DE102014113240A1 - Device for charging an electrical energy storage device of a vehicle and use of such a device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (7) eines Fahrzeugs, umfassend einen externen Stromanschluss (9) zum Anschluss der Vorrichtung (1) an ein elektrisches Netz, einen Ladeanschluss (2, 6) zum Anschließen eines zu ladenden Fahrzeugs (8) und eine Steuereinheit (12) zum Steuern oder Regeln eines Ladevorgangs, bei dem der elektrische Energiespeicher (7) aufgeladen wird. Gemäß der Erfindung umfasst die Ladevorrichtung (1) einen Stromzähler (10) zum Messen eines Ladestroms, mit dem der Energiespeicher (7) aufgeladen wird, wobei der Stromzähler (10) so ausgebildet ist, dass er den Strom in Bezug auf eine bestimmte Referenzgröße und in Zeitspannen von weniger als einer Stunde oder in Echtzeit messen kann, und dass ferner eine Kommunikationsschnittstelle (16, 17) zur Übertragung von Daten vorgesehen ist, wobei über die Kommunikationsschnittstelle Strompreis und Netzlastinformationen oder strompreis- und/oder netzlastabhängige Steuerdaten an die Steuereinheit (12) übertragen werden, und die Steuereinheit (12) so ausgebildet ist, dass sie die übertragenen Informationen bzw. Daten zur strompreis- oder netzlastabhängigen Regelung eines Ladevorgangs nutzt.The invention relates to a device (1) for charging an electrical energy store (7) of a vehicle, comprising an external power connection (9) for connecting the device (1) to an electrical network, a charging connection (2, 6) for connecting a charging device Vehicle (8) and a control unit (12) for controlling or regulating a charging process, in which the electrical energy store (7) is charged. According to the invention, the charging device (1) comprises a current meter (10) for measuring a charging current with which the energy store (7) is charged, wherein the electricity meter (10) is designed to measure the current with respect to a specific reference quantity and in time periods of less than one hour or in real time, and in that a communication interface (16, 17) is provided for the transmission of data, via the communication interface electricity price and network load information or electricity price and / or network load-dependent control data to the control unit (12 ), and the control unit (12) is designed such that it uses the transmitted information or data for the charging or network load-dependent control of a charging process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs sowie die Verwendung einer solchen Ladevorrichtung im nicht öffentlichen Umfeld. The invention relates to a device for charging an electrical energy storage device of a vehicle and the use of such a charging device in a non-public environment.

Ladevorrichtungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, bieten in der Regel eine oder mehrere Anschlussmöglichkeiten zum Laden von Elektrofahrzeugen und umfassen z.B. ein Ladekabel mit einem Stecker zum Anstecken eines Elektrofahrzeugs oder eine oder mehrere Buchsen zum Anstecken eines Ladekabels. Ladevorrichtungen, die für die Benutzung im nicht öffentlichen Umfeld, also privaten oder halb öffentlichen, vorgesehen sind, werden auch als Wand-Ladestationen bzw. „Wallbox“ bezeichnet. Chargers, referred to below, typically provide one or more connectivity options for charging electric vehicles and include e.g. a charging cable with a plug for plugging in an electric vehicle or one or more sockets for plugging in a charging cable. Chargers intended for use in a non-public environment, ie private or semi-public, are also referred to as wall charging stations or "wallboxes".

Bekannte Wand-Ladestationen können netzseitig z.B. an 400 V/16 A mit Drehstrom angeschlossen werden. Darüber hinaus bieten sie in der Regel eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem des Fahrzeugs, über die der Ladezustand der Batterie und ggf. auch weitere Parameter abgefragt werden können. Known wall charging stations can be network side, e.g. be connected to 400 V / 16 A with three-phase current. In addition, they usually provide a communication interface for communication with the battery management system of the vehicle, via which the state of charge of the battery and possibly also other parameters can be queried.

