softwarebasierte Lösung dar, welche neben dem vorzugsweise als Wallbox ausgebildeten Ladeanschluss 6 oder des vorzugsweise als Mode-2-Kabel ausgebildeten Ladekabels 7 keine zusätzliche Hardware zur Realisierung des Konzepts erfordert.The backend-based approach according to the first embodiment represents a purely software-based solution, which in addition to the preferably designed as a wallbox charging port 6 or of the charging cable, preferably designed as a mode 2 cable 7 requires no additional hardware to realize the concept.

Beide Ausführungsbeispiele ermöglichen weiterhin ein termingerechtes Aufladen der Energiespeicher 3 der Fahrzeuge 4 mit Solarstrom, was mittels der entsprechenden Algorithmen realisiert wird.Both embodiments further allow a timely charging of the energy storage 3 of the vehicles 4 with solar power, which is realized by means of the appropriate algorithms.

Der steuerrechnerbasierte Ansatz bietet dabei zusätzliche Anbindungsmöglichkeiten zu einem separaten Energiemanagement-System, wodurch das gesteuerte Laden unter Berücksichtigung weiterer Verbraucher am lokalen Stromanschluss effizienter gestaltet werden kann.The control-computer-based approach offers additional connection possibilities to a separate energy management system, whereby the controlled charging can be made more efficient taking into account further consumers at the local power connection.

Die 3 bis 6 zeigen jeweils ein Ladeprofil LP1 bis LP4, in welchen jeweils die elektrische Leistung P über der Zeit t abgetragen ist.The 3 to 6 each show a charging profile LP1 to LP4, in each of which the electrical power P is removed over the time t.

Die Ermittlung der Ladeprofile LP1 bis LP4 erfolgt, wie bereits beschrieben, mittels eines zentralen Algorithmus, gemäß erstem Ausführungsbeispiel integriert in der Datenverarbeitungseinheit 13 und gemäß zweitem Ausführungsbeispiel integriert im Steuerrechner 16. Der Algorithmus berechnet auf Basis mehrerer Eingangsdaten die Ladeprofile LP1 bis LP4, wobei ein Ladeprofil LP1 bis LP4 nach Auswahl durch den Nutzer anschließend an das Fahrzeug 4 übermittelt wird.The determination of the charging profiles LP1 to LP4 is effected, as already described, by means of a central algorithm, according to the first exemplary embodiment, integrated in the data processing unit 13 and integrated according to the second embodiment in the control computer 16 , The algorithm calculates the charging profiles LP1 to LP4 on the basis of a plurality of input data, with a charging profile LP1 to LP4 being selected by the user following the vehicle 4 is transmitted.

Einflussgrößen auf den Algorithmus stellen dabei die Benutzervorgaben, insbesondere die vorgegebene Abfahrtszeit, der Wunsch nach einem Sofort-Laden und die Aktivierung des Öko-Modus dar, da hierüber das jeweilige Ladeprofil LP1 bis LP4 ermittelt wird.Factors influencing the algorithm are the user specifications, in particular the predefined departure time, the desire for an instant loading and the activation of the eco mode, since the respective charge profile LP1 to LP4 is determined therefor.

Weitere Einflussgröße ist die Leistungskurve der Solaranlage 8 in [W] oder [kW], d. h. die Solarkurve SK, welche in eine Anreizkurve AK umgerechnet wird, bei welcher die Kosten für die elektrische Energie über der Zeit t abgetragen sind.Another influencing variable is the power curve of the solar system 8th in [W] or [kW], ie the solar curve SK, which is converted into an incentive curve AK, in which the costs for the electrical energy over the time t are removed.

Weiterhin darf eine maximale Anschlussleistung des gesamten Systems 1, beispielsweise eines Hausanschlusses, bei der Ladung des oder der Energiespeicher 3 nicht überschritten werden.Furthermore, a maximum connected load of the entire system may 1 , For example, a house connection, in the charge of or the energy storage 3 not be exceeded.

