DE102015213029A1

DE102015213029A1 - Supply system, motor vehicle and method for providing electrical energy

Info

Publication number: DE102015213029A1
Application number: DE102015213029.0A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Goesmann; Felix Bilger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem (2) zur Bereitstellung von elektrischer Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher (8), insbesondere zur Notstromversorgung, umfassend eine elektrische Energiequelle (16) sowie zumindest einen Versorgungsanschluss (36, 40) für den zumindest einen elektrischen Verbraucher (8), wobei die Energiequelle (16) durch einen Hochvoltspeicher (16) eines Kraftfahrzeugs (18), insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, ausgebildet ist, wobei die Bereitstellung von elektrischer Energie für den zumindest einen elektrischen Verbraucher (8) über eine Schnittstelle (26, 32, 36) im Bereich der Außenhaut (34) des Kraftfahrzeuges (18) erfolgt und wobei der zumindest eine elektrische Verbraucher (8) bezogen auf das Kraftfahrzeug (18) als externer Verbraucher (8) ausgebildet ist.The invention relates to a supply system (2) for providing electrical energy for at least one electrical consumer (8), in particular for emergency power supply, comprising an electrical energy source (16) and at least one supply connection (36, 40) for the at least one electrical consumer (8 ), wherein the energy source (16) by a high-voltage accumulator (16) of a motor vehicle (18), in particular an electric or hybrid vehicle is formed, wherein the provision of electrical energy for the at least one electrical load (8) via an interface (26 , 32, 36) in the region of the outer skin (34) of the motor vehicle (18) and wherein the at least one electrical load (8) with respect to the motor vehicle (18) as an external consumer (8) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Versorgungssystem zur Bereitstellung von elektrischer Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher, insbesondere zur Notstromversorgung, umfassend eine elektrische Energiequelle sowie zumindest einen Versorgungsanschluss für den zumindest einen Verbraucher. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer Energie.The invention relates to a supply system for providing electrical energy for at least one electrical load, in particular for emergency power supply, comprising an electrical energy source and at least one supply connection for the at least one consumer. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle and a method for providing electrical energy.

Einige Einrichtungen, wie zum Beispiel Krankenhäuser, verfügen über die Möglichkeit, die Versorgung zumindest einzelner Räume mit elektrischer Energie auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die Versorgung über das örtliche Stromversorgungsnetz zeitweise unterbrochen wird. Diese als Notstromversorgung bezeichnete zeitweise Aufrechterhaltung der Stromversorgung wird dabei typischerweise mit Hilfe von vor Ort stationierten Stromgeneratoren vorgenommen, die mit Benzin oder Diesel betrieben werden und bei Wegfall der Versorgung über das lokale Stromversorgungsnetz gestartet werden.Some facilities, such as hospitals, have the ability to maintain the supply of electrical energy to at least some rooms even if the supply via the local power grid is temporarily interrupted. This temporary maintenance of the power supply, referred to as an emergency power supply, is typically carried out with the aid of on-site power generators which are operated with gasoline or diesel and are started when the power supply via the local power supply network ceases.

Für die meisten an ein lokales Stromversorgungsnetz angebundenen und über dieses mit elektrischer Energie vorsorgten Gebäude ist jedoch keine solche Absicherung vorgesehen und dementsprechend ist die Versorgung der elektrischen Verbraucher in diesen Gebäuden unterbrochen, wenn die Versorgung beispielsweise aufgrund von Unwetterschäden oder von Wartungsarbeiten über das lokale Stromversorgungsnetz zeitweise nicht erfolgen kann.However, no such protection is provided for most of the buildings connected to a local power supply network and provided with electrical energy, and accordingly the supply of the electrical consumers in these buildings is interrupted if the supply is intermittent, for example due to weather damage or maintenance work over the local power supply network can not be done.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Lösung zur zeitweisen Versorgung oder zur Absicherung der Versorgung elektrischer Verbraucher anzugeben.Based on this, the present invention seeks to provide an alternative solution for temporary supply or to secure the supply of electrical consumers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Versorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf die Vorrichtungen angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt.This object is achieved by a supply system with the features of claim 1, by a motor vehicle having the features of claim 11 and by a method having the features of claim 14. Preferred developments are contained in the dependent claims. The advantages and preferred embodiments cited with regard to the devices are analogous to the method transferable and vice versa.

Die wesentliche Idee besteht dabei darin, einen sogenannten Hochvoltspeicher eines Kraftfahrzeuges, so wie er typischerweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug verbaut ist, nicht nur wie bisher für den Betrieb des Kraftfahrzeuges und zur Versorgung der elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeuges zu nutzen, sondern bei Bedarf auch zur zumindest zeitweisen Versorgung externer elektrischer Verbraucher, also elektrischer Verbraucher, die nicht Teil des entsprechenden Kraftfahrzeuges sind und nicht zum entsprechenden Kraftfahrzeug gehören. Auf diese Weise wird dann auch die Realisierung einer Notstromversorgung und insbesondere einer Notstromversorgung für einen Privathaushalt ermöglicht.The essential idea is to use a so-called high-voltage accumulator of a motor vehicle, as it is typically installed in an electric or hybrid vehicle, not only as previously for the operation of the motor vehicle and to supply the electrical load of the motor vehicle, but if necessary also for at least temporary supply of external electrical consumers, ie electrical consumers who are not part of the corresponding motor vehicle and do not belong to the corresponding motor vehicle. In this way, the realization of an emergency power supply and in particular an emergency power supply for a private household is then possible.

