DE102017212785A1 - Phase unbalance minimization - Google Patents

Phase unbalance minimization Download PDF

Info

Publication number
DE102017212785A1
DE102017212785A1 DE102017212785.6A DE102017212785A DE102017212785A1 DE 102017212785 A1 DE102017212785 A1 DE 102017212785A1 DE 102017212785 A DE102017212785 A DE 102017212785A DE 102017212785 A1 DE102017212785 A1 DE 102017212785A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
charging
energy
storage system
vehicles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017212785.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Willibald Prestl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102017212785.6A priority Critical patent/DE102017212785A1/en
Publication of DE102017212785A1 publication Critical patent/DE102017212785A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Phasen-Schieflastminimierungseinheit, ein Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung beim Ladevorgang eines Energiespeichers eines oder mehrerer Fahrzeuge, und ein zugehöriges Ladecluster. Die Phasen-Schieflastminimierungseinheit umfasst ein Stationärspeichersystem, eine Anschlusseinheit, welche das Stationärspeichersystem mit einem Ladecluster zum Laden eines oder mehrerer Fahrzeuge verbindet, und eine Steuerungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Belastung der einzelnen Phasen zu verringern oder zu erhöhen durch Einspeichern oder Ausspeichern von Energie aus dem Stationärspeichersystem, sodass beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.Phase unbalance minimization unit, a method for phase unbalance minimization during charging of an energy storage of one or more vehicles, and an associated charging cluster. The phase unbalance minimizing unit includes a stationary storage system, a terminal unit connecting the stationary storage system to a charging cluster for charging one or more vehicles, and a control unit configured to reduce or increase the load of the individual phases by storing or storing energy from the stationary storage system, so that during the charging of an energy storage of the one or more vehicles a phase unbalance criterion is met.

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit, ein Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung beim Ladevorgang eines Energiespeichers eines oder mehrerer Fahrzeuge, und ein zugehöriges Ladecluster.The invention relates to a phase unbalance minimization unit, a method for phase unbalance minimization during the charging process of an energy store of one or more vehicles, and an associated charging cluster.

Beim Laden einphasig ladender Elektrofahrzeuge können in dreiphasigen Netzen die Phasen asymmetrisch belastet werden. Aus Sicht des Netzbetriebes werden Obergrenzen für die Asymmetrie der Phasenbelastung in Regularien, z.B. Anschlussbedingungen für Anlagen am Stromnetz, definiert, um einen störungsfreien Netzbetrieb zu gewährleisten.When charging single-phase charging electric vehicles, the phases can be loaded asymmetrically in three-phase networks. From the point of view of network operation, upper limits for the asymmetry of the phase load in regulations, e.g. Connection conditions for systems on the power grid, defined to ensure trouble-free network operation.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung anzugeben.It is an object of the present invention to provide an improved apparatus and method for phase unbalance minimization.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The achievement of the object of the invention is achieved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Der Erfindung liegen folgende Kenntnisse zugrunde: Beim Laden einphasig ladender Elektrofahrzeuge (BEV's und PHEV's) können in dreiphasigen Netzen die Phasen asymmetrisch belastet werden. Obergrenzen für die Asymmetrie der Phasenbelastung, die sogenannte Phasenschieflast oder Phasenunsymmetrie, werden definiert. Dabei wird üblicherweise die Differenz der Leistungen auf den Außenleitern begrenzt, z.B. auf max. 3.7kVAfür eine Anlage hinter einem Anschlusspunkt, auch Zählerstelle genannt.The invention is based on the following knowledge: When charging single-phase charging electric vehicles (BEV's and PHEV's), the phases can be loaded asymmetrically in three-phase networks. Upper limits for the asymmetry of the phase load, the so-called phase unbalance or phase unbalance, are defined. Usually, the difference of the powers on the outer conductors is limited, e.g. on max. 3.7kVAfor a system behind a connection point, also called counter.