Typische Wand-Ladestationen sind z.B. in aus DE 10 2012 202 688 A1 , der DE 20 2014 001 367 U1 oder der DE 10 2013 002 078 A1 bekannt. In diesen Dokumenten werden darüber hinaus verschiedene Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines Elektrofahrzeuges beschrieben. Typical wall charging stations are eg in DE 10 2012 202 688 A1 , of the DE 20 2014 001 367 U1 or the DE 10 2013 002 078 A1 known. In addition, these documents describe various methods for controlling the charging of an electric vehicle.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Wand-Ladestationen werden typischerweise nach dem Hausstromzähler an das Stromnetz des Energieversorgers angeschlossen. Der Hausstromzähler misst in diesem Fall den gesamten Stromverbrauch des Haushalts, einschließlich des Stromverbrauchs des Elektrofahrzeugs. Es ist daher nicht möglich, für die elektrischen Haushaltsverbraucher und das Elektrofahrzeug unterschiedliche Stromtarife zu nutzen. Darüber hinaus ist es auch nicht möglich, das Laden des Elektrofahrzeugs strompreisabhängig zu regeln oder den Anschluss vom Energieversoger und/oder Netzbetreiber ohne Komforteinbuße für den Endkunden zwischen 0–100% Last stufenlos fernsteuern zu lassen.The known from the prior art wall charging stations are typically connected after the house electricity meter to the power grid of the utility. In this case, the household electricity meter measures the total electricity consumption of the household, including the electricity consumption of the electric vehicle. It is therefore not possible to use different electricity tariffs for household electrical appliances and the electric vehicle. In addition, it is also not possible to regulate the charging of the electric vehicle depending on the price of electricity or to let the connection from the energy supplier and / or network operator steplessly remote control without loss of comfort for the end customer between 0-100% load.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs zu schaffen, die es ermöglicht, für das Laden des Elektrofahrzeugs einen eigenen Stromtarif zu nutzen. Darüber hinaus sollte der Ladevorgang in Abhängigkeit vom Strompreis, der Netzauslastung und/ oder sonstigen Erwägungen vom Energieversorgung und/oder Netzbetreiber regelbar sein. An object of the present invention is thus to provide a device for charging an electric energy storage of an electric vehicle, which makes it possible to use a separate electricity tariff for charging the electric vehicle. In addition, the charging process should be controllable by the energy supply and / or network operator depending on the electricity price, the network load and / or other considerations.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 sowie im Patentanspruch 8 angegebenen Merkmale. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in the patent claim 1 and in claim 8. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs im nicht öffentlichen Umfeld vorgeschlagen, die einen externen Stromanschluss zum Anschließen der Vorrichtung an ein elektrisches Versorgernetz, einen oder mehrere Ladeanschlüsse zum Anschließen eines oder mehrerer zu ladender Fahrzeuge und eine Steuereinheit zum Steuern oder Regeln eines Ladevorgangs umfasst, wobei die erfindungsgemäße Ladevorrichtung einen Stromzähler zum Messen eines Ladestroms sowie eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Daten von und zu wenigstens einer externen Datenverarbeitungseinrichtung umfasst. According to the invention, a device for charging an electrical energy storage device of a vehicle in a non-public environment is proposed which has an external power connector for connecting the device to an electric utility network, one or more charging ports for connecting one or more vehicles to be charged and a control unit for controlling or Controlling a charging process comprises, wherein the charging device according to the invention comprises an electricity meter for measuring a charging current and a communication interface for transmitting data from and to at least one external data processing device.

Erfindungsgemäß werden über die Kommunikationsschnittstelle Strompreis- oder Netzlastinformationen oder strompreis- oder netzlastabhängige Steuerbefehle an die Ladevorrichtung übertragen, die von der Steuereinheit bei der Regelung des Ladevorgangs berücksichtigt werden. Das Laden eines Elektrofahrzeugs kann somit strompreis- und netzlastabhängig durchgeführt werden. Der vorstehend genannte Stromzähler ist außerdem derart ausgelegt, dass er den Strom in Bezug auf eine bestimmte Referenzgröße, z. B. in Bezug auf die Uhrzeit, und in Zeitspannen von weniger als einer Stunde, insbesondere mit einer Genauigkeit von etwa 15 Minuten oder weniger messen kann. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch zeitgenau abzurechnen oder die Verbrauchsinformationen anderweitig, z. B. zur Regelung der Stromerzeugung oder des Stromverbrauchs in einem elektrischen Netz, zu nutzen. Dies ermöglicht eine Regelung des gesamten energiewirtschaftlichen Anschlusses zwischen 0–100% Last ohne Einschränkung für den Endkunden. Die mit einem „Zeitstempel“ versehenen Stromverbrauchswerte werden erfindungsgemäß über die Kommunikationsschnittstelle an einen externen Empfänger, wie z.B. einen Server eines Stromversorgers bzw. Messstellenbetreibers, übertragen. Der Stromversorger kann dann eine zeitgenaue Stromabrechnung durchführen oder die Informationen anderweitig nutzen. According to the invention, electricity price or network load information or power-price or network-load-dependent control commands are transmitted to the charging device via the communication interface, which are taken into account by the control unit during the regulation of the charging process. The charging of an electric vehicle can thus be carried out in accordance with the electricity price and the network load. The above-mentioned electricity meter is also designed to supply the current with respect to a certain reference quantity, e.g. In terms of time, and in periods of less than one hour, in particular with an accuracy of about 15 minutes or less. This makes it possible to account for the power consumption timely or the consumption information otherwise, for. B. to control the power generation or power consumption in an electrical network to use. This makes it possible to regulate the entire energy-related connection between 0-100% load without restriction for the end customer. The power consumption values provided with a "time stamp" are, according to the invention, transmitted via the communication interface to an external receiver, such as e.g. a server of an electricity supplier or meter operator, transferred. The electricity supplier can then perform a time-accurate electricity billing or otherwise use the information.

Die vorstehend genannte Kommunikationsschnittstelle kann prinzipiell eine drahtlose und/oder drahtgebundene Datenschnittstelle umfassen, wie z.B. eine WLAN- oder Mobilfunkschnittstelle als drahtlose Verbindung und/oder eine LAN- oder PLC-Schnittstelle (Power Line Communication) als drahtgebundene Schnittstelle. Unter der Bezeichnung „Kommunikationsschnittstelle“ sind eine oder mehrere drahtlose und/oder drahtgebundene Datenschnittstellen gleichen oder unterschiedlichen Typs zu verstehen. The aforementioned communication interface may in principle comprise a wireless and / or wired data interface, such as a WLAN or mobile radio interface as a wireless connection and / or a LAN or PLC interface (Power Line Communication) as a wired interface. The term "communication interface" is one or more wireless and / or wired ones To understand data interfaces of the same or different type.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ladevorrichtung derart ausgelegt, dass ein Benutzer bestimmte Vorgaben in Bezug auf den Strompreis oder den zeitlichen Ablauf des Ladevorgangs, oder andere Parameter eingeben kann, die dann von der Steuereinheit beim Laden des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Ladevorrichtung auch derart ausgelegt sein, dass der Ladevorgang von extern fernsteuerbar ist. Hierzu können weitere Parameter, z. B. auch bestimmte Steuerbefehle, an die Ladevorrichtung übertragen werden. According to a preferred embodiment of the invention, the charging device is designed such that a user can enter certain specifications with regard to the electricity price or the timing of the charging process, or other parameters, which are then taken into account by the control unit when charging the vehicle. Alternatively or additionally, the charging device according to the invention may also be designed such that the charging process can be remotely controlled externally. For this purpose, further parameters, for. B. also certain control commands are transmitted to the charging device.