Dieser Idee liegt dabei unter anderem die Überlegung zugrunde, dass im Zuge der fortschreitenden Entwicklung entsprechender Hochvoltspeicher deren Speicherkapazität, also die speicherbare Menge an Energie, signifikant erhöht werden konnte und dass entsprechende Elektro- oder Hybridfahrzeuge häufig nur für Kurzstreckenfahrten genutzt werden, so dass die mittlerweile typischerweise zur Verfügung stehende Speicherkapazität entsprechender Hochvoltspeicher häufig gar nicht im vollen Umfang genutzt wird.This idea is based inter alia on the consideration that in the course of the progressive development of corresponding high-voltage storage their storage capacity, ie the storable amount of energy could be significantly increased and that corresponding electric or hybrid vehicles are often used only for short trips, so that the meantime typically available storage capacity corresponding high-voltage storage is often not fully used.

Desweiteren ist infolge der politischen Entwicklung in vielen Industrieländern davon auszugehen, dass die Verbreitung von Elektro- und Hybridfahrzeugen und somit die Verbreitung entsprechender Hochvoltspeicher weiter zunehmen wird.Furthermore, as a result of the political developments in many industrialized countries, it is to be expected that the spread of electric and hybrid vehicles and thus the proliferation of corresponding high-voltage storage devices will continue to increase.

Zudem sind sowohl die Nutzer als auch die Hersteller entsprechender Elektro- und Hybridfahrzeuge bestrebt, die für den Betrieb benötigte elektrische Energie regenerativ zu erzeugen, weswegen für das Aufladen entsprechender Elektro- und Hybridfahrzeuge häufig eine sogenannte Solartankstelle genutzt wird, also eine Ladestation, bei der Solarpanels eingesetzt werden, um elektrische Leistung für das Aufladen eines Hochvoltspeichers eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges zu generieren. Jene Solartankstellen werden dabei jedoch typischerweise nur zeitweise genutzt, weswegen die eingesetzten Solarpanels eher ineffektiv genutzt werden.In addition, both the users and the manufacturers of appropriate electric and hybrid vehicles strive to produce the electrical energy required for the operation of renewable energy, which is why a so-called solar charging station is often used for charging corresponding electric and hybrid vehicles, ie a charging station, the solar panels be used to generate electrical power for charging a high-voltage storage of an electric or hybrid vehicle. However, these solar filling stations are typically used only temporarily, which is why the solar panels used are used rather ineffective.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Hochvoltspeichers eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges lässt sich nun unter anderem die regenerativ erzeugte und im Hochvoltspeicher zwischengespeicherte elektrische Energie, welche nicht für einen Betrieb des Elektro- oder Hybridfahrzeuges selbst genutzt wird, für die zumindest zeitweise Versorgung externer elektrischer Verbraucher und insbesondere für eine Notstromversorgung nutzen. Ein entsprechend ausgebildetes Kraftfahrzeug, also insbesondere ein entsprechend ausgebildetes Elektro- oder Hybridfahrzeug, ist dann Teil eines Versorgungssystems zur Bereitstellung von elektrischer Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher, der nicht Teil des Kraftfahrzeuges ist, was auch zu einer effektiveren Nutzung der Solarpanels einer genutzten Solartankstelle führt.The inventive use of the high-voltage storage of an electric or hybrid vehicle can now, inter alia, regeneratively generated and canned in the high-voltage storage electrical energy, which is not used for operation of the electric or hybrid vehicle itself, for at least temporarily supply external electrical consumers and in particular for an emergency power supply. A suitably trained motor vehicle, ie in particular a suitably designed electric or hybrid vehicle, is then part of a supply system for providing electrical energy for at least one electrical load that is not part of the motor vehicle, which also leads to a more effective use of the solar panels of a used solar charging station ,

Hierfür weist das entsprechende Kraftfahrzeug, welches wie bereits erwähnt, Teil des Versorgungssystems ist, eine Schnittstelle im Außenbereich, also im Bereich der Außenhaut, auf, über die dann im Bedarfsfall elektrische Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher bereitgestellt wird, der bezogen auf das Kraftfahrzeug als externer Verbraucher ausgebildet ist. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Schnittstelle als Schnittstelle für eine bidirektionale elektrische Energieübertragung ausgebildet ist.For this purpose, the corresponding motor vehicle, which, as already mentioned, is part of the supply system, an interface in Outside, ie in the region of the outer skin, on which then, if necessary, electrical energy is provided for at least one electrical consumer, which is formed with respect to the motor vehicle as an external consumer. It is advantageous if the interface is designed as an interface for bidirectional electrical energy transmission.

Im einfachsten Fall ist die Schnittstelle dabei durch ein Steckverbinderelement, also beispielsweise eine Steckdose nach einem nationalen Standard (in Deutschland beispielsweise eine Schuko-Steckdose), ausgebildet, so dass sich zum Beispiel ein elektrischer Rasenmäher, ein elektrisches Heizgerät oder eine Leuchteinheit über diese Schnittstelle ankoppeln und durch den Hochvoltspeicher mit elektrischer Energie versorgen lässt. Hierbei dient dann das Steckverbinderelement als Versorgungsanschluss für den zumindest einen externen elektrischen Verbraucher.In the simplest case, the interface is formed by a connector element, so for example a socket according to a national standard (in Germany, for example, a Schuko socket), so that, for example, an electric lawnmower, an electric heater or a lighting unit couple via this interface and powered by the high-voltage storage with electrical energy. In this case, the connector element then serves as a supply connection for the at least one external electrical load.

