DE102017207281A1

DE102017207281A1 - Verfahren und Ladeeinrichtung zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen in den Verteilnetzstrang

Info

Publication number: DE102017207281A1
Application number: DE102017207281.4A
Authority: DE
Inventors: Gerd Martin
Original assignee: Caralux Led Tech GmbH; Caralux Led-Technologies GmbH
Current assignee: Caralux Led Tech GmbH; Caralux Led-Technologies GmbH
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossenen elektrischen Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen einer Ladeeinrichtung in den Verteilnetzstrang. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung zur Realisierung des Verfahrens, wobei die Ladeeinrichtung mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang und mindestens zwei Ladestationen umfasst.Die für den Anschluss von elektrischen Verbrauchern an einen Verteilnetzstrang verfügbare elektrische Leistung ist durch die Dimensionierung der Netzinfrastruktur begrenzt. Zur Integration einer theoretisch beliebigen Anzahl von Ladestationen, mindestens jedoch von zwei Ladestationen, in einen Verteilnetzstrang werden die begrenzten Leistungsressourcen derart verwaltet, dass entsprechend der erforderlichen Ladeleistung, dem Ladezustand und einer gewählten Zielzeit die Ladepläne (Ladeblöcke) der einzelnen elektrischen Verbraucher in gewichtete Leistungsbänder eingeteilt werden, welche mindestens zwei sich unterscheidenden Gewichtungen entsprechen, die mit sich unterscheidenden Preisen gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossenen elektrischen Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen einer Ladeeinrichtung in den Verteilnetzstrang. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung zur Realisierung des Verfahrens, wobei die Ladeeinrichtung mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang und mindestens zwei Ladestationen umfasst.
Die für den Anschluss von elektrischen Verbrauchern an einen Verteilnetzstrang verfügbare elektrische Leistung ist durch die Dimensionierung der Netzinfrastruktur begrenzt. Zur Integration einer theoretisch beliebigen Anzahl von Ladestationen, mindestens jedoch von zwei Ladestationen, in einen Verteilnetzstrang werden die begrenzten Leistungsressourcen derart verwaltet, dass entsprechend der erforderlichen Ladeleistung, dem Ladezustand und einer gewählten Zielzeit die Ladepläne (Ladeblöcke) der einzelnen elektrischen Verbraucher in gewichtete Leistungsbänder eingeteilt werden, welche mindestens zwei sich unterscheidenden Gewichtungen entsprechen, die mit sich unterscheidenden Preisen gekoppelt sind.
Dabei entspricht das erfindungsgemäße Verfahren einem intelligenten Leistungs- und Lademanagement und weist ein intelligentes Bezahlsystem auf.
Die verfügbare Anschlussleistung eines elektrischen Verbrauchers in einem Netzstrang ist durch die Dimensionierung der Netzinfrastruktur begrenzt. Der Leistungsbedarf zahlreicher elektrischer Verbraucher wie beispielsweise von Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge, ist zeitlich flexibel.
Bekannt sind Verfahren zum Laden von mehreren Elektrofahrzeugen, bei denen die Ladevorgänge zeitlich derart gestaffelt werden, dass eine definierte Belastung der Netzschleife nicht überschritten wird. Die Koordination der Ladevorgänge erfolgt als klassisches Reihenfolgeproblem, teilweise auch mit einer Priorisierung.
In EP 2362362 A1 wird ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen in geographisch verteilten Ladestationen beschrieben. Dabei wird einem Fahrzeug eine freie Ladestation zugewiesen. Dies geschieht durch Kommunikationseinrichtungen eines Straßenmautsystems an eine Zentrale, welche eine verfügbare Ladestation zuteilt. Nachteilig wird das Versorgungsnetz als begrenzende Ressource dabei nicht betrachtet. Dies wird vielmehr über die Zuteilung zu verfügbaren Ladestationen geregelt, welche der Benutzer somit allerdings nicht frei wählen kann und ggf. Umwege in Kauf nehmen muss und nicht die nächstliegende Ladestation anfahren kann.
Die WO 2012/004168 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Steuereinheit zum Laden eines Fahrzeugakkumulators. Dabei erfolgt das Aufladen durch eine autorisierte Ladestation, bei welcher über kryptographisch geschützte Kommunikationsverbindungen zwischen Fahrzeug und Ladestation Zertifikate und Autorisierungsprüfergebnisse gesendet werden, worüber der Ladevorgang gesteuert wird und ggf. manipulierte Ladestationen vermieden werden.
Die DE 10 2009 016 624 A1 offenbart ein Verfahren zum Laden von Elektrofahrzeugen, in welchem dem Verbraucher technisch realisierbare Laderegimes angeboten werden, aus denen er ein Laderegime auswählen kann. Dazu wird fahrzeugseitig zumindest ein Ladezustand einer Batterie und eine gewünschte Ladedauer sowie die erforderliche Energie, um die Batterie vollständig aufzuladen ermittelt und zumindest Informationen über die erforderliche Energie und die Ladedauer an die Ladestation übermittelt und mittels der Ladestation eine Mehrzahl verschiedener Leistungsangebote an den Verbraucher übersandt.
Die DE 10 2011 083 065A1 beschreibt ein Verfahren zur Priorisierung von Ladevorgängen. Dabei wird die gegenüber einer Ladesäule notwendige Authentisierung mit einer Priorisierungsinformation erweitert. Somit kann die Ladesäule nach erfolgreicher Authentisierung die Priorisierung des Ladevorganges auf die daran angeschlossenen Elektrofahrzeuge abbilden. Dabei wird ein Elektrofahrzeug mit der höchsten Priorität bevorzugt geladen und die weiteren angeschlossenen Elektrofahrzeuge entsprechend ihrer Priorität. Dabei wird ein Ladevorgang unter Schwankungen, welche beispielsweise im elektrischen Netz auftreten, auf Fahrzeuge mit niedriger Ladepriorität abgewälzt. Nachteilig kann der Benutzer des Ladesystems nicht selbst eine Zielzeit vorgeben und somit die Qualität des Ladevorganges bestimmen.