Es kann nun vorkommen, dass ein einphasig ladendes Fahrzeug mit einer Ladeleistung über dem geltenden Grenzwert, diesen überschreitet. Auch in einer Ladesituation mit mehreren Fahrzeugen an einem Ladecluster kann dieser Grenzwert überschritten werden. Das geschieht dann, wenn die Fahrzeuge zum Laden in zufälliger Art und Weise Plätze mit zugehörigen Ladepunkten auswählen und damit auch die individuelle Zuordnung der Anschlüsse der Ladestation oder Ladepunkte zu den Phasen des dreiphasigen Versorgungsnetzes, so dass es zur Überschreitung des Grenzwertes kommen kann. Daraus resultiert eine zufällige Belastungssituation auf den einzelnen Phasen mit einer möglichen Überschreitung der Asymmetriegrenze selbst wenn die Ladeleistung des Einzelfahrzeuges jeweils unter dem Grenzwert bleibt. Beispielsweise, ergeben drei einphasige Fahrzeuge mit 3,7KW Ladeleistung auf einer ersten Phase L1 und jeweils nur ein Fahrzeug auf der zweiten Phase L2 und dritten Phase L3 eine Schieflast von 7,4 kW.It may happen that a single-phase charging vehicle with a charging capacity above the applicable limit exceeds it. Even in a charging situation with multiple vehicles on a charging cluster, this limit can be exceeded. This happens when the vehicles for loading randomly select places with associated charging points and thus the individual assignment of the terminals of the charging station or charging points to the phases of the three-phase supply network, so that it may come to exceed the limit. This results in a random load situation on the individual phases with a possible exceeding of the asymmetry limit even if the charging power of the individual vehicle remains below the limit. For example, three single-phase vehicles with 3.7KW charging power on a first phase L1 and only one vehicle on the second phase L2 and third phase L3 give a unbalanced load of 7.4 kW.

Durch Phasendreh-Einrichtungen, die in Abhängigkeit der Phasenauslastung die Zuordnung der Ladephasen zu den Anschlussphasen mit Hilfe zusätzlicher Hardware wie Schütze oder Leistungselektronik umschalten können, kann versucht werden das Überschreiten der Schieflastgrenze zu verhindern. Diese Maßnahmen führen jedoch zu Zusatzkosten in der Ladeinfrastruktur.By phase rotation devices that can switch the assignment of the charging phases to the connection phases with the help of additional hardware such as contactors or power electronics depending on the phase utilization, can be tried to prevent exceeding the unbalanced load limit. These measures, however, lead to additional costs in the charging infrastructure.

Des Weiteren kann durch lastbegrenzende Eingriffe auf die einzelnen Ladeprozesse, beispielsweise durch eine Steuerungseinrichtung, sichergestellt werden, dass die Schieflastgrenzen im Gesamtsystem eingehalten werden. Dadurch kann sich jedoch beispielsweise die Ladedauer einzelner Fahrzeuge verlängern bis hin zu der Situation, dass das Ladeziel des Kunden des Fahrzeugs in der verfügbaren Zeit nicht mehr erreicht werden kann, das Fahrzeug also nicht ausreichend vollgeladen werden kann.Furthermore, it can be ensured by load-limiting interventions on the individual charging processes, for example by a control device, that the unbalanced load limits in the overall system are maintained. However, this may extend the charging time of individual vehicles, for example, up to the situation that the charging target of the customer of the vehicle in the available time can no longer be achieved, so the vehicle can not be fully charged.

Der Grund dafür ist, dass es immer eine Phase gibt, deren Leistungsbezug ab einem Zeitpunkt auf sehr niedrige Werte oder Null geht, weil die Fahrzeuge ihre Ladevorgänge beendet haben. Als Konsequenz dürfen dann auf den anderen Phasen nur noch Leistungen bezogen werden, die maximal der niedrigen Schieflastgrenze entsprechen, egal wie viele Fahrzeuge noch auf der jeweiligen Phase fertigladen müssen. Da über eine ansteuerbare Ladeinfrastruktur nur ein Herunterregeln der Ladeleistungen möglich ist, kann nur über dieses Mittel eingegriffen werden, so dass sich für die restlichen Fahrzeuge eine Situation ergibt, dass nur noch mit sehr niedrigen Leistungen geladen werden kann. Da die Basisnorm für das Laden IEC61851 zudem eine Mindestleistung beim Laden vorsieht, die ca. die Hälfte der einer Schieflastgrenze von im Beispiel 3,7kVA entspricht, können je Phase auch nur noch zwei Fahrzeuge geladen werden, während die anderen pausieren müssen.The reason for this is that there is always a phase whose power consumption goes from very low to zero or zero as the vehicles have finished loading. As a consequence, only services that correspond to the maximum unbalanced load limit on the other phases may be used, no matter how many vehicles still have to be completed on the respective phase. Since it is only possible to control the charging power via a controllable charging infrastructure, this means can only intervene via this means, so that a situation results for the remaining vehicles that can only be charged with very low power. Since the base standard for charging IEC61851 also provides a minimum charging power, which corresponds to approximately half of a load unbalance limit of 3.7kVA in the example, only two vehicles can be loaded per phase, while the others have to pause.