Ist die entsprechende Schnittstelle als ein solches Steckverbinderelement ausgestaltet, so ist zweckdienlicherweise zwischen diesem und dem Hochvoltspeicher eine Umrichterschaltung oder eine Umrichtereinheit zwischengeschaltet, mit deren Hilfe am Steckverbinderelement eine vorgegebene Spannung und/oder eine vorgegebene maximale Stromstärke bereitgestellt wird.If the corresponding interface is designed as such a connector element, a converter circuit or a converter unit is expediently interposed between it and the high-voltage memory, with the aid of which a predetermined voltage and / or a predetermined maximum current intensity is provided on the connector element.

Von Vorteil ist es zudem, wenn ein entsprechendes Steckverbinderelement hinter einer Abdeckung oder hinter einer verschließbaren Klappe positioniert ist.It is also advantageous if a corresponding connector element is positioned behind a cover or behind a closable flap.

Alternativ ist die Schnittstelle für eine kontaktlose Leistungsübertragung ausgelegt und umfasst beispielsweise eine Induktionsspule oder eine Kondensatorelektrode, welche zum Beispiel im sogenannten Unterflurbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.Alternatively, the interface is designed for contactless power transmission and includes, for example, an induction coil or a capacitor electrode, which is arranged, for example, in the so-called underfloor region of the motor vehicle.

Unabhängig von der genauen Ausgestaltung der Schnittstelle ist es vorteilhaft, dieselbe Schnittstelle für die Bereitstellung von elektrischer Energie für einen externen elektrischen Verbraucher oder die Übertragung hin zu einem externen elektrischen Verbraucher zu nutzen, welche auch zur Übertragung von elektrischer Energie hin zum Kraftfahrzeug und somit letztenendes hin zum Hochvoltspeicher, also zum Aufladen des Elektro- und Hybridfahrzeuges, vorgesehen ist und genutzt wird.Regardless of the exact configuration of the interface, it is advantageous to use the same interface for the provision of electrical energy for an external electrical load or the transfer to an external electrical load, which also for the transmission of electrical energy to the motor vehicle and thus the end for high-voltage storage, so for charging the electric and hybrid vehicle, is provided and used.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Versorgungsystem weiter zumindest teilweise in ein Niederspannungsnetz, insbesondere ein Haushaltsstromnetz, integriert oder mit einem solchen verbunden, sodass der Hochvoltspeicher eines Kraftfahrzeuges genutzt werden kann, um elektrische Verbraucher, die an einen Versorgungsanschluss des Niederspannungsnetzes angeschlossen sind, mit elektrischer Energie zu versorgen.In a preferred embodiment, the supply system is further at least partially integrated into or connected to a low-voltage grid, in particular a household power grid, so that the high-voltage storage of a motor vehicle can be used to supply electric consumers connected to a supply connection of the low-voltage grid with electrical energy supply.

Ein entsprechendes Niederspannungsnetz und insbesondere ein entsprechendes Haushaltsstromnetz, ist dabei typischerweise an ein externes Versorgungsnetz oder lokales Stromversorgungsnetz angebunden, über welches typischerweise die Versorgung mit elektrischer Energie erfolgt. In diesem Fall ist dann das Versorgungssystem bevorzugt derart ausgestaltet, dass dieses elektrische Energie für an das Niederspannungsnetz angeschlossene elektrische Verbraucher zur Verfügung stellt, solange die Versorgungsleistung durch das externe Versorgungsnetz für eine Versorgung der aktuell aktiven oder aktivierten, also elektrische Leistung aufnehmenden, elektrischen Verbraucher unzureichend ist. Dementsprechend ist das Versorgungssystem dann für eine sogenannte Notstromversorgung ausgelegt.A corresponding low-voltage network and in particular a corresponding household power network is typically connected to an external supply network or local power supply network, via which typically the supply of electrical energy takes place. In this case, the supply system is then preferably configured such that it provides electrical energy for electrical consumers connected to the low-voltage network, as long as the supply power through the external supply network is inadequate for supplying the currently active or activated, ie electrical power consuming, electrical consumers is. Accordingly, the supply system is then designed for a so-called emergency power supply.

In einigen Fällen ist alternativ oder ergänzend zum externen Versorgungsnetz eine lokal installierte Vorrichtung zur Generierung von elektrischer Leistung an das Niederspannungsnetz angebunden, also beispielsweise eine Solaranlage, eine Windkraftanlage oder eine Biogasanlage. In einem solchen Fall erfolgt dann bevorzugt ergänzend oder alternativ zu einer reinen Absicherung der Stromversorgung mittels des Hochvoltspeichers eine zeitweise Zwischenspeicherung der lokal, also vor Ort, generierten elektrischen Energie, um auf diese Weise einen Großteil dieser lokal vor Ort generierten elektrischen Energie, gegebenenfalls auch zeitversetzt, auch lokal, also vor Ort, durch an das Niederspannungsnetz angebundene elektrische Verbraucher zu nutzen und eben nicht in ein externes Versorgungsnetz abzuführen.In some cases, as an alternative or in addition to the external supply network, a locally installed device for generating electrical power is connected to the low-voltage network, that is, for example, a solar system, a wind power plant or a biogas plant. In such a case, it is then preferably complementary or alternative to a pure protection of the power supply by means of high-voltage storage temporary caching of locally, ie locally generated electrical energy, in this way a majority of locally locally generated electrical energy, possibly also with a time delay , even locally, so on site, to use by connected to the low-voltage network electrical consumers and just not dissipate in an external supply network.

Die lokal installierte Vorrichtung zur Generierung von elektrischer Leistung ist dabei bevorzugt Teil einer Ladestation für Kraftfahrzeuge mit einem Hochvoltspeicher, also insbesondere für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, oder zumindest mit einer solchen Ladestation, zum Beispiel über das Niederspannungsnetz, verbunden.The locally installed device for generating electrical power is preferably part of a charging station for motor vehicles with a high-voltage storage, ie in particular for hybrid and electric vehicles, or at least connected to such a charging station, for example via the low-voltage network.