Der Benutzer kann z.B. eine oder mehrere der folgenden Größen vorgeben: eine Information über den Strompreis, wie z.B. eine Preisschwelle, einen maximalen oder minimalen Strompreis, einen Zeitwert, wie z.B. eine Startzeit, den Zeitpunkt des Ladeendes oder eine bestimmte Zeitspanne, einen bevorzugten Stromtarif, einen bevorzugten Strommix, z. B. bestehend aus lokal erzeugtem Strom und/oder Netzstrom, eine Information über ein gewünschtes Ladeniveau (z. B. als %-Anteil der Vollladung) oder auch andere Parameter. Auf diese Weise kann der Benutzer den Ladevorgang in gewünschter Weise konfigurieren. Er kann z. B. festlegen, ab welchem maximalen Strompreis das Fahrzeug möglichst nicht geladen oder bei welchem Strompreis das Fahrzeug in jedem Fall geladen werden soll. Besitzer einer Photovoltaikanlage oder einer anderweitigen Stromerzeugungsanlage können den Ladevorgang ihres Fahrzeugs darüber hinaus auch noch in Abhängigkeit von der von der Erzeugungsanlage zur Verfügung gestellten Leistung regeln und z. B. vorgeben, dass das Fahrzeug möglichst nur aufgeladen werden soll, wenn die Erzeugungsanlage Strom liefert oder wenn der Anteil des Ladestroms die Erzeugungsanlage zumindest ein bestimmter Prozentsatz des gesamten Ladestroms ist. Im Prinzip sind nahezu beliebige Bedingungen einstellbar und kombinierbar. Sofern der Benutzer keine Eingaben tätigt, wird der Ladevorgang basierend auf voreingestellten und/oder automatisch eingelesenen Parameterwerten durchgeführt.The user can e.g. specify one or more of the following quantities: information about the price of electricity, e.g. a price threshold, a maximum or minimum electricity price, a time value, such as a start time, the time of the end of charging or a certain period of time, a preferred electricity tariff, a preferred power mix, z. B. consisting of locally generated power and / or power, information about a desired charge level (eg., As% of full charge) or other parameters. In this way, the user can configure the charging process in the desired manner. He can z. B. determine from which maximum electricity price the vehicle should not be charged as possible or at which electricity price the vehicle should be charged in any case. Owners of a photovoltaic system or other power generation plant can also regulate the charging of their vehicle depending on the power provided by the generation facility and z. B. pretend that the vehicle should only be charged if possible, when the generating plant supplies electricity or when the proportion of the charging current, the generating plant is at least a certain percentage of the total charging current. In principle, almost any conditions are adjustable and combinable. Unless the user makes entries, the loading is performed based on preset and / or automatically read parameter values.

Die Steuereinheit berücksichtigt vorzugsweise auch eine oder mehrere der folgenden Größen bei einem Ladevorgang: den Ladezustand (SOC: State Of Charge) des elektrischen Energiespeichers, den Gesundheitszustand (SOH: State Of Health) des elektrischen Energiespeichers, eine maximale Ladeleistung, eine zur Verfügung stehende elektrische Leistung oder weitere Parameter. Technische Informationen bzw. Zustandsgrößen des elektrischen Energiespeichers werden vorzugsweise vom Batteriemanagementsystem des Fahrzeugs automatisch an die erfindungsgemäße Ladevorrichtung übertragen. Die vorstehend erwähnte Kommunikationsschnittstelle der Ladevorrichtung umfasst zu diesem Zweck vorzugsweise eine entsprechende Datenübertragungsschnittstelle zur Kommunikation mit dem Fahrzeug. The control unit preferably also takes into account one or more of the following variables during a charging process: the state of charge of the electrical energy store, the state of health of the electrical energy store, a maximum charging power, and an available electrical charge Performance or other parameters. Technical information or state variables of the electrical energy store are preferably transmitted automatically from the battery management system of the vehicle to the charging device according to the invention. The above-mentioned communication interface of the charging device for this purpose preferably comprises a corresponding data transmission interface for communication with the vehicle.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit auch so ausgelegt sein, dass sie fernsteuerbar ist. Ein Energieversorger oder eine andere Person kann somit von extern in den Ladevorgang eingreifen, wenn er bzw. sie dies für erforderlich hält. Die elektrische Last, die durch das Laden eines oder mehrerer Fahrzeuge erzeugt wird, kann somit abhängig von der Gesamtlast des Stromnetzes oder je nach Erzeugungssituation variiert werden. Dadurch wird es insbesondere für Stromversorger möglich, die am Netz angeschlossene Last besser an die Erzeugungssituation anzupassen oder anderweitige wirtschaftliche Optimierungen durchzuführen. According to a specific embodiment of the invention, the control unit can also be designed so that it can be controlled remotely. An energy supplier or another person can thus intervene in the charging process if he or she considers this necessary. The electrical load that is generated by charging one or more vehicles can thus be varied depending on the total load of the power grid or depending on the generation situation. This makes it possible, in particular for electricity suppliers, to adapt the load connected to the grid better to the generation situation or to carry out other economic optimizations.