Die Lösung nach EP 2974903 A1 betrifft ein lokales Ladenetz mit einem Ladesystem zum Laden von Elektrofahrzeugen mittels Gleich- oder Wechselstrom und beschreibt die Kommunikation der aktuell verfügbaren Ladeenergiemenge an der Ladestation. Nachteilig ist eine zeitliche Koordination der Ladevorgänge nicht vorgesehen.
Die AT 510795 B1 ( DE 10 2011 087 407 A1 ) offenbart ein Verfahren zum dezentralen Energiemanagement für Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Dabei werden Daten über jeweils aktuelle Prozesszustände der jeweiligen Ladestationen von einem Datenverdichtungssystem empfangen, gesammelt und zu Dateneinheiten zusammengefügt und an Managementsysteme und/oder Netzbetreibersysteme weitergeleitet. Nachteilig wird das Versorgungsnetz als begrenzende Ressource dabei nicht betrachtet.
Die WO 2012/041902 A2 beschreibt ein Ladesystem für Elektrofahrzeuge an Ladestationen, wobei eine der Ladestationen einen Zentralrechner aufweist, der zur nutzerseitigen Bedienung der Ladestationen sowie zur automatisierten Steuerung von Ladevorgängen an den Ladestationen ausgebildet ist. Der Zentralrechner ist dabei wiederum mit anderen Ladestationen kommunizierend verbunden.
Stand der Technik sind zudem Verfahren, die eine Reduktion der beim Laden von Elektrofahrzeugen verursachten Leistungsspitze ermöglichen. Weiterhin bekannt sind Verfahren, die das Laderegime an die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien, insbesondere die PV-Erzeugung koppeln.
Nachteilig an den bisherigen Ladesystemen ist, dass die Ladeleistung für alle am Ladesystem angeschlossenen elektrischen Verbrauchern bei einer Überlastung oder Problemen der Netzschleifen reduziert wird bzw. die Ladestationen als Schutzmechanismus verriegelt werden.
Es wäre daher in hohem Maße wünschenswert, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches dem Anwender eine benutzerfreundliche Bedienung und stetige Möglichkeit des Ladevorganges ermöglicht, wobei die Problematik einer möglichen Überlastung des Netzes durch beispielsweise zu viele Verbraucher durch ein intelligentes Bezahlsystem umgangen wird.
Aufgabe ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik überwinden.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zu entwickeln, das die Integration einer theoretisch beliebigen Anzahl von Ladestationen, mindestens jedoch von zwei Ladestationen, in Verteilnetzstränge ermöglicht. Dafür müssen die begrenzten Leistungsressourcen, insbesondere hinsichtlich zur Verfügung stehender Ladeenergiemengen, intelligent verwaltet werden.
Ziel der Erfindung ist, die Ladevorgänge einer Gruppe elektrischer Verbraucher so zu koordinieren, dass der technisch zulässige Maximalwert an Ladeleistung nicht überschritten wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 4, 5 und 13 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen einer Ladeeinrichtung in den Verteilnetzstrang, wobei die elektrische Leistung, die an den mindestens zwei Ladestationen durch Energiespeicher der jeweiligen elektrischen Verbraucher aufgenommen wird, derart verwaltet wird, dass

a. in zeitlicher Abhängigkeit vom aktuellen Ladezustand und dem Zielladezustand der Energiespeicher der elektrischen Verbraucher die für die mindestens zwei Ladestationen benötigte erforderliche elektrische Ladeleistung P_i in einem Ladeplan P_i(t) eingestellt wird,
b. die in den mindestens zwei Ladestationen verfügbare technisch zulässige elektrische Maximalladeleistung P_max als Funktion von der Zeit t, die vergeht, während geladen wird, in einem Ladeplan P_max(t) eingestellt wird
c. die Startzeit t₀ der Ladepläne P_i(t) für eine Ladestation derart berechnet wird, dass gilt:
1. i. für alle Ladepläne P_i(t): t₀ + T_L ≤ t_Z, wobei T_L die Ladedauer und tzdie Zielzeit ist,
2. ii. für jeden Zeitpunkt: Σ_i P_i (t) ≤ P_max(t),

_i

_max

In einer Ausführungsform entspricht die begrenzte Leistungsressource der verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max. In einer weiteren Ausführungsform ist die Leistungsressource deshalb begrenzt, weil an jeder Ladestation nur eine begrenzte Ladeenergiemenge vorliegt, durch welche ein Energiespeicher geladen werden kann.
Dabei ist die Art der Energiespeicher nicht begrenzt, vielmehr ist das erfindungsgemäße Verfahren auf alle möglichen Arten von Speicherprozessen und damit verschieden ausgebildeten Energiespeichern für Ladeprozesse von elektrischen Verbrauchern anwendbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die elektrische Leistung an den mindestens zwei Ladestationen durch Energiespeicher der elektrischen Verbraucher aufgenommen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die vom elektrischen Verbraucher aufgenommene elektrische Leistung verwaltet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in zeitlicher Abhängigkeit vom aktuellen Ladezustand und dem Zielladezustand der Energiespeicher der elektrischen Verbraucher die für die mindestens zwei Ladestationen benötigte erforderliche elektrische Ladeleistung P_i in einem Ladeplan P_i(t) eingestellt.
In einer Ausführungsform wird unter der benötigten erforderlichen elektrischen Ladeleistung P_i verstanden, wie lange der Ladevorgang des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers dauert, d.h. wieviel benötigte elektrische Ladeenergie pro Zeit in den Energiespeicher des jeweiligen elektrischen Verbrauchers eingebracht werden kann.
In einer Ausführungsform wird unter der benötigten erforderlichen elektrischen Ladeenergiemenge die vom Energiespeicher des jeweiligen elektrischen Verbrauchers benötigte elektrische Energie verstanden.
In einer Ausführungsform wird unter dem aktuellen Ladezustand des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers jener Ladezustand verstanden, welcher vor dem Beginn des Ladevorgangs vorliegt. In einer Ausführungsform entspricht der aktuelle Ladezustand einem fast leeren Ladezustand des Energiespeichers.