Unabhängig davon, ob der Hochvoltspeicher des Kraftfahrzeuges für eine Notstromversorgung und/oder Energiezwischenspeicherung nach dem zuvor genannten Prinzip genutzt wird, ist es weiter von Vorteil, gewisse Limitierungen für das Versorgungssystem vorzusehen. So ist es beispielsweise zum Schutz des Hochvoltspeichers zweckdienlich dafür zu sorgen, dass der Hochvoltspeicher nicht vollständig entladen wird und/oder dass die durch Entladung des Hochvoltspeichers bereitgestellte elektrische Versorgungsleistung, die im Prinzip der sogenannten Entladeleistung/Entnahmeleistung des Hochvoltspeichers entspricht, begrenzt ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, sowohl für das Laden als auch für das Entladen des Hochvoltspeichers nur bestimmte Spannungswerte oder einen bestimmten Spannungswertebereich sowie nur bestimmte Stromstärkewerte oder einen bestimmten Stromstärkewertebereich vorzugeben. Günstig ist es hierbei insbesondere für das Laden und Entladen dieselben Werte vorzugeben oder zuzulassen, also dafür zu sorgen, dass die Entladeleistung/Entnahmeleistung die Ladeleistung, genauer die maximale Ladeleistung, nicht überschreitet.Regardless of whether the high-voltage accumulator of the motor vehicle is used for an emergency power supply and / or energy caching according to the aforementioned principle, it is also advantageous to provide certain limitations for the supply system. Thus, it is expedient, for example, to protect the high-voltage accumulator, that the high-voltage accumulator is not completely discharged and / or that the electrical supply power provided by discharging the high-voltage accumulator, which in principle corresponds to the so-called discharge capacity / extraction capacity of the high-voltage accumulator, is limited. It is particularly advantageous, both for loading as well as for discharging the high-voltage memory only certain voltage values or a certain voltage range and to specify only certain amperage values or a certain current value range. In this case, it is expedient to predetermine or allow the same values, in particular for charging and discharging, ie to ensure that the discharge power / removal power does not exceed the charging power, more precisely the maximum charging power.

Da die primäre Aufgabe des Hochvoltspeichers weiterhin darin besteht, eine ausreichende und ausreichend lange Versorgung des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie sicherzustellen, ist es weiter vorteilhaft, den Hochvoltspeicher im Versorgungssystem nur dann und nur solange als Energiequelle für externe elektrische Verbraucher zu nutzen, solang ein für den entsprechenden Hochvoltspeicher vorgegebener minimaler Ladezustand überschritten ist, solange also zum Beispiel der Hochvoltspeicher zu über 50% aufgeladen ist. Dieser vorgegebene Ladezustand lässt sich dabei günstigerweise an die Nutzungsgewohnheiten des Endkunden anpassen, zum Beispiel mit Hilfe einer Eingabevorrichtung, über die der Endkunde die maximale prozentuale Entladung des Hochvoltspeichers manuell einstellen kann.Since the primary task of high-voltage storage continues to be to ensure a sufficient and sufficiently long supply of the motor vehicle with electrical energy, it is also advantageous to use the high-voltage storage in the supply system only and as long as an energy source for external electrical loads, as long as for the corresponding high-voltage storage predetermined minimal state of charge is exceeded, as long as, for example, the high-voltage storage is charged to over 50%. This predefined state of charge can be favorably adapted to the end user's usage habits, for example with the aid of an input device, via which the end customer can set the maximum percentage discharge of the high-voltage accumulator manually.

Alternativ oder ergänzend hierzu ist das Versorgungssystem derart ausgestaltet, dass Informationen über dessen Betriebszustand über ein Anzeigegerät, beispielsweise ein mobiles Endgerät, wie ein Smartphone, ausgegeben werden und/oder dass das Versorgungssystem über ein entsprechendes mobiles Endgerät steuerbar ist. In diesem Fall ist es dann dem Endkunden insbesondere jederzeit möglich, den Hochvoltspeicher für die Nutzung als Energiequelle im Versorgungssystem freizugeben oder aber zu sperren, um eine Entladung des Hochvoltspeichers zu unterbinden.Alternatively or additionally, the supply system is configured such that information about its operating state via a display device, such as a mobile device such as a smartphone, are output and / or that the supply system is controlled via a corresponding mobile terminal. In this case, it is then possible for the end customer, in particular at any time, to release the high-voltage storage for use as an energy source in the supply system or to block it in order to prevent a discharge of the high-voltage storage.

Darüber hinaus ist es günstig, vorzugeben, welche der an das Niederspannungsnetz angeschlossenen elektrischen Verbraucher im Bedarfsfall durch den Hochvoltspeicher mit elektrischer Energie versorgt werden. Hierbei ist es sinnvoll zu berücksichtigen, wie häufig Störungen in einem externen Versorgungsnetz auftreten und wie lange diese typischerweise andauern. Zweckdienlich ist es hierbei zum Beispiel, eine Notstromversorgung derart auszulegen, dass bei einem Ausfall der Versorgung durch das externe Versorgungsnetz lediglich die Raumbeleuchtungen, die Heizungsvorrichtungen sowie Schutzvorrichtungen, sofern vorhanden, mit elektrischer Energie aus dem Hochvoltspeicher weiterversorgt werden.In addition, it is advantageous to specify which of the electrical loads connected to the low-voltage network are supplied with electrical energy by the high-voltage accumulator if necessary. It makes sense to consider how often faults occur in an external supply network and how long they typically last. It is expedient here, for example, to design an emergency power supply in such a way that, in the event of a failure of the supply by the external supply network, only the room lighting, the heating devices and protective devices, if present, continue to be supplied with electrical energy from the high-voltage storage.