Es kann dann vorkommen, dass die Ladeinfrastruktur ineffektiv genutzt wird, Ladeprozesse verlängert werden und sogar das Risiko bestehen kann, dass Fahrzeuge gar nicht vollständig geladen werden, bis der Nutzer das Fahrzeug wieder absteckt.It can then happen that the charging infrastructure is used inefficiently, charging processes can be extended and even the risk that vehicles will not be fully charged until the user puts the vehicle out again.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit angegeben, umfassend ein Stationärspeichersystem, eine Anschlusseinheit, welche das Stationärspeichersystem mit einem Ladecluster zum Laden eines oder mehrerer Fahrzeuge verbindet, eine Steuerungseinheit, welche dazu eingerichtet ist durch Einspeichern oder Ausspeichern von Energie aus dem Stationärspeichersystem die Belastung der einzelnen Phasen zu verringern oder zu erhöhen, sodass beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.The measures according to the invention specify a phase unbalance minimization unit comprising a stationary storage system, a connection unit which connects the stationary storage system with a charging cluster for charging one or more vehicles, a control unit which is set up by storing or storing energy from the stationary storage system reduce or increase the individual phases, so when charging an energy storage of one or of the multiple vehicles, a phase unbalance criterion is met.

In einer Weiterentwicklung der Phasen-Schieflastminimierungseinheit ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit die Ladeleistung von Fahrzeugen verringern oder erhöhen kann. Dies führt ebenfalls dazu, dass die Einhaltung des Phasenschieflastkriteriums gewährleistet ist.In a further development of the phase unbalanced load minimizing unit, it is provided that the control unit can reduce or increase the charging power of vehicles. This also leads to compliance with the phase unbalance criterion is guaranteed.

Die Phasen-Schieflastminimierungseinheit sieht in einer Weiterentwicklung ein Stationärspeichersystem vor, welches drei einphasig angeschlossene Wechselrichter mit jeweils einer Batterie umfasst. Der jeweilige Wechselrichter der drei Batterien bzw. dessen Leistungselektronik ist so ausgebildet, dass die jeweilige Batterie über eine gemeinsame Steuerungseinheit separat zum Einspeichern oder Ausspeichern von Energie angesteuert werden kann.The phase unbalance minimization unit provides in a further development of a stationary storage system which comprises three single-phase connected inverters each having a battery. The respective inverter of the three batteries or its power electronics is designed so that the respective battery can be controlled separately via a common control unit for storing or storing energy.

In einer anderen Weiterentwicklung umfasst das Stationärspeichersystem der Phasen-Schieflastminimierungseinheit einen dreiphasig angeschlossenen Wechselrichter mit einer Batterie. Die Leistungselektronik des Wechselrichters der Batterie ist so ausgebildet, dass der Wechselrichter zum Einspeichern oder Ausspeichern von Energie jeweils getrennt pro Phase über eine Steuerungseinrichtung angesteuert werden kann.In another development, the stationary storage system of the phase unbalance minimization unit comprises a three-phase connected inverter with a battery. The power electronics of the inverter of the battery is designed so that the inverter for storing or storing energy can be controlled separately per phase via a control device.

Die von der Steuerungseinheit angesteuerten Wechselrichter sind so eingerichtet, dass die Sollvorgaben der Steuereinheit zum Bezug von Energie oder zum Speisen von Energie in die jeweilige Phase umgesetzt werden.The inverters controlled by the control unit are arranged so that the setpoint specifications of the control unit for drawing energy or supplying energy are converted into the respective phase.

Das Stationärspeichersystem ist des Weiteren zur Zwischenspeicherung von Solarenergie eingerichtet. In einer Weiterentwicklung ist das Stationärspeichersystem zur Lastspitzenbegrenzung in Verbindung mit Ladevorgängen eingerichtet. In einer Weiterentwicklung ist das Stationärspeichersystem zur Erbringung von energiewirtschaftlichen oder netzbezogenen Dienstleistungen wie z.B. Regelenergie oder Blindleistungsbereitstellung eingerichtet. Das Stationärspeichersystem kann eine Kombination von zwei oder alle drei dieser genannten Weiterentwicklungen aufweisen.The stationary storage system is further adapted for caching solar energy. In a further development, the stationary storage system for load peak limitation is set up in connection with charging processes. In a further development, the stationary storage system is for the provision of energy or network related services such. Control energy or reactive power provision set up. The stationary storage system may comprise a combination of two or all three of these mentioned developments.