Um die Bedienungsfreundlichkeit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung zu verbessern, ist sie vorzugsweise derart ausgelegt, dass dem Nutzer verschiedene Parameter, über die er den Ladevorgang steuern kann, und/oder verschiedene Betriebsmodi zur Auswahl angezeigt werden. Die genannten Daten können z.B. auf einem Display der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung oder in einer Smartphone-App bzw. Internetanwendung angezeigt werden. In order to improve the ease of use of the loading device according to the invention, it is preferably designed such that the user various parameters over which he can control the charging process, and / or different operating modes are displayed for selection. The mentioned data can e.g. be displayed on a display of the charging device according to the invention or in a smartphone app or Internet application.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ladevorrichtung ein Gehäuse mit einem externen Stromanschluss zum Anschließen der Ladevorrichtung an das Stromnetz und einen oder mehrere Ladeanschlüsse für die zu ladenden Fahrzeuge. Die Steuereinheit, der Stromzähler und vorzugsweise auch die Kommunikationsschnittstelle sind vorzugsweise in dem Gehäuse integriert. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung umfasst somit sämtliche Komponenten innerhalb eines kompakten Gehäuses und ist dadurch schnell und einfach montierbar sowie anwendungsfreundlich zu bedienen. According to a preferred embodiment of the invention, the charging device comprises a housing with an external power connection for connecting the charging device to the mains and one or more charging connections for the vehicles to be charged. The control unit, the electricity meter and preferably also the communication interface are preferably integrated in the housing. The charging device according to the invention thus comprises all components within a compact housing and is therefore quick and easy to install and easy to use.

Die Ladevorrichtung ist vorzugsweise als Wand-Ladestation, also zur Wandmontage, ausgebildet.The charging device is preferably designed as a wall charging station, that is, for wall mounting.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Ladevorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im nicht öffentlichen – d.h. privaten oder halb-öffentlichen – Umfeld. Gemäß der Erfindung wird die Ladevorrichtung dabei direkt an das Stromnetz eines Stromversorgers, ohne Zwischenschaltung eines Hausstromzählers, angeschlossen. Der Benutzer hat somit z.B. die Möglichkeit, verschiedene Energieversorger oder Tarife für das Laden seines Elektrofahrzeugs und den Betrieb seiner häuslichen Stromverbraucher zu wählen. Darüber hinaus ist es aufgrund des integrierten Stromzählers möglich, den Stromverbrauch zeitgenau abzurechnen, zu steuern oder zu überwachen. The present invention also relates to the use of a charging device according to one of the embodiments described above in the non-public - ie private or semi-public - environment. According to the invention, the charging device is connected directly to the power grid of a power supplier, without the interposition of a house electricity meter. The user thus has, for example, the possibility of various energy suppliers or tariffs for charging his electric vehicle and the operation of his domestic Power consumers to choose. In addition, due to the integrated electricity meter, it is possible to bill, control or monitor the power consumption on time.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Außenansicht auf eine erfindungsgemäße Wand-Ladestation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 1 an external view of a wall charging station according to the invention according to an embodiment of the invention; and

2 eine schematische Ansicht der elektronischen Komponenten einer Ladevorrichtung zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs. 2 a schematic view of the electronic components of a charging device for charging an electric vehicle.

1 zeigt eine Vorrichtung zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 7 eines Elektrofahrzeugs 8 (siehe auch 2), wobei unter dem Begriff „Elektrofahrzeug“ sowohl rein elektrisch betriebene Fahrzeuge als auch Hybrid-Fahrzeuge aller Art, also z. B. auch Elektro-Motorräder zu verstehen sind. Die dargestellte Ladevorrichtung ist hier als Wand-Ladestation ausgebildet, die häufig auch als „Wallbox“ bezeichnet wird. Sie umfasst im Wesentlichen eine im Gehäuse 5 integrierte Ladeelektronik und einen Elektroanschluss 18, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Buchse, an der ein Ladekabel 2 mit einem Stecker 6 angeschlossen ist. Der Stecker 6 ist in der Regel genormt und kann in eine entsprechende Buchse am Elektrofahrzeug 8 eingesteckt werden, um dessen Energiespeicher 7 aufzuladen. 1 shows a device for charging the electrical energy storage 7 an electric vehicle 8th (see also 2 ), under the term "electric vehicle" both purely electrically powered vehicles and hybrid vehicles of all kinds, ie, for. B. also electric motorcycles are to be understood. The charging device shown here is designed as a wall charging station, which is often referred to as a "wallbox". It essentially comprises one in the housing 5 integrated charging electronics and an electrical connection 18 , In the illustrated embodiment, a socket on which a charging cable 2 with a plug 6 connected. The plug 6 is usually standardized and can be plugged into an appropriate socket on the electric vehicle 8th be plugged to its energy storage 7 charge.