Auch wenn in den bisherigen Ausführungen stets nur von einem Hochvoltspeicher und einem Kraftfahrzeug ausgegangen wurde, lässt sich das hier vorgestellte Konzept problemlos auf eine größere Anzahl Hochvoltspeicher und eine größere Anzahl Kraftfahrzeuge übertragen. Mit einer solchen größeren Anzahl von Hochvoltspeichern lässt sich dann die Dauer der Energieversorgung durch angebundene Kraftfahrzeuge und/oder die für die Versorgung externer elektrischer Verbraucher zur Verfügung stehende Leistung erhöhen. Je nach Ausgestaltung des Versorgungssystems ist es dabei außerdem von Vorteil, mehrere Schnittstellen für eine elektrische Energieübertragung vorzusehen, also zum Beispiel auch zwei Schnittstellen in einem einzigen Kraftfahrzeug zu realisieren. Die Schnittstellen sind dabei bevorzugt unabhängig voneinander betreibbar und dementsprechend ist es dann zum Beispiel möglich, gleichzeitig elektrische Energie über eine Schnittstelle in ein Kraftfahrzeug zu pumpen und an anderer Stelle über eine zweite Schnittstelle aus demselben Kraftfahrzeug herauszuziehen.Although in the previous versions always only a high-voltage accumulator and a motor vehicle was assumed, the concept presented here can be easily transferred to a larger number of high-voltage storage and a larger number of motor vehicles. With such a larger number of high-voltage storage devices, the duration of the energy supply can then be increased by connected motor vehicles and / or the power available for the supply of external electrical consumers. Depending on the configuration of the supply system, it is also advantageous to provide multiple interfaces for electrical energy transfer, so for example to realize two interfaces in a single motor vehicle. The interfaces are preferably operable independently of one another and, accordingly, it is then possible, for example, to simultaneously pump electrical energy via an interface into a motor vehicle and to pull it out at a different location from the same motor vehicle via a second interface.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. It shows:

1 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Versorgungssystem. 1 in a block diagram representation of a supply system.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 1 skizziertes Versorgungssystem 2 ist Teil der Einrichtung eines Einfamilienhauses 4 zur Versorgung des Einfamilienhauses 4 mit elektrischer Energie und dient zur Realisierung einer Notstromversorgung von über Versorgungsanschlüsse 40 an ein Haushaltsstromnetz 6 des Einfamilienhauses 4 angebundenen elektrischen Verbrauchern 8.An example described below and in 1 sketched supply system 2 is part of the establishment of a family house 4 to supply the family house 4 with electrical energy and used to implement an emergency power supply from supply connections 40 to a household electricity network 6 of the family house 4 connected electrical consumers 8th ,

Hierzu sind die meisten Komponenten und Baugruppen des Versorgungssystems 2 fest im Einfamilienhaus 4 installiert und in das Haushaltsstromnetz 6 integriert. Dazu zählen eine Ladestation 10, welche beispielsweise in einer Garage 12 angeordnet ist, sowie eine auf dem Einfamilienhaus 4 angebrachte Solaranlage 14, mit deren Hilfe elektrische Energie für das Haushaltsstromnetz 6 und die Ladestation 10 generiert wird.For this purpose, most components and assemblies of the supply system 2 firmly in a family house 4 installed and in the household electricity network 6 integrated. These include a charging station 10 which, for example, in a garage 12 is arranged, as well as one on the family house 4 attached solar system 14 , with the help of which electrical energy for the household electricity network 6 and the charging station 10 is generated.

Ebenfalls Teil des Versorgungssystems 2 ist ein Hochvoltspeicher 16, der jedoch nicht fest im Einfamilienhaus 4 installiert ist, sondern in einem Kraftfahrzeug 18 verbaut ist, welches als sogenanntes Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Dementsprechend dient der Hochvoltspeicher 16 in erster Linie dazu, im Bedarfsfall elektrische Energie für den Betrieb des Kraftfahrzeuges 18 zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus wird der Hochvoltspeicher 16 jedoch auch genutzt, um die Versorgung des Einfamilienhauses 4 mit elektrischer Energie sicherzustellen, zumindest in Phasen, in denen das Kraftfahrzeug 18 nicht für einen Fahrbetrieb genutzt wird und in der Garage 12 des Einfamilienhauses 4 abgestellt ist.Also part of the supply system 2 is a high-voltage storage 16 but not firmly in the family house 4 is installed, but in a motor vehicle 18 is installed, which is designed as a so-called hybrid vehicle or electric vehicle. Accordingly, the high-voltage storage is used 16 in the first place, if necessary, electrical energy for the operation of the motor vehicle 18 to provide. In addition, the high-voltage storage 16 however, also used to supply the family house 4 to ensure with electrical energy, at least in phases, in which the motor vehicle 18 not used for a driving operation and in the garage 12 of the family house 4 is turned off.