Das Stationärspeichersystem ist dazu ausgebildet die Zwischenspeicherung von Solarenergie parallel zum Einspeichern oder Ausspeichern von Energie für die Schieflastregelung durchzuführen. Dies gilt auch für die Lastspitzenbegrenzung in Verbindung mit Ladevorgängen oder für die Erbringung von energiewirtschaftlichen oder netzbezogener Dienstleistungen. Die Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet parallel zur Schieflastregelung, die Zwischenspeicherung von Solarenergie, die Lastspitzenbegrenzung oder die Erbringung von energiewirtschaftlicher oder netzbezogener Dienstleistungen durchzuführen.The stationary storage system is designed to carry out the intermediate storage of solar energy in parallel with the storage or withdrawal of energy for the unbalanced load control. This also applies to the peak load limitation in connection with charging processes or for the provision of energy-related or network-related services. The control unit is set up in parallel to the unbalanced load control, to carry out the temporary storage of solar energy, the peak load limitation or the provision of energy-related or network-related services.

Die Speicherkapazität des Stationärspeichersystems ist in einer Weiterentwicklung sowohl für die Einhaltung des Phasenschieflastkriteriums und/oder für die Zwischenspeicherung von Solarenergie und/oder die Erbringung von energiewirtschaftlichen oder netzbezogenen Dienstleistungen eingerichtet. Der Anteil der Speicherkapazität für die Einhaltung des Phasenschieflastkriteriums als auch der Anteil der Speicherkapazität für die Zwischenspeicherung von Solarenergie, für Lastspitzenreduktion oder energiewirtschaftliche Interaktionen kann adaptiv ermittelt werden. Dazu werden Messungen vorgenommen und Daten ermittelt, wonach festgestellt wird, wieviel Schieflastvorhalt in der Batteriekapazität in einem Ladecluster oder Ladeeinrichtung erfahrungsgemäß erforderlich ist. Es ist aber auch möglich die Aufteilung der Speicherkapazität anteilig festzulegen, z.B. zur Hälfte für die Schieflastbegrenzung vorzusehen und die restliche Hälfte als Puffer für Solarenergie und/oder Lastspitzenreduktion und/oder energiewirtschaftliche Interaktionen.The storage capacity of the stationary storage system is set up in a further development both for the maintenance of the phase unbalance criterion and / or for the temporary storage of solar energy and / or the provision of energy-related or network-related services. The proportion of the storage capacity for compliance with the phase unbalance criterion as well as the proportion of the storage capacity for the storage of solar energy, for load peak reduction or energy-related interactions can be determined adaptively. For this purpose, measurements are made and data is determined, after which it is determined how much unbalanced load is required in the battery capacity in a charging cluster or charging device experience has shown. However, it is also possible to proportionally set the division of the storage capacity, e.g. to provide half for the unbalanced load limit and the remaining half as a buffer for solar energy and / or load peak reduction and / or energy-related interactions.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird des Weiteren ein Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung beim Ladevorgang eines Energiespeichers eines oder mehrerer Fahrzeuge angegeben, wobei die Fahrzeuge an einem oder mehreren Ladepunkten eines Ladeclusters angeschlossen sind. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Ermitteln des phasenindividuellen Leistungsbezuges des Ladeclusters an einem Anschlusspunkt des Ladeclusters. Ermitteln einer Phasenschieflast. Ermitteln eines phasenindividuellen Verringerns oder Erhöhens der jeweiligen Bezugsleistung am Anschlusspunkt des Ladeclusters durch Ausspeichern oder Einspeichern von Energie in oder aus einem Stationärspeichersystem, sodass beim Ladevorgang des Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird. Beim Ermitteln des phasenindividuellen Leistungsbezuges des Ladeclusters werden die aktuell am Anschlusspunkt bezogenen Leistungen ermittelt. Daraus wird die resultierende Phasenschieflast ermittelt.
The measures according to the invention furthermore specify a method for phase unbalance minimization during the charging process of an energy store of one or more vehicles, the vehicles being connected to one or more charging points of a charging cluster. The method comprises the steps:
Determining the phase-specific power reference of the charging cluster at a connection point of the charging cluster. Determining a phase unbalance. Determining a phase individually reducing or increasing the respective reference power at the connection point of the charging cluster by storing or storing energy in or out of a stationary storage system, so that during the charging process of the energy storage of the one or more vehicles, a phase unbalance criterion is met. When determining the phase-specific power consumption of the charging cluster, the current services at the connection point are determined. From this, the resulting phase unbalance is determined.