In einer Ausführungsform wird unter dem Zielladezustand des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers der vom Nutzer eingestellte Ladezustand verstanden. Bevorzugt weist der Zielladezustand einen höheren Wert als der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers auf. In einer Ausführungsform entspricht der Zielladezustand einem vollen Ladezustand des Energiespeichers.
In einer Ausführungsform wird unter der Ladedauer T_L jene Zeitspanne verstanden, in welcher der Ladevorgang des elektrischen Verbrauchers stattfindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die in den mindestens zwei Ladestationen verfügbare technisch zulässige elektrische Maximalladeleistung P_max als Funktion von der Zeit t, die vergeht, während geladen wird, in einem Ladeplan P_max(t) eingestellt.
In einer Ausführungsform wird unter der verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max verstanden, wieviel elektrische Ladeenergie pro Zeit die Ladestation an den Energiespeicher des jeweiligen elektrischen Verbrauchers abgeben kann.
In einer Ausführungsform wird unter der verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Ladeenergiemenge die von der Ladestation der Ladeeinrichtung bereitstellbare und realisierbare elektrische Energie verstanden.
In einer Ausführungsform generiert ein elektrischer Verbraucher, welcher an eine Ladestation der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung angeschlossen wird, einen Ladeplan P_i(t). Vorteilhaft wird damit ein stabiler und planbarer Ladeprozess gewährleistet. In einer weiteren Ausführungsform sind die Ladepläne P_i(t) unabhängig voneinander, da die Parameter der Ladepläne P_i(t) abhängig von den Eigenschaften der Energiespeicher derjeweiligen elektrischen Verbraucher sind. So sind die Parameter der Ladepläne P_i(t) beispielsweise abhängig von der Art der Ladeeinrichtung, der Art des zu ladenden Energiespeichers und dem Ladezustand des Energiespeichers.
In einer Ausführungsform wird der Ladeplan P_i(t) auch als Ladefahrplan bezeichnet, da die zeitliche Koordination der Ladevorgänge als Reihenfolgeproblem erfolgt und verschiedene Ladeblöcke abgerufen werden. Weiterhin wird der Ladeplan P_i(t) auch als Leistungszeitablauf bezeichnet.
In einer Ausführungsform bezieht sich der Index _i auf die Anzahl der Ladepläne P_i(t) und somit auf die Anzahl der an der Ladeeinrichtung angeschlossenen elektrischen Verbraucher.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Ladeplan P_i(t) jeweils entsprechend des erforderlichen Ladebedarfs des Energiespeichers, der verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max der mindestens zwei Ladestationen, dem Ladezustand der Energiespeicher der elektrischen Verbraucher sowie der vom Nutzer gewählten Zielzeit t_z in Ladeblöcke unterteilt.
In einer Ausführungsform ergibt sich die aktuell verfügbare technisch zulässige elektrische Maximalladeleistung P_max aus der Differenz der technisch verfügbaren Anschlussleistung und den Ladeplänen P_max(t) der aktuell gestarteten und fixen Ladeplänen.
In einer Ausführungsform werden den fixen Ladeplänen elektrische Verbraucher mit absolutem Vorrang, wie zum Beispiel Rettungs- oder Krankentransportwagen wie Krankenwagen, zugeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Startzeit to der Ladepläne P_i(t) für die eine Ladestation derart berechnet, dass folgende Bedingungen gelten:

i. für alle Ladepläne P_i(t): t₀ + T_L ≤ t_Z, wobei T_L die Ladedauer und tzdie Zielzeit ist,
ii. für jeden Zeitpunkt: Σ_iP_i (t) ≤ P_max(t).

Dabei werden so viele Ladepläne gestartet, wie für die Erfüllung von Bedingung ii) nötig ist.
In einer Ausführungsform entspricht die Startzeit to jener Zeit, zu welcher der Ladevorgang des elektrischen Verbrauchers begonnen werden sein soll
Die Zielzeit t_z entspricht jener Zeit in der Zukunft, bei welcher ein vom Nutzer gewünschter Zustand erreicht werden soll. In einer Ausführungsform entspricht die Zielzeit t_z jener Zeit, zu welcher der Ladevorgang des elektrischen Verbrauchers beendet sein soll. In einer Ausführungsform wird die Zielzeit t_z vom Nutzer an der Ladeeinrichtung eingestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform muss bei der Einordnung eines zusätzlichen Ladeplanes P_j(t) in die Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher der Verfahrensschritt c) gelten oder die Zielzeit t_Zj des zusätzlichen Ladeplanes P_j(t) wird entsprechend auf einen späteren Zeitpunkt verschoben.
In einer Ausführungsform entspricht der Ladevorgang der Leistungsaufnahme von elektrischer Energie bzw. elektrischem Strom. Bevorzugt finden mehrere Ladevorgänge gleichzeitig an der Ladeeinrichtung statt. In einer Ausführungsform umfasst der Ladevorgang kabelgebundenes Laden. In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Ladevorgang induktives Laden mit Gleichstrom und/oder Wechselstrom.
In einer Ausführungsform wird der Verteilnetzstrang auch als Netzstrang oder lokales Ladenetz mit einer Trennstelle oder Netzschleife bezeichnet.
In einer Ausführungsform liegt der Verteilnetzstrang für die mindestens zwei Ladestationen der Ladeeinrichtung bereits vor und muss nur noch an die Ladeeinrichtung angeschlossen werden. In diesem Falle wird im Folgenden von einem bestehenden Verteilnetzstrang gesprochen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ladepläne P_i(t) aufgrund der an der mindestens zwei Ladestationen verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max in mindestens zwei gewichtete Leistungsbänder eingeteilt, wobei die mindestens zwei gewichteten Leistungsbänder mindestens zwei sich unterscheidenden Gewichtungen entsprechen, welche mit sich unterscheidenden Preisen gekoppelt sind und darauf basierend der Bezahlvorgang der Ladevorgänge geregelt und ausgelöst wird.