Für ein solaroptimiertes Laden besteht die Möglichkeit, dass die maximale Leistung im Ladeprofil LP1 bis LP4 von der maximalen Anschlussleistung auf die maximale Leistung der Solaranlage 8 reduziert wird. Dies ist nur möglich, wenn die Ladezeit ausreichend ist, um den Energiespeicher 3 des Fahrzeugs 4 vollständig zu laden. Durch die Reduzierung der Leistung ergibt sich eine Effizienzsteigerung für das solare Laden.For a solar-optimized charging, there is the possibility that the maximum power in the charging profile LP1 to LP4 is from the maximum connected load to the maximum output of the solar system 8th is reduced. This is only possible if the charging time is sufficient to the energy storage 3 of the vehicle 4 completely load. By reducing the power, there is an increase in efficiency for solar charging.

Die mittels der Benutzerschnittstelle 14 im so genannten Frontend vom Nutzer eingegebenen Tag-/Nachtzeiten werden im Falle des solaroptimierten Ladens vorzugsweise mit berücksichtigt. Dies hängt davon ab, ob der Nutzer Tag-/Nacht-Funktion aktiviert hat und eine Abfahrtszeit vorgegeben hat.The by means of the user interface 14 In the so-called front-end entered by the user day / night times are preferably taken into account in the case of solar-optimized charging. This depends on whether the user has activated day / night function and has set a departure time.

Beim solaren Laden im Öko-Modus nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, d. h. dem steuerrechnerbasierter Ansatz, werden die aktuellen Momentanwerte der Solaranlage 8 verwendet, die über das ISO/IEC 15118-Kommunikationsprotokoll an das jeweilige Fahrzeug 4 übertragen werden.When solar charging in the eco mode according to the second embodiment, ie the control computer-based approach, the current instantaneous values of the solar system 8th used that over the ISO / IEC 15118 communication protocol to the respective vehicle 4 be transmitted.

Wählt der Nutzer eine Sofort-Ladung des Energiespeichers 3, wird ein Laden mit maximaler Ladeleistung gemäß dem in 3 dargestellten ersten Ladeprofil LP1 aktiviert. Dabei erfolgt das Laden entsprechend einer verfügbaren elektrischen Maximalleistung Pmax des Systems 1, wobei sich die verfügbare elektrische Energie aus der Solarenergie SE gemäß der Solarkurve SK und die erforderliche Differenz aus der Netzenergie NE zusammensetzt. Ein solaroptimiertes Laden des Energiespeichers 3 ist bei diesem Ladeprofil LP1 nicht möglich.If the user chooses an instant charge of the energy store 3 , charging with maximum charging power according to the in 3 shown first Charging profile LP1 activated. The charging takes place in accordance with an available maximum electrical power P max of the system 1 , wherein the available electrical energy from the solar energy SE according to the solar curve SK and the required difference from the network energy NE composed. A solar-optimized charging of the energy storage 3 is not possible with this charging profile LP1.

Ein Zeitpunkt t1 gibt dabei den Zeitpunkt an, in welchem das Fahrzeug 4 bzw. dessen Energiespeicher 3 mit dem Ladeanschluss 6 gekoppelt wird. Ein Zeitpunkt t2 ist die vom Nutzer vorgegebene Abfahrtszeit. Eine elektrische Minimalleistung Pmin gibt die elektrische Leistung an, welche mindestens erforderlich ist, um ein effizientes Laden des Energiespeichers 3 zu ermöglichen.A time t1 indicates the time in which the vehicle 4 or its energy storage 3 with the charging port 6 is coupled. A time t2 is the departure time specified by the user. A minimum electrical power P min indicates the electrical power that is at least required to efficiently charge the energy storage 3 to enable.

In 4 ist ein zweites Leistungsprofil dargestellt, bei welchem die durch den zweiten Zeitpunkt t2 dargestellte Abfahrtszeit nach der minimal möglichen Ladezeit liegt, jedoch nicht ausreicht, um, wie in 5 gezeigt, möglichst solar zu laden. Somit ist ein solaroptimiertes Laden möglich.In 4 a second performance profile is shown in which the departure time represented by the second time t2 is after the minimum possible charging time, but is insufficient to, as in 5 shown to load solar if possible. Thus, a solar-optimized charging is possible.