Dabei erfolgt die Versorgung aller an das Haushaltsstromnetz 6 des Einfamilienhauses 4 angebundenen elektrischen Verbraucher 8, 10 in einer Art Normalbetrieb durch die Solaranlage 14 einerseits und ein externes Versorgungsnetz 20 eines lokalen Stromanbieters andererseits. In diesem Normalbetrieb ist dann je nach Ladezustand des Hochvoltspeichers 16 auch die Ladestation 10 und somit letzten Endes der Hochvoltspeicher 16 ein an das Haushaltsstromnetz 6 angebundener elektrischer Verbraucher 8, 10, in den elektrische Leistung eingespeist wird.The supply of all is done to the household electricity network 6 of the family house 4 connected electrical consumers 8th . 10 in a kind of normal operation by the solar system 14 on the one hand and an external supply network 20 a local electricity supplier on the other. In this normal operation is then depending on the state of charge of the high-voltage memory 16 also the charging station 10 and thus ultimately the high-voltage storage 16 one to the household electricity network 6 connected electrical consumers 8th . 10 into which electrical power is fed.

Tritt nun jedoch eine Störung im externen Versorgungsnetz 20 auf, aufgrund derer das externe Versorgungsnetz 20 nicht mehr als Energiequelle für das Haushaltsstromnetz 6 genutzt werden kann, so wechselt das Versorgungssystem 2 in einen Notstrombetrieb, in welchem die Differenz zwischen dem Bedarf an elektrischer Leistung der elektrischen Verbraucher 8 und der von der Solaranlage 14 zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung durch ein Laden/Entladen des Hochvoltspeichers 16 ausgeglichen wird.However, if a fault occurs in the external supply network 20 due to which the external supply network 20 no longer as an energy source for the household electricity network 6 can be used, so the supply system changes 2 in an emergency operation, in which the difference between the demand for electrical power of the electrical consumers 8th and that of the solar system 14 provided electric power by charging / discharging the high-voltage storage 16 is compensated.

Das heißt also, dass vereinfacht ausgedrückt der Hochvoltspeicher 16 des Kraftfahrzeuges 18 bei einem sogenannten Stromausfall zur Notstromversorgung genutzt wird. Bei dieser Notstromversorgung wird der Hochvoltspeicher 16 entladen und die dadurch frei werdende elektrische Energie wird über die Ladestation 10 in das Haushaltsstromnetz 6 eingekoppelt, so dass diese dann zur Versorgung der elektrischen Verbraucher 8 zur Verfügung steht.So that means, in simple terms, the high-voltage memory 16 of the motor vehicle 18 is used in a so-called power failure for emergency power supply. This emergency power supply is the high-voltage storage 16 discharged and the resulting released electrical energy is through the charging station 10 in the household electricity network 6 coupled, so that then to supply the electrical consumers 8th is available.

Die Regulierung der Energieflüsse erfolgt dabei vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung 22, welche zum Beispiel verhindert, dass elektrische Energie, die für eine Notstromversorgung aus dem Hochvoltspeicher 16 gezogen wird, in das externe Versorgungsnetz 20 abfließt. Desweiteren stellt die Steuereinrichtung 22 in bevorzugter Ausgestaltung sicher, dass der Energiebedarf der elektrischen Verbraucher 8, zumindest soweit möglich, zunächst durch die Solaranlage 14 gedeckt wird, bevor zur Versorgung der elektrischen Verbraucher 8 mit elektrischer Energie der Hochvoltspeicher 16 herangezogen wird.The regulation of the energy flows is preferably carried out by means of a control device 22 which, for example, prevents electrical energy from being needed for an emergency power supply from the high-voltage battery 16 is drawn into the external supply network 20 flows. Furthermore, the control device 22 in a preferred embodiment sure that the energy needs of electrical consumers 8th , at least as far as possible, first through the solar system 14 is covered before to supply the electrical consumers 8th with electrical energy the high-voltage storage 16 is used.

Während, wie bereits zuvor erwähnt, die Ladestation 10 eine fest installierte Komponente des Versorgungssystems 2 ist, ist das Kraftfahrzeug 18 und somit der Hochvoltspeicher 16 für eine zeitweise Anbindung an das Haushaltsstromnetz 6 ausgebildet. Die Anbindung des Kraftfahrzeuges 18 an das Haushaltsstromnetz 6 erfolgt dabei über die Ladestation 10. Diese weist eine Induktionsspule 24 auf, welche in den Boden der Garage 12 eingelassen ist, und sich mit einer ergänzenden Induktionsspule 26 im Unterflurbereich 28 des Kraftfahrzeuges 18 für eine Energieübertragung koppeln lässt. Die durch die Induktionsspulen 24, 26 zwischen dem Kraftfahrzeug 18 und der Ladestation 109 ausgebildete Schnittstelle erlaubt dabei eine Energieübertragung sowohl von der Ladestation 10 hin zum Kraftfahrzeug 18 als auch vom Kraftfahrzeug 18 hin zur Ladestation 10 und dementsprechend ist diese Schnittstelle als bidirektionale Energieübertragungsschnittstelle ausgebildet.While, as mentioned earlier, the charging station 10 a fixed component of the supply system 2 is, is the motor vehicle 18 and thus the high-voltage storage 16 for a temporary connection to the household electricity network 6 educated. The connection of the motor vehicle 18 to the household electricity network 6 takes place via the charging station 10 , This has an induction coil 24 on which in the bottom of the garage 12 is recessed, and with a supplementary induction coil 26 in the underfloor area 28 of the motor vehicle 18 couple for energy transfer. The through the induction coils 24 . 26 between the motor vehicle 18 and the charging station 109 Trained interface allows an energy transfer both from the charging station 10 towards the motor vehicle 18 as well as from the motor vehicle 18 to the charging station 10 and accordingly, this interface is designed as a bi-directional power transmission interface.