Die dargestellte Ladevorrichtung 1 umfasst ferner eine Benutzerschnittstelle – hier mehrere Knöpfe 3 (es könnte natürlich auch ein Touchscreen oder dgl. vorgesehen sein) – an denen ein Benutzer verschiedene Eingaben vornehmen oder die Ladevorrichtung 1 konfigurieren kann, sowie ein Display 4, an dem verschiedene Informationen betreffend den Ladevorgang angezeigt werden können. An der Rückseite des Gehäuses (nicht gezeigt) befindet sich ein externer Stromanschluss zum Anschließen der Ladevorrichtung 1 an ein elektrisches Netz. The illustrated charging device 1 also includes a user interface - here several buttons 3 (It could of course also a touch screen or the like. Be Provided) - where a user make various inputs or the charging device 1 can configure, as well as a display 4 on which various information regarding the charging process can be displayed. At the back of the case (not shown) is an external power connector for connecting the charger 1 to an electrical network.

2 zeigt das Innenleben einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 mit der Ladeelektronik und der Kommunikationstechnik sowie verschiedene weitere Komponenten, die innerhalb des Gehäuses 5 integriert sind. 2 shows the interior of a loading device according to the invention 1 with the charging electronics and communication technology as well as various other components inside the case 5 are integrated.

Die Ladeelektronik umfasst eine Steuereinheit 12 zum Steuern oder Regeln eines Ladevorgangs. Die Steuereinheit 12 umfasst wiederum eine Datenverarbeitungseinrichtung 13 mit einem Prozessor und einem Steuer- oder Regelalgorithmus 19, sowie einen Stromsteller 14, mittels dessen der über das Ladekabel 2 fließende Ladestrom bzw. die Ladeleistung gestellt werden kann. Der Stromsteller 14 ist mit der Datenverarbeitungseinrichtung 13 verbunden und kann z.B. als Thyristorschalter oder als ein anderer gängiger Leistungsschalter ausgebildet sein.The charging electronics comprises a control unit 12 to control or regulate a charge. The control unit 12 in turn comprises a data processing device 13 with a processor and a control algorithm 19 , as well as a power controller 14 , by means of which via the charging cable 2 flowing charging current or the charging power can be provided. The power controller 14 is with the data processing device 13 connected and may be formed, for example, as a thyristor or as another common circuit breaker.

Die Ladevorrichtung 1 umfasst ferner einen Stromzähler 10 zum Messen des Ladestroms, mit dem der Energiespeicher 7 des Elektrofahrzeugs 8 geladen wird, eine Benutzerschnittstelle 11, über die ein Benutzer verschiedene Befehle eingeben oder die Ladevorrichtung 1 konfigurieren kann, eine Ausgabeeinheit 15 zur optischen oder akustischen Anzeige von Informationen sowie eine Kommunikationsschnittstelle 16, 17 zur Übertragung von Daten von bzw. an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung über eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsverbindung. Weiter umfasst die Ladevorrichtung 1 einen externen Stromanschluss 9 zum Anschließen der Ladevorrichtung 1 an ein elektrisches Netz. The loading device 1 further includes an electricity meter 10 for measuring the charging current with which the energy storage 7 of the electric vehicle 8th is loaded, a user interface 11 through which a user can enter various commands or the loader 1 can configure an output device 15 for optical or acoustic display of information as well as a communication interface 16 . 17 for transmitting data from or to an external data processing device via a wireless or wired communication link. Next includes the charging device 1 an external power connection 9 for connecting the charging device 1 to an electrical network.

Der Stromzähler 10 ist so ausgebildet, dass er den Ladestrom in Bezug auf eine bestimmte Uhrzeit und in einer bestimmten Zeitspanne, z. B. mit einer Genauigkeit von 15 min., oder in Echtzeit messen kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stromzähler 10 in der Lage, den Strom in Zeitspannen von weniger als einer Stunde, insbesondere etwa im 15 Minuten-Takt, oder in Echtzeit zu messen. Es ist somit möglich, den Ladestrom oder die Ladeleistung zu bestimmten Uhrzeiten, z.B. zwischen 16.00 Uhr und 16.15 Uhr (bei einem 15 minütigen Intervall) zu messen und abzurechnen. The electricity meter 10 is designed so that the charging current with respect to a specific time and in a certain period of time, for. B. with an accuracy of 15 min., Or can measure in real time. According to a preferred embodiment, the electricity meter 10 able to measure the current in time periods of less than one hour, in particular approximately every 15 minutes, or in real time. It is thus possible to measure and charge the charging current or charging power at certain times, for example between 4:00 pm and 4:15 pm (at a 15 minute interval).

Der Stromzähler 10 und die Kommunikationsschnittstelle 16, 17 erfüllen somit auch die Anforderungen an eine Messsystem gemäß EnWG.The electricity meter 10 and the communication interface 16 . 17 thus meet the requirements for a measuring system according to EnWG.