In einer Ausführungsform ist die Gewichtung der Leistungsbänder mit sich unterscheidenden Preisen für das Aufladen des jeweiligen elektrischen Verbrauchers gekoppelt
In einer Ausführungsform werden die begrenzten Leistungsressourcen in mindestens zwei gewichtete Leistungsbänder eingeteilt. Vorteilhaft wird damit eine Abstufung der begrenzten Leistungsressourcen erreicht. Der Begriff Leistungsband spiegelt wieder, dass der an den Verteilnetzstrang anschließbare elektrische Verbraucher leistungsbasiert, je nach an der Ladestation verfügbarer technisch zulässiger elektrischer Maximalladeleistung P_max, geladen wird. In einer Ausführungsform wird das gewichtete Leistungsband auch als gewichtetes Koordinationsband bzw. als gewichtetes Angebotsband bezeichnet.
In einer Ausführungsform ist der Ladeplan P_i(t) von den Leistungsressourcen abhängig. Die Leistungsressourcen sind u.a. abhängig von der Nachfrage, d.h. wie hoch die Belastung der jeweiligen Ladestation durch angeschlossene elektrische Verbraucher ist, und wie die verfügbare technisch zulässige elektrische Maximalladeleistung P_max zwischen den elektrischen Verbrauchern aufgeteilt wird.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Leistungsressourcen vom erforderlichen Ladebedarf des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers abhängig. In einer weiteren Ausführungsform sind die Leistungsressourcen vom Ladezustand des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers abhängig.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Leistungsressourcen von der vom Nutzer gewünschten Zielzeit t_Z und somit der Beendigung des jeweiligen Ladevorganges abhängig.
In einer Ausführungsform wird ein Ladeplan P_i(t) in einzelne Ladeblöcke unterteilt. In einer Ausführungsform umfassen die Ladeblöcke Angaben zur Gewichtung, Preisangaben und Kategorien.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind den Ladeblöcken Preise zugeordnet.
In einer Ausführungsform ist der Preis variabel gestaltet. In einer Ausführungsform entspricht der variable Preis dem Strompreis des von dem elektrischen Verbraucher geladenen elektrischen Stromes. Vorteilhaft kann der Nutzer der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren den Schwankungen des Strompreises und seinen eigenen Bedürfnissen entsprechend den elektrischen Verbraucher aufladen.
Die Anzahl der gewichteten Leistungsbänder entspricht der Anzahl der sich unterscheidenden Gewichtungen. In einer Ausführungsform entsprechen die sich unterscheidenden Gewichtungen nutzerspezifischen Gewichtungen.
In einer Ausführungsform wird unter nutzerspezifischen Gewichtungen die Dringlichkeit des Ladevorganges des jeweiligen elektrischen Verbrauchers verstanden. Die Dringlichkeit des Ladevorganges kann beispielsweise eine hohe Gewichtung zugewiesen bekommen, z.B. wenn der Nutzer dringend auf den elektrischen Verbraucher angewiesen ist und der Ladevorgang zeitnah und schnellstmöglich erfolgen soll. Weiterhin kann die Dringlichkeit des Ladevorganges beispielsweise eine niedrige Gewichtung zugewiesen bekommen, z.B. wenn der Nutzer mit dem Ladevorgang des elektrischen Verbrauchers warten kann. In einer Ausführungsform legt der Nutzer durch Angabe der Zielzeit t_Z die Gewichtung fest.
In einer weiteren Ausführungsform wird unter nutzerspezifischen Gewichtungen die Art des Ladens verstanden. So weist ein besonders gleichmäßiges Laden mit konstantem Ladestrom zur Schonung des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers einehohe Gewichtung auf, während Schwankungen im Verteilnetzstrang, die bspw. durch An- und Abmeldungen von elektrischen Verbrauchern an der Ladeeinrichtung oder im zuliefernden elektrischen Netz entstehen, mit einer niedrigen Gewichtung gekennzeichnet sind.
In einer Ausführungsform ist die nutzerspezifische Gewichtung des Ladens an den Preis gebunden. Eine hohe nutzerspezifische Gewichtung des Ladens bringt einen höheren Preis mit sich, aber dafür eine halbwegs sichere Reservierung für den Ladevorgang. Ist die nutzerspezifische Gewichtung des Ladens weniger wichtig, so ist auch der Preis niedriger. Dabei ist zu beachten, dass es auch keine nutzerspezifischen Gewichtungen, sondern fixe Ladepläne für elektrische Verbraucher mit absolutem Vorrang, wie zum Beispiel Rettungs- oder Krankentransportwagen gibt.
Die Anzahl der gewichteten Leistungsbänder mit den dazugehörigen entsprechenden sich unterscheidenden Gewichtungen kann beliebig hoch sein. In einer Ausführungsform weisen die mindestens zwei gewichteten Leistungsbänder beliebig viele sich unterscheidende Gewichtungen auf. In einer Ausführungsform weisen die mindestens zwei gewichteten Leistungsbänder mindestens zwei sich unterscheidende Gewichtungen auf. In einer Ausführungsform umfassen die mindestens zwei sich unterscheidenden nutzspezifischen Gewichtungen die Kategorien „hoch“ und „niedrig“. In einer weiteren Ausführungsform weisen drei gewichtete Leistungsbänder drei sich unterscheidenden Gewichtungen auf, welche die Gewichtungen „hoch“, „mittel“ und „niedrig“ umfassen.
In einer Ausführungsform ist die Gewichtung der Leistungsbänder mit sich unterscheidenden Preisen für das Aufladen des jeweiligen elektrischen Verbrauchers gekoppelt. In einer Ausführungsform weist eine Gewichtung der Kategorie „hoch“ einen hohen Preis auf. In einer weiteren Ausführungsform weist eine Gewichtung der Kategorie „mittel“ einen mittleren Preis auf. In einer weiteren Ausführungsform weist eine Gewichtung der Kategorie „niedrig“ einen niedrigen Preis auf. Dabei gilt ein niedriger Preis als Grundpreis und je nach Gewichtung in eine höher angesetzte Kategorie (wie bspw. „mittel“ oder „hoch“) ist ein entsprechender Aufpreis durch den Nutzer zu zahlen.