Unter anderem auch als Sicherheitsmaßnahme für das Kraftfahrzeug 18 ist weiter bevorzugt im Kraftfahrzeug 18 eine Steuereinheit 30 verbaut, durch welche die im Rahmen einer Notstromversorgung aus dem Kraftfahrzeug 18 in das Haushaltsstromnetz 6 fließende elektrische Leistung begrenzt ist. Dieser Grenzwert entspricht dabei typischerweise dem Maximalwert der elektrischen Leistung, die bei einem Ladevorgang des Hochvoltspeichers 16 von der Ladestation 10 an das Kraftfahrzeug 18 übertragen wird. Auf diese Weise wird dann insbesondere eine Überbelastung des Hochvoltspeichers 16 vermieden.Among other things, as a safety measure for the motor vehicle 18 is further preferred in the motor vehicle 18 a control unit 30 installed, by which in the context of an emergency power supply from the motor vehicle 18 in the household electricity network 6 flowing electrical power is limited. This limit value typically corresponds to the maximum value of the electrical power that is involved in a charging process of the high-voltage memory 16 from the charging station 10 to the motor vehicle 18 is transmitted. In this way, then in particular an overload of the high-voltage memory 16 avoided.

Zudem ist die Steuereinheit 30 bevorzugt derart eingerichtet, dass der Hochvoltspeicher 16 im Rahmen einer Notstromversorgung nicht beliebig entladen werden kann. Gemäß einer Ausführungsvariante ist es dabei vorgesehen, zu Gunsten einer Notstromversorgung eine Entladung des Hochvoltspeichers 16 auf maximal 50% der Kapazität des Hochvoltspeichers 16 zu erlauben. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Kraftfahrzeug 18 weiterhin jederzeit für den Hauptverwendungszweck, also für einen Fahrbetrieb, genutzt werden kann und stets ausreichend elektrische Energie für einen Fahrbetrieb zur Verfügung steht.In addition, the control unit 30 Preferably set up such that the high-voltage storage 16 can not be discharged as desired within the scope of an emergency power supply. According to one embodiment, it is provided, in favor of an emergency power supply, a discharge of the high-voltage memory 16 to a maximum of 50% of the capacity of the high-voltage storage 16 to allow. In this way it can be ensured that the motor vehicle 18 Furthermore, at any time for the main use, ie for a driving operation, can be used and always sufficient electrical energy is available for driving.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Ladestation 10 nicht nur eine, sondern zwei Induktionsspulen 24 auf, so dass diese ausgebildet ist, um gleichzeitig zwei Kraftfahrzeuge 18 über die beiden Induktionsspulen 24 aufzuladen. Eine entsprechende Ladestation 10 mit zwei oder mehr Induktionsspulen 24 bietet natürlich auch Vorteile bei der Ausgestaltung der Notstromversorgung. So lassen sich bei einer solchen zwei Hochvoltspeicher 16 für eine entsprechende Notstromversorgung nutzen, die hierzu nacheinander und/oder zeitgleich entladen werden. Dabei lässt sich durch eine zeitgleiche Entladung die zur Notstromversorgung zur Verfügung stehende Leistung erhöhen, wohingegen eine zeitversetzte Entladung der Hochvoltspeicher 18 eine längere Aufrechterhaltung der Notstromversorgung erlaubt.In the embodiment according to 1 has the charging station 10 not just one, but two induction coils 24 on, so this is designed to simultaneously two motor vehicles 18 over the two induction coils 24 charge. A corresponding charging station 10 with two or more induction coils 24 Of course, also offers advantages in the design of the emergency power supply. So can be in such a two high-voltage storage 16 use for a corresponding emergency power supply, which are discharged for this successively and / or simultaneously. In this case, the power available for emergency power supply can be increased by a simultaneous discharge, whereas a time-delayed discharge of the high-voltage storage 18 a longer maintenance of the emergency power supply allowed.

Die beiden in 1 angedeuteten Kraftfahrzeuge 18 weisen zusätzlich zur Induktionsspule 26 im Unterflurbereich 28 jeweils eine Induktionsspule 32 im seitlichen Bereich der Außenhaut 34 auf, durch die eine Leistungsübertragung zwischen zwei entsprechenden Kraftfahrzeugen 18 ermöglicht wird. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn zwei als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeuge 18 zur Verfügung stehen, die vorhandene Ladestation 10 jedoch nur eine Induktionsspule 24 aufweist. In diesem Fall kann dann zum Beispiel elektrische Leistung, die von der Ladestation 10 in eines der beiden Kraftfahrzeuge 18 eingespeist wird, durch dieses Kraftfahrzeug 18 hindurch an das andere Kraftfahrzeug 18 weitergereicht und zur Aufladung dessen Hochvoltspeichers 16 genutzt werden.The two in 1 indicated motor vehicles 18 in addition to the induction coil 26 in the underfloor area 28 one induction coil each 32 in the lateral area of the outer skin 34 on, by which a power transmission between two corresponding motor vehicles 18 is possible. This is advantageous, for example, if two vehicles designed as hybrid vehicles or electric vehicles 18 are available, the existing charging station 10 however, only one induction coil 24 having. In this case, then, for example, electric power coming from the charging station 10 in one of the two vehicles 18 is fed by this motor vehicle 18 through to the other motor vehicle 18 passed on and to charge its high-voltage storage 16 be used.