Die Steuereinheit 12 ist hier so eingerichtet, dass sie eine strompreis- und netzlastabhängige Regelung des Ladevorgangs durchführt, um die Ladekosten zu minimieren und/oder wirtschaftliche Optimierungen des Energieversorgers zu ermöglichen. Zu diesem Zweck werden Strompreis- und/oder Netzlastinformationen, d.h. z. B. der konkrete Strompreis an einer Börse, oder alternativ strompreis- und netzlastabhängige Steuerbefehle an die Ladevorrichtung 1 übertragen. Diese Informationen bzw. Befehle werden von der Steuereinheit bei der Regelung des Ladevorgangs berücksichtigt. Je nach Strompreis und Netzlast oder anderweitigen Parametern kann der Ladevorgang somit gestartet oder gestoppt oder mit einer bestimmten Ladeleistung durchgeführt werden.The control unit 12 Here, it is set up in such a way that it carries out charging and network load-dependent regulation of the charging process in order to minimize the charging costs and / or to enable economic optimization of the energy supplier. For this purpose, electricity price and / or network load information, ie, for example, the actual electricity price on a stock exchange, or alternatively electricity price and network load-dependent control commands to the charging device 1 transfer. This information or commands are taken into account by the control unit during the regulation of the charging process. Depending on the electricity price and network load or other parameters, the charging process can thus be started or stopped or carried out with a specific charging power.

Die Funktionsweise der dargestellten Ladevorrichtung 1 wird im Folgenden anhand eines Beispiels kurz erläutert: Vor Beginn eines Ladevorgangs kann der Benutzer, sofern gewünscht, verschiedene Parameter vorgeben, um den Ladevorgang nach bestimmten Kriterien einzustellen. So kann der Benutzer z.B. Informationen über den Strompreis, wie z.B. Preisschwellen, einen minimalen oder maximalen Strompreis, oder einen Zeitwert, wie z.B. einen Startzeitpunkt, einen Ladeende-Zeitpunkt oder eine Zeitspanne, einen gewünschten Tarif oder einen bestimmten Strommix sowie ggf. auch andere Parameter eingeben. Alternativ oder zusätzlich können dem Benutzer auch verschiedene Lademodi wie z.B. ein kostenoptimierter oder zeitoptimierter Lademodus, oder ein anderer Lademodus angeboten werden, bei dem ein bestimmter Tarif ausgenutzt oder ein bestimmter Strommix aus selbst erzeugtem Strom und vom Energieversorger gelieferten Strom eingehalten wird. Die Eingabe kann über die optional an der Ladevorrichtung 1 vorgesehene Benutzerschnittstelle 11 oder mittels einer externen Eingabeeinheit, wie z.B. mittels eines Smartphones und einer dazugehörigen App oder Internetanwendung, vorgenommen werden. The operation of the illustrated charging device 1 is briefly explained below with reference to an example: Before starting a charging process, the user can, if desired, specify various parameters to set the charging process according to certain criteria. So can the Users eg enter information about the price of electricity, such as price thresholds, a minimum or maximum electricity price, or a time value, such as a start time, end-of-charge time or time period, a desired tariff or power mix, and possibly other parameters as well. Alternatively or additionally, the user can also be offered various charging modes, such as a cost-optimized or time-optimized charging mode, or another charging mode in which a certain tariff is utilized or a certain electricity mix of self-generated electricity and electricity supplied by the energy supplier is adhered to. The input can be via the optional on the charging device 1 provided user interface 11 or by means of an external input unit, such as by means of a smartphone and an associated app or Internet application.

Die eingegebenen Daten werden von der Datenverarbeitungseinheit 13 verarbeitet und vom Steueralgorithmus 19 bei der Steuerung bzw. Regelung des Ladevorgangs berücksichtigt. Ein Ladevorgang kann aber auch ohne Eingabe von Benutzervorgaben durchgeführt werden In diesem Fall würde der Ladevorgang allein basierend auf voreingestellten Parametern und in Abhängigkeit von technischen Randbedingungen, wie z.B. dem Ladezustand (SOC) oder dem Gesundheitszustand (SOH) des elektrischen Energiespeichers 7, der maximalen Ladeleistung, oder in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung und/oder weiterer Parameter durchgeführt werden. The data entered is from the data processing unit 13 processed and from the control algorithm 19 taken into account in the control or regulation of the charging process. A charging process can also be carried out without input of user specifications. In this case, the charging process would be based solely on preset parameters and depending on technical constraints, such as the state of charge (SOC) or health status (SOH) of the electrical energy storage 7 , the maximum charging power, or depending on the available electrical power and / or other parameters are performed.