In einer Ausführungsform wird nach Angabe einer Zielzeit t_Z geprüft, um welche Art der Gewichtung es sich handelt und somit welcher Ladeblock in Abhängigkeit von den vorhandenen Leistungsressourcen verfügbar ist. In einer Ausführungsform liegt im Falle einer baldigen Zielzeit t_Z eine hohe Gewichtung des jeweiligen Ladevorganges vor. In einer weiteren Ausführungsform liegt im Falle einer weniger dringlichen Zielzeit t_Z eine niedrige Gewichtung des jeweiligen Ladevorganges vor.
Die Anzahl der gewichteten Leistungsbänder entspricht weiterhin der Anzahl von möglichen Leistungsressourcen.
In einer Ausführungsform weisen die mindestens zwei gewichteten Leistungsbänder mindestens zwei mögliche Leistungsressourcen auf. In einer Ausführungsform umfassen die mindestens zwei möglichen Leistungsressourcen den Status vorhanden und nicht vorhanden. In einer weiteren Ausführungsform weisen drei gewichtete Leistungsbänder drei mögliche Leistungsressourcen auf, welche den Status vorhanden, bedingt vorhanden und nicht vorhanden umfassen.
Die Verfügbarkeiten der Leistungsressourcen werden nach Kategorien eingeteilt. In einer Ausführungsform entsprechen die Kategorien einer benutzerfreundlichen Farbabstufung, welche zur Verdeutlichung der entsprechenden Verfügbarkeiten der Leistungsressourcen in die gewichteten Leistungsbänder eingebunden ist.
In einer Ausführungsform bedeutet eine grüne Anzeige, dass die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_Z mit dem Grundpreis garantiert und erreicht wird, ohne einen Aufpreis zu zahlen.
In einer weiteren Ausführungsform bedeutet eine gelbe Anzeige, dass aufgrund von nicht ausreichenden Leistungsressourcen die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_Z nur dann erreicht wird, wenn der Nutzer einen angezeigten Aufpreis zahlt. Hier kann der Nutzer entweder diesen Aufpreis zahlen oder die Zielzeit t_Z so lange auf einen späteren Zeitpunkt verlegen, bis wieder genug Leistungsressourcen vorhanden sind und der Ladevorgang zum Grundpreis durchgeführt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform bedeutet eine rote Anzeige, dass aufgrund von nicht ausreichenden Leistungsressourcen die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_Z selbst bei Zahlung eines Aufpreises nicht erreicht wird. Hier muss der Nutzer die Zielzeit t_Z so lange auf einen späteren Zeitpunkt verlegen, bis wieder genug Leistungsressourcen vorhanden sind und der Ladevorgang zum Grundpreis durchgeführt werden kann.
In einer Ausführungsform wird der Ladevorgang geregelt und ausgelöst, indem der Nutzer Angaben in die Eingabeeinheit tätigt. In einer Ausführungsform ist der Ladevorgang mit dem Bezahlvorgang gekoppelt.
In einer Ausführungsform wird darüber hinaus mittels eines Zählers bzw. Stromzählers, welcher in der Ladeeinrichtung angebracht ist, die in den Energiespeicher des jeweiligen elektrischen Verbrauchers eingebrachte Energie erfasst und mit verrechnet.
In einer Ausführungsform sind beliebig viele gewichtete Leistungsbänder mit entsprechend beliebig vielen sich unterscheidenden Gewichtungen bzw. Preisen vorhanden. In einer alternativen Ausführungsform ist ein gewichtetes Leistungsband mit einer Gewichtung bzw. einem Preis vorhanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform dient die Ladeeinrichtung der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang und mindestens zwei Ladestationen.
In einer Ausführungsform weist die Ladeeinrichtung weiterhin eine Komponente zur Erzeugung erneuerbarer elektrischer Energien auf. Vorteilhaft wird die Ladeeinrichtung somit an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischen Energien gekoppelt. In einer Ausführungsform ist die Komponente zur Erzeugung erneuerbarer elektrischen Energien als Solarmodul ausgestaltet.
Die Ladeeinrichtung umfasst mindestens zwei Ladestationen.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Ladestation der Ladeeinrichtung um eine Wall-Box und/oder um eine Standsäule und/oder um eine freistehende Ladestation. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Ladestation der Ladeeinrichtung um eine Ladesäule bzw. um einen Ladepunkt.
Der Ladevorgang für einen elektrischen Verbraucher findet an einer der mindestens zwei Ladestationen der Ladeeinrichtung statt. Im Falle eines elektrischen Verbrauchers, der an einer Ladestation zum Laden angeschlossen ist, wird ein Fahrplan erstellt. In einer alternativen Ausführungsform finden an den mindestens zwei Ladestationen der Ladeeinrichtung die Ladevorgänge für mehrere elektrische Verbraucher statt.
In einer Ausführungsform sind mindestens zwei Ladestationen für die Durchführung des Verfahrens sowie für die Vorrichtung erforderlich. In einer weiteren Ausführungsform ist eine theoretisch beliebige Anzahl an Ladestationen und somit theoretisch eine beliebige Anzahl an elektrischen Verbrauchern möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Ladeeinrichtung Komponenten, welche jeweils mindestens eine Eingabeeinheit für die Zielzeit t_z und den Zielladezustand, eine Steuereinrichtung für den Ladevorgang sowie ein Kommunikationsmodul umfassen.
In einer alternativen Ausführungsform, sollte der entsprechende, an der Ladeeinrichtung angeschlossene elektrische Verbraucher nicht über eine Schnittstelle zum Datenaustausch verfügen, weist die Ladeeinrichtung mindestens eine Messeinrichtung für den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers auf.
In einer Ausführungsform sind die Komponenten der Ladeeinrichtung in den Ladestationen eingebaut. In einer alternativen Ausführungsform sind zumindest Teile der Komponenten der Ladeeinrichtung in den Ladestationen und/oder extern eingebaut.
In einer Ausführungsform sind die Komponenten der Ladeeinrichtung austauschbar. Vorteilhaft kann somit die Ladeeinrichtung mit den entsprechenden Komponenten nachgerüstet bzw. können diese im Falle von Reparaturen oder Wartungen einfach aus- und wieder in die Ladeeinrichtung eingebaut werden.
In einer Ausführungsform ist in die Eingabeeinheit die Zielzeit t_z und der Zielladezustand des elektrischen Verbrauchers eintragbar.