Hierzu wird zunächst mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 bzw. des Steuerrechners 16 überprüft, dass die Zeit bis zur Abfahrtszeit nicht ausreichend für ein möglichst solares Laden ist. Weiterhin werden Tag-/Nachtstromvorgaben in Form einer ersten Anreizkurve AK1 berücksichtigt, wenn diese aktiviert sind. Ferner wird eine weitere Anreizkurve AK2 berücksichtigt, welche in Abhängigkeit der Tagezeit den aktuellen Energiepreis dargestellt. Unter Berücksichtigung dieser Vorgaben wird das Verhältnis zwischen der Solarenergie SE und Netzenergie NE derart eingestellt, dass der Energiespeicher 3 bis zum zweiten Zeitpunkt t2 vollständig geladen ist. D. h., der Energiespeicher 3 wird mit maximal verfügbarer Ladeleistung aus Solarenergie SE und Netzenergie NE geladen.For this purpose, first by means of the data processing unit 13 or of the control computer 16 checks that the time until the departure time is not sufficient for charging as solar as possible. Furthermore, daytime / nightly power requirements are taken into account in the form of a first incentive curve AK1, if these are activated. Furthermore, a further incentive curve AK2 is taken into account, which shows the current energy price as a function of the time of day. Taking into account these specifications, the ratio between the solar energy SE and grid energy NE is set such that the energy store 3 is fully charged until the second time t2. D. h., The energy storage 3 is charged with the maximum available charging power from solar energy SE and grid energy NE.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei die Ladeleistung auf eine Maximalleistung Pmax-Sol der Solaranlage 8 begrenzt.In the illustrated embodiment, the charging power is at a maximum power P max-Sol of the solar system 8th limited.

5 zeigt ein drittes Leistungsprofil LP3, bei welchem ein möglichst solares Laden realisiert werden soll. Dabei wird möglichst solar geladen, wenn die Abfahrtszeit viel größer als die mögliche Ladeendzeit ist und darüber hinaus die Zeit bis zur Abfahrtszeit ausreicht, um den Energiespeicher 3 ausschließlich mit Solarenergie SE zu laden. 5 shows a third performance profile LP3, in which a possible solar charging is to be realized. If possible, solar is charged if the departure time is much greater than the possible end-of-charge time and, moreover, the time until the departure time is sufficient for the energy store 3 to be charged exclusively with solar energy SE.

Hierbei wird wiederum mittels der Datenverarbeitungseinheit 13 bzw. mittels des Steuerrechners 16 überprüft, ob die Zeit bis zur Abfahrtszeit ausreichend für ein möglichst solares Laden ist.This is again by means of the data processing unit 13 or by means of the control computer 16 Checks whether the time until the departure time is sufficient for charging as solar as possible.

Beim Laden wird der Ladestrom auf den reinen Solarstrom begrenzt. Dies erfolgt über eine Leistungsbegrenzung, welche der Solarkurve SK entspricht, wobei jedoch Verluste V auftreten.When charging the charging current is limited to the pure solar power. This is done via a power limitation, which corresponds to the solar curve SK, but losses V occur.

Bei schlechten Witterungsverhältnissen und weiteren Verbrauchern wird der Energiespeicher 3 in nicht dargestellter Weise mit Netzenergie NE geladen, da temporär keine Solarenergie SE zur Verfügung steht.In bad weather conditions and other consumers, the energy storage 3 charged in a manner not shown with grid energy NE, since temporarily no solar energy SE is available.

In 6 ist ein viertes Ladeprofil LP4 dargestellt, bei dessen Auswahl durch den Nutzer der Energiespeicher 3 im Öko-Modus stets vollständig mit Solarenergie SE geladen wird. D. h., es wird im Öko-Modus geladen, wenn dies explizit durch den Nutzer gewünscht wurde. Die Ausführung des Öko-Modus ist dabei unabhängig von der Abfahrtszeit und einem Sofort-Laden. Die Vorgaben zum Laden erfolgen im ersten Ausführungsbeispiel über das pulsweitenmodulierte Signal und im zweiten Ausführungsbeispiel mittels des Steuerrechners 16 über die ”Powerline Communication”.In 6 is a fourth charging profile LP4 shown, when selected by the user of the energy storage 3 always fully charged with solar energy SE in eco mode. That is, it is loaded in eco mode if explicitly requested by the user. The execution of the eco mode is independent of the departure time and an instant loading. In the first exemplary embodiment, the specifications for loading are made via the pulse-width-modulated signal and in the second exemplary embodiment by means of the control computer 16 about the "Powerline Communication".