Wenn die Randbedingungen feststehen, wird der Ladevorgang gestartet und von der Steuereinheit 12 gesteuert bzw. geregelt. Der während eines Ladevorgangs verbrauchte Strom wird vom Stromzähler 10 zeitgenau gemessen. Der Stromzähler 10 ist zu diesem Zweck derart ausgebildet, dass er den Ladestrom in Bezug auf eine bestimmte Uhrzeit und innerhalb von kurzen Zeitspannen von weniger als einer Stunde, z.B. mit einer Genauigkeit von 15 Minuten oder genauer, messen kann. Es könnten auch Stromzähler 10 zur Echtzeitmessung eingesetzt werden. Die vom Stromzähler 10 erfassten Messwerte werden dann über eine Kommunikationsschnittstelle 16, 17 an einen Empfänger gesendet. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 1 kann zu diesem Zweck z.B. eine drahtgebundene Schnittstelle 16, wie z.B. eine LAN oder eine PLC-Schnittstelle, oder eine drahtlose Datenschnittstelle 17, wie z.B. eine WLAN- oder Mobilfunk-Schnittstelle aufweisen. Die an einen externen Rechner übertragenen Verbrauchsdaten können dann z.B. für eine zeitgenaue Stromabrechnung verarbeitet oder anderweitig genutzt werden. If the boundary conditions are established, the charging process is started and by the control unit 12 controlled or regulated. The electricity consumed during a charging process is from the electricity meter 10 timely measured. The electricity meter 10 For this purpose, it is designed such that it can measure the charging current in relation to a specific time and within short periods of less than one hour, eg with an accuracy of 15 minutes or more precisely. It could also be electricity meters 10 used for real-time measurement. The from the electricity meter 10 acquired measured values are then transmitted via a communication interface 16 . 17 sent to a recipient. The charging device according to the invention 1 can for this purpose eg a wired interface 16 , such as a LAN or PLC interface, or a wireless data interface 17 , such as have a wireless or cellular interface. The consumption data transmitted to an external computer can then be processed, for example, for time-accurate electricity billing or otherwise used.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit 12 derart ausgelegt, dass ein Ladevorgang in Abhängigkeit vom Strompreis regelbar ist. Bei dieser Betriebsart steht die Steuereinheit über die Kommunikationsschnittstelle 16, 17 mit einer Datenquelle (z. B. über das Internet) in Verbindung und erhält aus dieser entweder konkrete Strompreisinformationen, d.h. z.B. den konkreten Strompreis an einer Börse, und/oder alternativ strompreis- und/oder netzlastabhängige Steuerbefehle. Im ersteren Fall kann die Steuerung bzw. Regelung des Ladevorgangs automatisch in Abhängigkeit vom aktuellen Strompreis oder einer prognostizierten Strompreisentwicklung erfolgen. Hierzu kann der aktuelle Strompreis beispielsweise mit einem oder mehreren im Algorithmus 19 enthaltenden Schwellenwerten verglichen und der Ladestrom entsprechend ein- oder ausgeschaltet oder auf einen bestimmten Wert geregelt werden. Die Steuerbefehle können auch alternativ an anderer Stelle, außerhalb der Ladevorrichtung 1, generiert und über die Kommunikationsschnittstelle 16, 17 an die Ladevorrichtung 1 übertragen werden. Durch die Verarbeitung von Strompreisinformationen ist es in jedem Fall möglich, den Ladevorgang kostenoptimiert zu regeln. According to a preferred embodiment of the invention, the control unit 12 designed such that a charging process in dependence on the price of electricity is regulated. In this mode, the control unit is via the communication interface 16 . 17 with a data source (eg., Via the Internet) in connection and receives from this either concrete electricity price information, ie, for example, the specific electricity price on a stock exchange, and / or alternatively electricity price and / or network load-dependent control commands. In the former case, the control or regulation of the charging process can be carried out automatically depending on the current electricity price or a predicted electricity price development. For this purpose, the current electricity price, for example, with one or more in the algorithm 19 thresholds are compared and the charging current according to on or off or regulated to a certain value. The control commands may alternatively be elsewhere, outside the charging device 1 , generated and via the communication interface 16 . 17 to the loader 1 be transmitted. By processing electricity price information, it is in any case possible to regulate the charging process in a cost-optimized manner.

Daneben bietet die dargestellte Ladevorrichtung 1 vorzugsweise auch die Möglichkeit, den Ladevorgang fernzusteuern. Eine solche Funktionalität ist insbesondere für Energieversorger von großer Bedeutung, um die erzeugte elektrische Leistung und den Stromverbrauch im Netz besser aufeinander abstimmen zu können. Der Energieversorger hat dadurch die Möglichkeit, Stromverbraucher bei Bedarf zuzuschalten, um ein Überangebot an elektrischer Leistung abzubauen, oder Stromverbraucher abzuschalten, um ein Unterangebot zu vermeiden und hierdurch weitere wirtschaftliche Optimierungen durchzuführen.Next to it offers the loading device shown 1 preferably also the possibility to remotely control the charging process. Such functionality is particularly important for utilities of great importance in order to better match the electrical power generated and the power consumption in the network. As a result, the energy supplier has the option of switching on electricity consumers when needed in order to reduce an excess supply of electrical power or to switch off electricity consumers in order to avoid a shortage and thereby carry out further economic optimizations.

Die in 2 dargestellte Ladevorrichtung kann optional auch eine Anzeigeeinrichtung 15, wie z.B. ein Display, umfassen, an dem im Grunde beliebige Informationen in Bezug auf den Ladevorgang angezeigt werden können. Die Informationen könnten wahlweise natürlich auch an einem anderen Gerät, wie z.B. einem Smartphone, angezeigt werden. In the 2 Optionally, the charging device illustrated may also include a display device 15 , such as a display, where basically any information related to the charging process can be displayed. The information could of course also be displayed on another device, such as a smartphone.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens die Steuereinheit 12, der Stromzähler 10 und die Kommunikationsschnittstelle 16, 17 in einem Gehäuse 5 als bauliche Einheit integriert. Die Ladevorrichtung 1 kann somit einfach und schnell montiert werden. According to a preferred embodiment, at least the control unit 12 , the electricity meter 10 and the communication interface 16 . 17 in a housing 5 integrated as a structural unit. The loading device 1 can be easily and quickly mounted.