In einer Ausführungsform werden die Ladeblöcke des Ladeplans R(t) in der Eingabeeinheit dargestellt.
In einer Ausführungsform kann der Nutzer der Ladeeinrichtung anhand der Eingabeeinheit seine Befehle hinsichtlich der Gewichtung machen.
In einer Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung mindestens eine Eingabeeinheit. In einer Ausführungsform weist eine Ladestation der Ladeeinrichtung eine Eingabeeinheit auf. In einer alternativen Ausführungsform weisen mehrere Ladestationen der Ladeeinrichtung eine Eingabeeinheit auf.
In einer Ausführungsform wird über die Angaben des Nutzers in die Eingabeeinheit der Ladevorgang geregelt und ausgelöst. Alternativ wird über die Eingabeeinheit auch der Bezahlvorgang ausgelöst. Bezahlt werden kann direkt an der Ladeeinrichtung oder an einer extern angebrachten Kasse.
In einer Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung mindestens eine Steuereinrichtung für den Ladevorgang.
In einer Ausführungsform regelt die Steuereinrichtung den Ladevorgang der Ladeeinrichtung. Dabei weist die Steuereinrichtung eine Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Kommunikationsmodul auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung für den Ladevorgang an einen Verteilnetzstrang angeschlossen. Dabei steuert die Steuereinrichtung das Aufladen des Energiespeichers des jeweiligen elektrischen Verbrauchers.
In einer Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung mindestens ein Kommunikationsmodul.
In einer Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul als Schnittstelle zum Austausch von Daten mit dem elektrischen Verbraucher und/oder der Steuereinrichtung der Ladeeinrichtung und/oder optional der Messeinrichtung der Ladeeinrichtung ausgestaltet.
Zu den zwischen dem Kommunikationsmodul und der Steuereinheit ausgetauschten Daten zählen dabei u.a. Daten zum aktuellen Ladezustand des Energiespeichers des an die Ladeeinrichtung angeschlossenen jeweiligen elektrischen Verbrauchers.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung weiterhin eine technische Kommunikationsinfrastruktur, über welche der Datenaustausch zwischen der mindestens einen Steuereinheit und dem Kommunikationsmodul der mindestens zwei Ladestationen erfolgt.
In einer Ausführungsform ist die technische Kommunikationsinfrastruktur als eine Datenverbindung mit einem Datennetzwerk ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist die technische Kommunikationsinfrastruktur als drahtlose Verbindung ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist die drahtlose technische Kommunikationsinfrastruktur als WLAN-Verbindung ausgestaltet. In einer alternativen Ausführungsform ist die drahtlose technische Kommunikationsinfrastruktur als Bluetooth-Verbindung oder Trägerfrequenzanlage ausgestaltet.
In einer alternativen Ausführungsform ist die technische Kommunikationsinfrastruktur über ein Netzwerkkabel ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist die auf einem Netzwerkkabel basierende technische Kommunikationsinfrastruktur als LAN-Verbindung ausgestaltet.
Die Steuereinheit verwaltet die Parameter der Ladepläne.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang außerhalb der mindestens zwei Ladestationen angebracht. Damit werden die gesamten, an der Ladeeinrichtung stattfindenden Ladevorgänge somit zentral geregelt. Besonders bevorzugt ist dann eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang pro Ladeeinrichtung angebracht.
In einer alternativen Ausführungsform ist die mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang direkt zumindest in einer Ladestation der Ladeeinrichtung angebracht. Vorteilhaft werden die gesamten, an der Ladeeinrichtung stattfindenden Ladevorgänge somit dezentral geregelt, indem für jede einzelne Ladestation der Ladeeinrichtung der Ladeplan P_i(t) berechnet, an die mindestens eine weitere Ladestation übermittelt und erst dann ausgeführtwird, wenn die Kapazitäten für die zum Laden benötigten Leistungsressourcen von der mindestens einen weiteren Ladestation bestätigt wurden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind an den Verteilnetzstrang mehrere elektrische Verbraucher, welche Energiespeicher aufweisen, an den Verteilnetzstrang anschließbar. In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein elektrischer Verbraucher, welcher einen Energiespeicher aufweist, an den Verteilnetzstrang anschließbar. In einer Ausführungsform löst dabei der elektrische Verbraucher einen Ladevorgang aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem an den Verteilnetzstrang anschließbaren elektrischen Verbraucher um ein Elektrofahrzeug. In einer Ausführungsform wird das Elektrofahrzeug mit elektrischer Energie angetrieben und benötigt zumindest teilweise elektrischen Strom zum Aufladen. In einer Ausführungsform ist das Elektrofahrzeug als Hybridfahrzeug, also mit gemischten Elektro- und Verbrennungsantrieben, ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist das Elektrofahrzeug als Fahrzeug wie bspw. Straßenfahrzeug, Kraftfahrzeug, Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug ausgestaltet. In einer Ausführungsform ist das Elektrofahrzeug als Hybridfahrzeug ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist das Elektrofahrzeug als Auto und/oder Motorrad und/oder LKW und/oder Bus und/oder Mofa und/oder Roller und/oder als Fahrrad wie beispielsweise als Pedelec ausgestaltet.
In einer Ausführungsform weist ein elektrischer Verbraucher einen Energiespeicher auf. In einer Ausführungsform ist der Energiespeicher des jeweiligen elektrischen Verbrauchers als Batterie oder Akkumulator ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt ein Computerprogrammprodukt das erfindungsgemäße Verfahren durch.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladeeinrichtung weiterhin eine Datenverarbeitungsanlage oder einen Datenträger, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Die Datenverarbeitungsanlage oder der Datenträger ist dabei zumindest teilweise oder gänzlich in einer Ladestation angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungsanlage als EDV-Anlage ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungsanlage als Rechenzentrum ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Datenträger als USB-Speicherstick ausgestaltet.
Bei dem Computerprogrammprodukt handelt es sich in einer Ausführungsform um eine Software, welche programmiert ist, das Verfahren zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen einer Ladeeinrichtung in den Verteilnetzstrang zu steuern und durchzuführen.