Der Öko-Modus ermöglicht ein rein solares Laden ohne Zugriff auf die Netzenergie NE. Die Leistungsbegrenzung entspricht exakt den Momentanwerten aus der Solaranlage 8. Da die Möglichkeit besteht, dass der Energiespeicher 3 bei Schlechtwetter zur Abfahrtszeit des Nutzer nicht vollständig geladen ist und der Ladevorgang mehrere Tage andauern kann, wird ein expliziter Hinweis an den Nutzer ausgegeben, um ihn auf diese Besonderheiten hinzuweisen.The eco-mode allows a purely solar charging without access to the grid energy NE. The power limitation corresponds exactly to the instantaneous values from the solar system 8th , Because there is a possibility that the energy storage 3 in bad weather at the time of departure of the user is not fully loaded and the charging process can last several days, an explicit notice is issued to the user to inform him of these peculiarities.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Systemsystem
22
Vorrichtungcontraption
33
Energiespeicherenergy storage
44
Fahrzeugvehicle
55
Ladevorrichtungloader
66
Ladeanschlusscharging port
77
Ladekabelcharge cable
88th
Solaranlagesolar system
99
Wechselrichterinverter
1010
SolarstromzählerSolar electricity meters
1111
elektrisches NetzElectrical network
1212
NetzstromzählerAC power meter
1313
DatenverarbeitungseinheitData processing unit
1414
BenutzerschnittstelleUser interface
1515
Netzwerknetwork
1616
Steuerrechnertax calculator
AK, AK1, AK2AK, AK1, AK2
Anreizkurveincentive curve
LP1 bis LPnLP1 to LPn
Ladeprofilload profile
NENE
Netzenergienetwork energy
PP
Leistungpower
Pmax P max
Maximalleistungmaximum power
Pmax-Sol P max sol
Maximalleistungmaximum power
Pmin P min
Minimalleistungminimal power
SE SE
Solarenergiesolar power
SKSK
Solarkurvesolar curve
tt
ZeitTime
t1, t2t1, t2
Zeitpunkttime
VV
Verlustloss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • Norm ISO/IEC 61851-1 [0057] Standard ISO / IEC 61851-1 [0057]
  • Norm ISO/IEC 61851-1 [0058] Standard ISO / IEC 61851-1 [0058]
  • ISO/IEC 15118-Kommunikationsprotokoll [0075] ISO / IEC 15118 communication protocol [0075]

Claims (9)

Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (3) eines Fahrzeugs (4), wobei der Energiespeicher (3) mit einer Ladevorrichtung (5) gekoppelt und zumindest ein Ladeprofil (LP1 bis LPn) in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelt und eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (3) zumindest mit mittels einer Solaranlage (8) der Ladevorrichtung (5) aus solarer Strahlung erzeugter elektrischer Solarenergie (SE) geladen wird, wobei bei der Ermittlung und Einstellung des Ladeprofils (LP1 bis LPn) zumindest eine vom Nutzer vorgegebene Abfahrtszeit und als Randbedingung eine verfügbare Menge der Solarenergie (SE) berücksichtigt werden.Method for charging an electrical energy store ( 3 ) of a vehicle ( 4 ), wherein the energy storage ( 3 ) with a loading device ( 5 ) and at least one charging profile (LP1 to LPn) is determined and set as a function of user specifications and boundary conditions, characterized in that the energy store ( 3 ) at least by means of a solar system ( 8th ) of the charging device ( 5 ) is charged from solar radiation generated electric solar energy (SE), wherein in the determination and adjustment of the charging profile (LP1 to LPn) at least one user specified departure time and as a constraint an available amount of solar energy (SE) are taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von aktuellen Wetterdaten und/oder einer Wetterprognose und/oder tageszeitabhängigen Daten einer Beleuchtungsstärke und/oder aktuellen elektrischen Daten der Solaranlage (8) ein zeitabhängiger Verlauf einer erzeugten elektrischen Leistung der Solaranlage (8) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that based on current weather data and / or a weather forecast and / or time of day-dependent data of a lighting level and / or current electrical data of the solar system ( 8th ) a time-dependent course of a generated electrical power of the solar system ( 8th ) is determined. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem prognostizierten Verlauf der erzeugten elektrischen Leistung der Solaranlage (8) die verfügbare Menge der Solarenergie (SE) zum Laden des Energiespeichers (3) ermittelt wird.A method according to claim 2, characterized in that from the predicted course of the generated electrical power of the solar system ( 8th ) the available amount of solar energy (SE) for charging the energy store ( 3 ) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Abfahrtszeit und der verfügbaren Menge der Solarenergie (SE) eine Ladezeit und eine Ladeleistung mittels des Ladeprofils (LP1 bis LPn) vorgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the departure time and the available amount of solar energy (SE) a charging time and a charging power by means of the charging profile (LP1 to LPn) are specified. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Abfahrtszeit und der verfügbaren Menge der Solarenergie (SE) eine zusätzlich aus einem elektrischen Netz (11) bezogene, zur Ladung des Energiespeichers (3) verwendete elektrische Netzenergie (NE) vorgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the departure time and the available amount of solar energy (SE), an additional from an electrical network ( 11 ), for charging the energy store ( 3 ) is specified electrical network power (NE). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen der Solarenergie (SE) und der Netzenergie (NE) automatisch und/oder manuell vorgebbar ist.A method according to claim 5, characterized in that a ratio between the solar energy (SE) and the network energy (NE) is automatically and / or manually predetermined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Nutzer mehrere Ladeprofile (LP1 bis LPn) und zugehörige Randbedingungen zur Auswahl ausgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of charging profiles (LP1 to LPn) and associated boundary conditions are output to a user for selection. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Randbedingungen technische Randbedingungen der Ladevorrichtung (5), insbesondere eine maximale Ladeleistung eines Ladeanschlusses (6) und eine aktuelle Verteilung einer elektrischen Leistung der Ladevorrichtung (5) auf mehrere Ladeanschlüsse (6), und kaufmännische Randbedingungen, insbesondere unterschiedliche Ladetarife, beim Laden des Energiespeichers (3) berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, as further boundary conditions, technical boundary conditions of the loading device ( 5 ), in particular a maximum charging power of a charging connection ( 6 ) and a current distribution of an electric power of the charging device ( 5 ) to several charging ports ( 6 ), and commercial boundary conditions, in particular different charging tariffs, when charging the energy store ( 3 ). Vorrichtung (2) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (3) eines Fahrzeugs (4), wobei der Energiespeicher (3) mit einer Ladevorrichtung (5) koppelbar ist und zumindest ein Ladeprofil (LP1 bis LPn) in Abhängigkeit von Nutzer-Vorgaben und Randbedingungen ermittelbar und einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (5) eine Solaranlage (8) zur Erzeugung elektrischer Solarenergie (SE) aus solarer Strahlung umfasst oder mit dieser gekoppelt ist und der Energiespeicher (3) zumindest mit der elektrischen Solarenergie (SE) aufladbar ist, wobei eine Datenverarbeitungseinheit (13) als Backend oder ein zentraler Steuerrechner (16) vorgesehen ist, mittels welcher die Ermittlung und Einstellung des Ladeprofils (LP1 bis LPn) in Abhängigkeit einer vom Nutzer vorgegebenen Abfahrtszeit und einer verfügbaren Menge der Solarenergie (SE) als Randbedingung erfolgt.Contraption ( 2 ) for charging an electrical energy store ( 3 ) of a vehicle ( 4 ), wherein the energy storage ( 3 ) with a loading device ( 5 ) and at least one charging profile (LP1 to LPn) can be determined and set as a function of user specifications and boundary conditions, characterized in that the charging device ( 5 ) a solar system ( 8th ) for generating electric solar energy (SE) from solar radiation comprises or is coupled to this and the energy storage ( 3 ) is chargeable at least with the electrical solar energy (SE), wherein a data processing unit ( 13 ) as a backend or a central control computer ( 16 ) is provided, by means of which the determination and adjustment of the charging profile (LP1 to LPn) as a function of a user-specified departure time and an available amount of solar energy (SE) as a boundary condition.
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