Die Ladevorrichtung 1 ist, wie eingangs erwähnt wurde, für die nicht öffentliche, d.h. private oder halb-öffentliche, Nutzung konzipiert. Sie wird erfindungsgemäß nicht am Hausstromzähler sondern direkt am elektrischen Versorgungsnetz angeschlossen. Aufgrund ihres speziellen Stromzählers 10 kann ein Ladevorgang relativ zeitgenau überwacht werden und es kann eine strompreisabhängige Laderegelung durchgeführt werden. The loading device 1 is, as mentioned above, designed for non-public, ie private or semi-public, use. It is inventively not connected to the house electricity meter but directly to the electrical supply network. Due to its special electricity meter 10 a charging process can be monitored relatively precisely and it can be carried out an electricity price-dependent charge control.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Vorrichtung (1) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (7) eines Fahrzeuges (8), umfassend einen externen Stromanschluss (9) zum Anschließen der Vorrichtung (1) an ein elektrisches Netz, einen Ladeanschluss (2, 6) zum Anschließen eines oder mehrerer zu ladendender Fahrzeuge (8) und eine Steuereinheit (12) zum Steuern oder Regeln eines Ladevorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromzähler (10) zum Messen des Ladestroms, mit dem der Energiespeicher (7) geladen wird, vorgesehen ist, wobei der Stromzähler (10) so ausgebildet ist, dass er den Strom in Bezug auf eine bestimmte Referenzzeit und in Zeitspannen von weniger als einer Stunde oder in Echtzeit messen kann, und dass ferner eine Kommunikationsschnittstelle (16, 17) vorgesehen ist, über die die vom Stromzähler (10) gemessenen Verbrauchswerte an eine entfernt angeordnete Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, und dass über die Kommunikationsschnittstelle außerdem Strompreis- und/oder Netzlastinformationen oder andere Steuerinformationen an die Steuereinheit (12) übertragen werden, wobei die Steuereinheit (12) derart ausgebildet ist, dass sie die übertragenen Informationen bzw. Befehle verarbeitet und bei der Steuerung oder Regelung eines Ladevorgangs berücksichtigt. Contraption ( 1 ) for charging an electrical energy store ( 7 ) of a vehicle ( 8th ), comprising an external power connector ( 9 ) for connecting the device ( 1 ) to an electrical network, a charging port ( 2 . 6 ) for connecting one or more vehicles to be loaded ( 8th ) and a control unit ( 12 ) for controlling or regulating a charging process, characterized in that an electricity meter ( 10 ) for measuring the charging current with which the energy store ( 7 ) is provided, wherein the electricity meter ( 10 ) is adapted to measure the current with respect to a specific reference time and in time periods of less than one hour or in real time, and further that a communication interface ( 16 . 17 ), via which the electricity meter ( 10 ) measured values are transmitted to a remotely located data processing unit, and that via the communication interface also electricity price and / or network load information or other control information to the control unit ( 12 ), the control unit ( 12 ) is designed such that it processes the transmitted information or commands and taken into account in the control or regulation of a charging process. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) den Ladevorgang in Abhängigkeit von einem oder mehreren vom Benutzer vorgegebenen Parametern steuert oder regelt.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the control unit ( 12 ) controls or regulates the charging process in dependence on one or more parameters specified by the user. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Benutzervorgaben eine oder mehrere der folgenden Parameter eingegeben werden können: eine Information über einen Strompreis, einen Stromtarif oder einen Strommix, ein Zeitwert, eine Zeitspanne oder ein anderer Parameter. Contraption ( 1 ) according to claim 2, characterized in that as user preferences one or more of the following parameters can be input: information about a price of electricity, a electricity tariff or a power mix, a time value, a time span or another parameter. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der folgenden Größen als weitere Parameter bei der Steuerung oder Regelung des Ladevorgangs berücksichtigt werden: der Ladezustand (SOC) und/oder der Gesundheitszustand (SOH) des elektrischen Energiespeichers (7), eine zur Verfügung stehende elektrische Leistung, eine maximale Ladeleistung, oder ein anderer Parameter.Contraption ( 1 ) according to claim 2, characterized in that one or more of the following variables are taken into account as further parameters in the control or regulation of the charging process: the state of charge (SOC) and / or the state of health (SOH) of the electrical energy store ( 7 ), an available electric power, a maximum charging power, or another parameter. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) so ausgelegt ist, dass sie von einer externen Steuereinheit fernsteuerbar ist. Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 12 ) is designed so that it can be remotely controlled by an external control unit. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart eingerichtet ist, dass dem Nutzer an einem Display (4) verschiedene Parameter und/oder verschiedene Betriebsmodi zur Auswahl angeboten werden. Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is set up in such a way that the user can see on a display ( 4 ) various parameters and / or different operating modes are offered for selection. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gehäuse (5) mit dem externen Stromanschluss (9) und dem Ladeanschluss (2, 6) für das zu ladende Fahrzeug (8) aufweist, wobei die Steuereinheit (12) und der Stromzähler (10) sowie die Kommunikationsschnittstelle (16, 17) in dem Gehäuse (5) integriert sind. Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a housing ( 5 ) with the external power connector ( 9 ) and the charging port ( 2 . 6 ) for the vehicle to be loaded ( 8th ), wherein the control unit ( 12 ) and the electricity meter ( 10 ) as well as the communication interface ( 16 . 17 ) in the housing ( 5 ) are integrated. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche im nicht öffentlichen Umfeld, wobei die Vorrichtung (1) direkt am Stromnetz eines Stromversorgers, ohne Zwischenschaltung eines Hausstromzählers, angeschlossen wird.Use of a device ( 1 ) according to one of the preceding claims in a non-public environment, the device ( 1 ) is connected directly to the electricity grid of an electricity supplier, without the interposition of a household electricity meter.
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