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist die Beeinflussung der Ladeleistungen individueller Fahrzeuge vorgesehen, um das Einhalten der Schieflastgrenze sicherzustellen, so dass das Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.In a further development of the method, the influencing of the charging power of individual vehicles is provided to ensure compliance with the unbalanced load limit, so that the phase unbalanced load criterion is met.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein phasenindividuelles Ermitteln des Leistungsbezuges des Ladeclusters am Anschlusspunkt des Ladeclusters. Es wird zunächst die Leistung ermittelt, die von dem einen oder den mehreren Fahrzeuge zum Aufladen seines Energiespeichers bezogen wird. Wenn das Verfahren in einer Steuereinrichtung eines Ladeclusters, oder in der Steuerungseinheit der Phasen-Schieflastminimierungseinheit durchgeführt wird, wird der aktuelle Leistungsbezug der Anlage (Ladecluster oder Ladeeinrichtung) durch phasenindividuelle Messung ermittelt. Damit wird festgestellt, ob eine Schieflastbegrenzung zu regeln ist. Mit anderen Worten: es wird ermittelt, ob beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, welche an Ladepunkten des Ladeclusters angeschlossen sind, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird oder ein Eingriff erforderlich ist. Sofern ein Eingriff erforderlich ist, wird die Bezugsleistung an einem Anschlusspunkt des Ladeclusters durch Einspeichern oder Ausspeichern von Energie in oder aus dem Stationärspeichersystem verringert oder erhöht.The method according to the invention enables phase-specific determination of the power reference of the charging cluster at the connection point of the charging cluster. It is first determined the power received by the one or more vehicles to charge its energy storage becomes. If the method is carried out in a control device of a charging cluster, or in the control unit of the phase unbalance minimization unit, the current power reference of the system (charging cluster or charging device) is determined by phase-specific measurement. This determines whether a load unbalance is to be regulated. In other words, it is determined whether, during the charging process of an energy store of the one or more vehicles, which are connected to charging points of the charging cluster, a phase unbalance criterion is met or an intervention is required. If intervention is required, the reference power at a connection point of the charging cluster is reduced or increased by storing or discharging energy into or out of the stationary storage system.

Die Messung des Leistungsbezugs erfolgt am für die jeweilige Regulierung relevanten Bilanzierungspunkt. In der Regel der Anschlusspunkt an das Versorgungsnetz mit einem der Stromzähler eines Energieversorgers.The measurement of the benefit is based on the relevant accounting point for the respective regulation. As a rule, the connection point to the supply network with one of the electricity meters of an energy supplier.

Das Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung sieht des Weiteren vor, dass regelnde Eingriffe über das Stationärspeichersystem oder über Veränderungen von Ladeleistungen erst dann erfolgen, wenn das Phasenschieflastkriterium für die jeweilige Anschlussphase überschritten wird.The method for phase unbalance minimization also provides that regulatory interventions on the stationary storage system or changes in charging power only take place when the phase unbalance criterion for the respective connection phase is exceeded.

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird bei drei Anschlussphasen ermittelt, welche zwei Anschlussphasen eine höhere Ladeleistung als eine dritte Anschlussphase aufweisen und auf die zwei Anschlussphasen mit höherer Ladeleistung wird Energie aus dem Stationärspeichersystem eingespeist, wenn das Phasenschieflastkriterium für die jeweilige Phase überschritten wird. Es wird mindestens so viel Leistung eingespeist wie die Differenz der aktuellen Phasenleistung zur Leistung der am schwächsten belasteten Phase. Maximal wird so viel Leistung eingespeist, wie das Stationärspeichersystem bauartbedingt oder aufgrund des Ladezustands zur Verfügung stellt.In a further development of the method, in the case of three connection phases it is determined which two connection phases have a higher charging power than a third connection phase and energy is fed from the stationary storage system to the two connection phases with a higher charging power if the phase unbalance criterion for the respective phase is exceeded. It is fed at least as much power as the difference of the current phase power to the power of the weakest loaded phase. The maximum amount of power is fed in as the stationary storage system provides due to the design or due to the state of charge.

Wird nach Einspeisung von Energie auf die jeweilige Phase das Phasenschieflastkriterium weiterhin verletzt, wird auf die am schwächsten ausgelastete Anschlussphase eine zusätzliche Last durch Laden des Stationärspeichersystems generiert. Damit wird das Phasenschieflastkriterium wieder eingehalten. Das Maß der zusätzlichen Last wird definiert durch die nötige Ausgleichsleistung und wird durch die Anlagenparameter und den Batteriezustand gegebenenfalls begrenzt.If the phase unbalance criterion continues to be violated after energy has been fed to the respective phase, an additional load is generated by charging the stationary storage system to the weakest terminal phase. This again complies with the phase unbalance criterion. The measure of the additional load is defined by the necessary compensation power and is possibly limited by the system parameters and the battery condition.