In einer Ausführungsform steuert das Computerprogrammprodukt den zeitlichen Ablauf und das Abrufen und Starten der Ladeblöcke des Ladeplanes P_i(t).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens verwendet.
In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin auch bei anderen Ladevorgängen anwendbar und nicht ausschließlich auf elektrische Verbraucher beschränkt. So kann das Verfahren z.B. bei Aufheizvorgängen in Wärmespeichern angewendet werden.
Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen, Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche in jeder Anordnung miteinander zu kombinieren.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen

1 ein Schema der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung,
2 den Ladeplan und einen Ladevorgang eines an eine Ladestation einer Ladeeinrichtung angeschlossenen elektrischen Verbrauchers.

1 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung 25 mit einer Steuereinheit 13 und vier damit verbundenen Ladestationen 14. Die Steuereinheit 13 für den Verteilnetzstrang 16 ist in diesem Fall außerhalb der Ladestationen 14 angebracht und regelt somit die gesamten, an der Ladeeinrichtung stattfindenden Ladevorgänge zentral geregelt.
In diesem Ausführungsbeispiel enthält jede Ladestation 14 Komponenten, wobei exemplarisch die Komponenten in 1 nur am Beispiel einer Ladestation 14 eingezeichnet sind.
Eine Ladestation 14 enthält jeweils eine Eingabeeinheit 17, in welche vom Nutzer die Zielzeit t_z 19 und der Zielladezustand 18 des elektrischen Verbrauchers eintragbar ist. Die Eingabeeinheit 17 ist mit einem Touchscreen (in der Figur nicht gezeigt) versehen, über welchen der Nutzer diese bedienen kann.
Die Ladestation 14 weist jeweils weiterhin eine Messeinrichtung für den aktuellen Ladezustand 20.
Zudem enthält eine Ladestation 14 jeweils eine Steuereinrichtung für den Ladevorgang 21. Die Steuereinrichtung für den Ladevorgang 21 ist an den Verteilnetzstrang 16 angeschlossen.
Eine Ladestation 14 enthält zudem jeweils ein Kommunikationsmodul 22. Das Kommunikationsmodul 22 der jeweiligen Ladestation 14 ist mit der Steuereinheit 13 über eine technische Kommunikationsinfrastruktur 15, welche als WLAN-Verbindung ausgestaltet ist, verbunden. Über die technische Kommunikationsinfrastruktur 15 erfolgt derAustausch von Daten zum aktuellen Ladezustand des Energiespeichers eines an die Ladestation 14 angeschlossenen elektrischen Verbrauchers über die Messeinrichtung für den aktuellen Ladezustand 20 sowie mit der Steuereinrichtung für den Ladevorgang 21.
Der Verteilnetzstrang 16 ist an dem einen Ende jeweils mit der Steuereinrichtung für den Ladevorgang 21 verbunden und an dem anderen Ende jeweils mit einem Elektrofahrzeug verbunden.
2 zeigt den Ladeplan und einen Ladevorgang eines an eine Ladestation 14 einer Ladeeinrichtung 24 angeschlossenen elektrischen Verbrauchers. Der Ladeplan ist in einzelne Ladeblöcke unterteilt.
In einem ersten Ladeblock 1 wird die benötigte Ladeenergie in kWh ermittelt.
Anschließend wird in einem zweiten Ladeblock 2 die Zielzeit t_z 19, d.h. wann der Ladevorgang beendet sein soll, für den elektrischen Verbraucher durch den Nutzer eingegeben. Die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_z 19 wird vorerst als niedrige Gewichtung 0 behandelt.
Es wird nun in einem dritten Ladeblock 3 geprüft, ob die entsprechende Leistungsressource verfügbar ist. Ist dies der Fall („ja“ 12), erscheint eine grüne Anzeige 4, der Ladeblock wird in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6. Hierfür ist das Zahlen eines Grundpreises ausreichend. Durch Betätigen der Eingabeeinheit 17 wird der Bezahlvorgang geregelt und ausgelöst.
Ist die entsprechende Leistungsressource nicht verfügbar („nein“ 11), wird die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_z 19 mit einer mittleren (bzw. höheren als der niedrigen) Gewichtung + behandelt. Mit der mittleren Gewichtung + geht aufgrund nicht ausreichender Leistungsressourcen ein Aufpreis einher. Ist mit der Gewichtung + ein Ladeblock verfügbar 7 („ja“ 12), erscheint eine gelbe Anzeige 8, in welcher der Nutzer noch bestätigen muss, dass er mit dem für die Durchführung des Ladevorganges nötigen Aufpreis einverstanden ist. Ist der Nutzer mit dem Aufpreis einverstanden, wird der Ladeblock in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6. Ist der Nutzer mit dem Aufpreis nicht einverstanden („nein“ 11), so wird er zurück zum zweiten Ladeblock 2 geleitet, wo er eine neue Zielzeit t_Z 19 für den Ladevorgang eingeben muss. Das Eingeben der Zielzeit t_Z 19 erfolgt so lange, bis entweder die entsprechende Leistungsressource verfügbar ist oder der Nutzer mit einem ggf. immer noch zu zahlenden Aufpreis einverstanden ist. Ist dies entsprechend der Fall, wird der Ladeblock in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6.
Ist auch die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t_z 19 mit dem Ladeblock einer mittleren Gewichtung + 7 nicht verfügbar („nein“ 11), wird die vom Nutzer gewünschte Zielzeit t 19 mit einer hohen (bzw. höheren als der mittleren) Gewichtung ++ behandelt. Mit der hohen Gewichtung ++ geht aufgrund noch weiter beschränkter Leistungsressourcen ein Aufpreis einher. Ist mit der Gewichtung ++ ein Ladeblock verfügbar 9 („ja“ 12), erscheint eine gelbe Anzeige 8, in welcher der Nutzer noch bestätigen muss, dass er mit dem für die Durchführung des Ladevorganges nötigen Aufpreis einverstanden ist. Ist der Nutzer mit dem Aufpreis einverstanden, wird der Ladeblock in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6. Ist der Nutzer mit dem Aufpreis nicht einverstanden („nein“ 11), so wird er zurück zum zweiten Ladeblock 2 geleitet, wo er eine neue Zielzeit t_Z 19 für den Ladevorgang eingeben muss. Das Eingeben der Zielzeit t_Z 19 erfolgt so lange, bis entweder die entsprechende Leistungsressource verfügbar ist oder der Nutzer mit einem ggf. immer noch zu zahlenden Aufpreis einverstanden ist. Ist dies entsprechend der Fall, wird der Ladeblock in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6.