Die in 1 skizzierten Kraftfahrzeuge 18 weisen desweiteren im Bereich der Außenhaut 34 einen Anschluss 36 auf, der nach Art einer Steckdose ausgebildet und hinter einer nicht näher dargestellten Klappe positioniert ist. Jener Anschluss 36 ist für einen standardisierten Steckverbinder, beispielsweise einen Schuko-Stecker, ausgestaltet und dient zur bedarfsweisen Versorgung eines nicht mit abgebildeten externen elektrischen Verbrauchers, beispielsweise eines elektrischen Rasenmähers. Hierdurch lässt sich auch eine einfache Notstromversorgung für einen Haushalt ohne ein vollständiges Versorgungssystem 2 realisieren, indem einzelne elektrische Verbraucher, wie beispielsweise ein elektrischer Heizstrahler und eine Schreibtischlampe mittels eines Verteilers an den Anschluss 36 angeschlossen werden.In the 1 sketched motor vehicles 18 furthermore, in the area of the outer skin 34 a connection 36 on, which is designed in the manner of a socket and positioned behind a flap, not shown. That connection 36 is designed for a standardized connector, such as a Schuko plug, and serves as needed supply a non-pictured external electrical load, such as an electric lawnmower. This also allows a simple emergency power supply for a household without a complete supply system 2 realize by individual electrical loads, such as an electric radiant heater and a desk lamp by means of a distributor to the connection 36 be connected.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Versorgungssystemsupply system
44: Einfamilienhausdetached house
66: HaushaltsstromnetzHousehold power grid
88th: elektrischer Verbraucherelectrical consumer
1010: Ladestationcharging station
1212: Garagegarage
1414: Solaranlagesolar system
1616: HochvoltspeicherHigh-voltage battery
1818: Kraftfahrzeugmotor vehicle
2020: externes Versorgungsnetzexternal supply network
2222: Steuereinrichtungcontrol device
2424: Induktionsspule der LadestationInduction coil of the charging station
2626: Induktionsspule des KraftfahrzeugesInduction coil of the motor vehicle
2828: UnterflurbereichUnderfloor
3030: Steuereinheitcontrol unit
3232: Induktionsspule im SeitenbereichInduction coil in the side area
3434: Außenhautshell
3636: Anschlussconnection
3838: Umrichtereinheitinverter unit
4040: Versorgungsanschlusssupply terminal

Claims

Supply system ( 2 ) for providing electrical energy for at least one electrical consumer ( 8th ), in particular for emergency power supply, comprising an electrical energy source ( 16 ) and at least one supply connection ( 36 . 40 ) for the at least one electrical consumer ( 8th ), characterized in that the energy source ( 16 ) by a high-voltage storage ( 16 ) of a motor vehicle ( 18 ), in particular an electric or hybrid vehicle, is designed such that the provision of electrical energy for the at least one electrical consumer ( 8th ) via an interface ( 26 . 32 . 36 ) in the area of the outer skin ( 34 ) of the motor vehicle ( 18 ) and that the at least one electrical consumer ( 8th ) related to the motor vehicle ( 18 ) as an external consumer ( 8th ) is trained.

Supply system ( 2 ) according to claim 1, characterized in that this in a low-voltage network ( 6 ), in particular in a household electricity network ( 6 ), the low-voltage network ( 6 ) a connection to an external supply network ( 20 ) and the at least one supply connection ( 40 ) for the at least one consumer ( 8th ), and that it is set up in case of insufficient supply by the external supply network ( 20 ) electrical energy for the at least one consumer ( 8th ).

Supply system ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that this a charging station ( 10 ) for the motor vehicle ( 18 ) with the high-voltage accumulator ( 16 ) for bidirectional, electrical energy transfer via the interface ( 26 ) in the area of the outer skin ( 28 ) of the motor vehicle is formed.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is arranged such that the provision of electrical energy takes place as long as one for the high-voltage storage ( 16 ) predetermined minimum state of charge is exceeded.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is arranged such that by discharging the high-voltage memory ( 16 ) provided electrical supply power to a predetermined maximum value is limited, in particular the maximum charging power of the high-voltage memory ( 16 ) corresponds.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the interface ( 26 ) in the area of the outer skin ( 28 ) of the motor vehicle ( 18 ) an induction coil ( 26 ), especially in the underfloor area ( 28 ) of the motor vehicle ( 18 ) is arranged.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the interface ( 26 . 32 ) in the area of the outer skin ( 28 . 34 ) of the motor vehicle ( 18 ) is designed for a bidirectional, electrical energy transmission.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the interface ( 36 ) in the area of the outer skin ( 34 ) of the motor vehicle ( 18 ) a connector unit ( 36 ).

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that it has a plurality of interfaces ( 26 . 32 . 36 ) for an electrical energy transmission, each in the region of the outer skin ( 28 . 34 ) of the motor vehicle ( 18 ) are arranged.

Supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is set up such that information about its operating state via a display device are output, wherein the display device is formed in particular by a mobile terminal.

Motor vehicle ( 18 ), in particular for a supply system ( 2 ) according to one of the preceding claims, comprising a high-voltage storage ( 16 ), characterized in that it provides for the provision of electrical energy for at least one external electrical consumer ( 8th ) an interface ( 26 . 32 . 36 ) in the area of the outer skin ( 28 . 34 ) having.

Motor vehicle ( 18 ) according to claim 11, characterized in that it has two interfaces ( 26 . 32 ) in the area of the outer skin ( 28 . 34 ), which are designed in particular for a bidirectional, electrical energy transmission.

Motor vehicle ( 18 ) according to claim 11 or 12, characterized in that it is set up such that the provision of electrical energy takes place only as long as a predetermined minimum state of charge is exceeded.

Method for providing electrical energy, in particular for operating a supply system ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that electrical power from a high-voltage storage ( 16 ) of a motor vehicle ( 18 ) into a low-voltage network ( 6 ), in particular in a household electricity network ( 6 ), if the supply is provided by an external supply network ( 20 ) to which the low-voltage network ( 6 ) is inadequate.