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Einhalten des Phasenschieflastkriteriums des Weiteren Lastmanagementmaßnahmen bereitgestellt werden. Dabei wird der Leistungsbezug einer zu hoch belasteten Phase durch aktive Reduktion der Ladeleistungen von auf dieser Phase einphasig ladenden Fahrzeugen reduziert. Zunächst wird die jeweilige Phase ermittelt, die an einem oder mehreren Ladepunkten des Ladeclusters belastet wird. Die jeweilige Ladeleistung an der zugehörigen Anschlussphase wird ermittelt. Eine Ladevorgabe oder ein Ladeplan für jeweils das eine oder die mehreren Fahrzeuge wird erstellt, basierend auf der ermittelten Anzahl von Phasen und/oder belasteten Phasen und deren Auslastung und der herrschenden Schieflast. Die Ladevorgabe oder Ladeplanung erfolgt in einer Weise, sodass beim Ladevorgang des Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge ein Schieflastkriterium eingehalten wird.In a further development of the method, it is provided that load management measures are also provided for maintaining the phase unbalance criterion. In this case, the power consumption of a phase under excessive load is reduced by actively reducing the charging power of single-phase charging vehicles on this phase. First, the respective phase is determined, which is loaded at one or more charging points of the charging cluster. The respective charging power at the associated connection phase is determined. A charging or loading schedule for each of the one or more vehicles is established based on the determined number of phases and / or loaded phases and their utilization and the prevailing unbalanced load. The charging or charge planning is done in such a way so that the charging process of the energy storage of one or more vehicles a unbalanced load criterion is met.

Mit einem solchen Lastmanagement kann die vorgegebene maximale Schieflast einer Ladeinfrastruktur mit mehreren Ladeclustern hinter einem Anschlusspunkt, beispielsweise der Anschlusspunkt zu einem Stromnetz, von beispielsweise 3,7 kVA sichergestellt werden. Die vorgegebene Schieflastbegrenzung kann von einem Netzbetreiber vorgegeben werden oder von einem Betreiber der Ladecluster oder kann auf andere Art und Weise festgelegt sein. Mit Anschlusspunkt zum Netz ist der Verknüpfungspunkt des Ladeclusters zum elektrischen Energieversorgungsnetz gemeint. Die Anzahl der Phasen, die an einem oder mehreren Ladepunkten des Ladeclusters belastet werden, wird über die Messung der Leistung beim Ladevorgang, während einer Initialisierungsphase am Anfang des Ladevorgangs über Zähler oder Leistungsmesser ermittelt. Aus den Messwerten lässt sich die Anzahl der belasteten oder genutzten Phasen ermitteln. Des Weiteren können die Phasenanschlüsse der einzelnen Ladepunkte (Zuordnung der leistungsübertragenden Kontakte zu den Phasen des Anschlusspunktes) in einer Datenbank hinterlegt sein, so dass die Information, welche Anschlussphase beispielsweise beim einphasigen Ladevorgang belastet wird, schon vorliegt. Bei einem späteren wiederholten einphasigen Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs kann die Information der Anschlussphase direkt aus der Datenbank verwendet werden und eine erneute Ermittlung der Anschlussphase kann entfallen.With such a load management, the predetermined maximum unbalanced load of a charging infrastructure with a plurality of charging clusters behind a connection point, for example the connection point to a power grid, of, for example, 3.7 kVA can be ensured. The predetermined unbalanced load limit may be specified by a network operator or by an operator of the charging cluster or may be specified in other ways. By connection point to the network is meant the point of connection of the charging cluster to the electrical energy supply network. The number of phases that are charged at one or more charging points of the charging cluster is determined by measuring the power during the charging process, during an initialization phase at the beginning of the charging process via counters or power meters. The measured values can be used to determine the number of loaded or used phases. Furthermore, the phase connections of the individual charging points (assignment of the power-transmitting contacts to the phases of the connection point) can be stored in a database, so that the information on which connection phase is loaded, for example, in single-phase charging already exists. In a later repeated single-phase charging for charging the energy storage of the vehicle, the information of the connection phase can be used directly from the database and a re-determination of the connection phase can be omitted.