Ist mit der Gewichtung ++ kein Ladeblock verfügbar 9 („nein“ 11), erscheint eine rote Anzeige 10 und der Nutzer wird zurück zum zweiten Ladeblock 2 geleitet, wo er eine neue Zielzeit t_Z 19 für den Ladevorgang eingeben muss. Das Eingeben der Zielzeit t_Z 19 erfolgt so lange, bis entweder die entsprechende Leistungsressource verfügbar ist oder der Nutzer mit einem ggf. immer noch zu zahlenden Aufpreis einverstanden ist. Ist dies entsprechend der Fall, wird der Ladeblock in den Ladeplan P_i(t) eingeordnet 5 und der Energiespeicher des elektrischen Verbrauchers wird schließlich geladen 6.
Bezugszeichenliste

1: Benötigte Ladeenergie (in kWh) ermitteln
2: Zielzeit t_Z eingeben
3: Ladeblock mit Gewichtung 0 verfügbar?
4: Grüne Anzeige
5: Ladeblock in Ladeplan P_i(t) einordnen
6: Laden
7: Block mit Gewichtung + verfügbar?
8: Gelbe Anzeige + und Abfrage, ob Preis ok?
9: Block mit Gewichtung ++ verfügbar?
10: Rote Anzeige
11: Nein
12: Ja
13: Steuereinheit
14: Ladestation
15: Technische Kommunikationsinfrastruktur
16: Verteilnetzstrang
17: Eingabeeinheit
18: Zielladezustand
19: Zielzeit t_z
20: Messeinrichtung für den aktuellen Ladezustand
21: Steuereinrichtung für den Ladevorgang
22: Kommunikationsmodul
23: Startzeit t_o
24: Ladeeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2362362 A1 [0006]
WO 2012/004168 A2 [0007]
DE 102009016624 A1 [0008]
DE 102011083065 A1 [0009]
EP 2974903 A1 [0010]
AT 510795 B1 [0011]
DE 102011087407 A1 [0011]
WO 2012/041902 A2 [0012]

Claims

Verfahren zur zeitlichen Koordination der Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher sowie der Integration von mindestens zwei Ladestationen einer Ladeeinrichtung in den Verteilnetzstrang, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung, die an den mindestens zwei Ladestationen durch Energiespeicher der jeweiligen elektrischen Verbraucher aufgenommen wird, derart verwaltet wird, dass a. in zeitlicher Abhängigkeit vom aktuellen Ladezustand und dem Zielladezustandder Energiespeicher der elektrischen Verbraucher die für die mindestens zwei Ladestationen benötigte erforderliche elektrische Ladeleistung P_i in einem Ladeplan P_i(t) eingestellt wird, b. die in den mindestens zwei Ladestationen verfügbare technisch zulässige elektrische Maximalladeleistung P_max als Funktion von der Zeit t, die vergeht, während geladen wird, in einem Ladeplan P_max(t) eingestellt wird c. die Startzeit t₀ der Ladepläne P_i(t) für eine Ladestation derart berechnet wird, dass gilt: iii. für alle Ladepläne P_i(t): to + T_L ≤ t_Z, wobei T_L die Ladedauer und t_Z die Zielzeit ist, iv. für jeden Zeitpunkt: Σ_iP_i (t) ≤ P_max(t), wobei die Ladepläne P_i(t) aufgrund der an den mindestens zwei Ladestationen verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max in mindestens zwei gewichtete Leistungsbänder eingeteilt werden, wobei die mindestens zwei gewichteten Leistungsbänder mindestens zwei sich unterscheidenden Gewichtungen entsprechen, welche mit sich unterscheidenden Preisen gekoppelt sind und darauf basierend der Bezahlvorgang der Ladevorgänge geregelt und ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einordnung eines zusätzlichen Ladeplanes P_j(t) in die Ladevorgänge mehrerer an einen Verteilnetzstrang angeschlossener elektrischer Verbraucher der Verfahrensschritt c) gelten muss oder die Zielzeit t_Zj des zusätzlichen Ladeplanes P_j(t) entsprechend auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Ladeplan P_i(t) entsprechend des erforderlichen Ladebedarfs, der verfügbaren technisch zulässigen elektrischen Maximalladeleistung P_max der mindestens zwei Ladestationen der Ladeeinrichtung, dem Ladezustand der Energiespeicher der elektrischen Verbraucher sowie der vom Nutzer gewählten Zielzeit t_z in Ladeblöcke unterteilt wird.
Computerprogrammprodukt, welches das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 durchführt.
Ladeeinrichtung eingerichtet zur Realisierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang und mindestens zwei Ladestationen.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Komponenten enthält, welche jeweils mindestens eine Eingabeeinheit für die Zielzeit t_z und den Zielladezustand, mindestens eine Steuereinrichtung für den Ladevorgang sowie mindestens ein Kommunikationsmodul umfassen.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, weiterhin umfassend eine technische Kommunikationsinfrastruktur, über welche der Datenaustausch zwischen der mindestens einen Steuereinheit und dem Kommunikationsmodul der mindestens zwei Ladestationen erfolgt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für den Ladevorgang an einen Verteilnetzstrang angeschlossen ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuereinheit für den Verteilnetzstrang außerhalb der mindestens zwei Ladestationen angebracht ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ladestation um eine Ladesäule bzw. um einen Ladepunkt handelt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verteilnetzstrang mehrere elektrische Verbraucher, welche Energiespeicher aufweisen, anschließbar sind, wobei es sich bei den elektrischen Verbrauchern um Elektrofahrzeuge handelt.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, welche weiterhin eine Datenverarbeitungsanlage oder einen Datenträger umfasst, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 6 gespeichert ist.
Verwendung eines Computerprogrammproduktes nach Anspruch 4 oder einer Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.