Der Ladeplan umfasst die Vorgabe einer maximalen Ladeleistung über einen vorgegebenen oder berechneten Zeitraum. Er wird jeweils für jedes Fahrzeug erstellt, dessen Energiespeicher aufgeladen werden soll. Der Ladeplan eines jeden Fahrzeugs umfasst eine Lastvorgabe (Leistungsvorgabe) für den aktuellen Zeitpunkt oder eine Lastplanung für die Anwesenheit des Fahrzeugs am Ladepunkt während sein Energiespeicher aufgeladen wird. Bei einer Lastplanung für ein oder mehrere Fahrzeuge wird eine zu erwartende Schieflast präventiv verhindert. Der Ladeplan für jedes individuelle Fahrzeug kann auf verschiedene Art und Weise umgesetzt werden: Als Leistungsvorgabe durch Kommunikationsmittel an einen Ladepunkt, der dazu eingerichtet ist, die Ladeleistung ggf. in Verbindung mit dem Fahrzeug zu begrenzen. Oder durch Kommunikation mit dem Fahrzeug, welches selbst die Leistungsbegrenzung umsetzt (z.B. Verwendung ISO15118)The loading plan includes the specification of a maximum charging power over a given or calculated period of time. It is created for each vehicle whose energy storage is to be charged. The charging schedule of each vehicle includes a load default (power demand) for the current time or a load schedule for the presence of the vehicle at the charging point while its energy store is being charged. In load planning for one or more vehicles, an anticipated unbalanced load is preventively prevented. Of the Loading plan for each individual vehicle can be implemented in different ways: As a performance target by communication means to a charging point, which is adapted to limit the charging power, possibly in conjunction with the vehicle. Or by communication with the vehicle, which itself implements the power limitation (eg using ISO15118)

Ergänzend kann ein vorausplanendes Verfahren eingesetzt werden, wenn von den ladenden Fahrzeugen der Energiebedarf und die geplante Abfahrtszeit bekannt sind und vom Stationärspeichersystem der für phasenindividuelle Eingriffe verfügbare Energiegehalt bekannt ist.In addition, a pre-planning method can be used if the charging requirements of the charging vehicles and the planned departure time are known and the stationary storage system is aware of the energy content available for phase-specific interventions.

In einer vorausplanenden Betriebsart kann abhängig vom einsetzbaren Energiegehalt oder der potenziellen Energieaufnahme des Stationärspeichersystems je Phase vorausgeplant werden, welchen Beitrag das Stationärspeichersystem zur Schieflastbegrenzung liefern kann.In a pre-planning operating mode, depending on the usable energy content or the potential energy consumption of the stationary storage system, it can be planned in advance for each phase what contribution the stationary storage system can make to the unbalanced load limitation.

Beim Verfahren der vorausplanenden Schieflastbegrenzung über die Ladeleistungssteuerung kann der planerisch mögliche Beitrag der des Stationärspeichersystems als Reduktion der planerisch zu erwartenden Schieflasten berücksichtig werden. Damit verringert sich die Notwendigkeit von Ladeleistungsreduktionen als Steuerungsmittel mit ihren potenziellen negativen Konsequenzen.In the method of the pre-planning unbalanced load limitation via the charging power control, the planned contribution of the stationary storage system can be taken into account as a reduction of the planning-related unbalanced loads. This reduces the need for charging power reductions as a means of control with their potential negative consequences.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird des Weiteren ein Ladecluster angegeben, umfassend einen oder mehrere Ladepunkte zum Anschluss eines oder mehrerer Fahrzeuge, eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit, wobei beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.The measures according to the invention furthermore specify a charging cluster, comprising one or more charging points for connecting one or more vehicles, a phase unbalance minimization unit, wherein a phase unbalance criterion is maintained during the charging process of an energy store of the one or more vehicles.

Die Phasen-Schieflastminimierungseinheit kann an einem Anschlusspunkt mit einem dreiphasigen Netz verbunden sein. Das erfindungsgemäße Verfahren wird von der Phasen-Schieflastminimierungseinheit ausgeführt.The phase unbalance minimization unit may be connected at a connection point to a three-phase network. The method according to the invention is carried out by the phase unbalance minimization unit.

Durch die Integration eines Stationärspeichersystems in das Ladecluster oder Ladeeinrichtung mit mehreren Ladepunkten kann ein Verfahren angewandt werden, mit dem man aktiv die Einhaltung der Schieflastbegrenzung beim Laden bewirken kann. Mit anderen Worten wird durch das Vorhandensein einer Phasen-Schieflastminimierungseinheit in einem Ladecluster gewährleistet, dass beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehrerer Fahrzeuge, das Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.By integrating a stationary storage system in the charging cluster or charging device with multiple charging points, a method can be applied, with which one can actively ensure compliance with the load unbalance loading. In other words, the presence of a phase unbalance minimization unit in a charging cluster ensures that the phase unbalance criterion is met when charging an energy store of the one or more vehicles.

In einer Weiterentwicklung umfasst das Ladecluster eine Vorrichtung zum Speichern von Solarenergie, zur Lastspitzenreduktion und/oder zur Erbringung energiewirtschaftlicher oder netzdienlicher Leistungen.In a further development, the charging cluster comprises a device for storing solar energy, for reducing load peaks and / or for providing energy-related or network-related services.

Ein Ladecluster weist mehrere Ladepunkte auf, die an einem gemeinsamen Bezugspunkt hinsichtlich Leistungsobergrenze und Schieflast angeschlossen sind. Ein Ladecluster kann außer Ladepunkten zusätzlich auch Steuerungsfunktionen beinhalten. Diese können sowohl in einer separaten Einheit, wie auch in einem Ladepunkt oder in einem Backend angeordnet sein.A charging cluster has several charging points connected at a common reference point in terms of power cap and unbalanced load. In addition to charging points, a charging cluster can also contain control functions. These can be arranged both in a separate unit, as well as in a charging point or in a backend.

Ein Ladepunkt ist eine Ladeeinrichtung zum Laden eines einzelnen Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeugs (alle Aussagen zu Elektrofahrzeugen bezüglich der Erfindung gelten auch für Plug-In-Hybridfahrzeuge und vice versa). Der Ladepunkt ist in Zusammenhang mit dieser Erfindung so eingerichtet, dass er über Kommunikationsmittel angesprochen werden kann und durch eine Interaktion mit dem angeschlossenen Fahrzeug eine vorgegebene Ladeleistung einstellen kann.A charging point is a charging device for charging a single electric or plug-in hybrid vehicle (all statements regarding electric vehicles relating to the invention also apply to plug-in hybrid vehicles and vice versa). The charging point is in the context of this invention set up so that it can be addressed via communication means and set by interaction with the connected vehicle a predetermined charging power.

Es werden nun spezielle Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen begrenzt ausgelegt werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und decken den Schutzumfang der Erfindung für einen Fachmann vollständig ab. Die Terminologie, die in der ausführlichen Beschreibung der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen verwendet wird, soll für die Erfindung nicht einschränkend sein. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Zeichen auf gleiche Elemente.Specific embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, this invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art. The terminology used in the detailed description of the embodiments illustrated in the accompanying drawings is not intended to be limiting of the invention. In the drawings, like characters refer to like elements.

Es zeigen:

  • 1: ein Ausführungsbeispiel einer Phasen-Schieflastminimierungseinheit;
  • 2A: ein Ausführungsbeispiel eines Stationärspeichersystems;
  • 2B: ein Ausführungsbeispiel eines anderen Stationärspeichersystems;
  • 3: ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Phasen-Schieflastminimierung;
  • 4: ein Ausführungsbeispiel eines Ladeclusters.
Show it:
  • 1 an embodiment of a phase unbalance minimizing unit;
  • 2A an embodiment of a stationary storage system;
  • 2 B an embodiment of another stationary storage system;
  • 3 an embodiment of a method for phase unbalanced load minimization;
  • 4 : an embodiment of a charging cluster.

1 zeigt eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 mit einem Stationärspeichersystem 2, einer Anschlusseinheit 3 und einer Steuerungseinheit 4. Die Anschlusseinheit 3 verbindet das Stationärspeichersystem 2 mit einem Ladecluster 10 zum Laden von Energiespeichern 8a, 8b eines oder mehrerer Fahrzeuge 5a, 5b. Das Ladecluster 10 ist über einen Anschlusspunkt (Bezugspunkt) 11 mit einem dreiphasigen Versorgungsnetz 12 verbunden. Zur besseren Übersicht ist die Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 größer dargestellt als das Ladecluster 10. Die Fahrzeuge 5a, 5b sind mit dem Ladecluster 10 jeweils über einen Ladepunkt verbunden. 1 shows a phase unbalance minimization unit 1 with a stationary storage system 2 , a connection unit 3 and a control unit 4 , The connection unit 3 connects that Stationary storage system 2 with a loading cluster 10 for charging energy storage 8a . 8b one or more vehicles 5a . 5b , The loading cluster 10 is via a connection point (reference point) 11 with a three-phase supply network 12 connected. For a better overview, the phase unbalance minimization unit 1 Larger than the load cluster 10 , The vehicles 5a . 5b are with the load cluster 10 each connected via a charging point.

Die Steuerungseinheit 4 ist dazu eingerichtet die Belastung einzelner Phasen zu verringern oder zu erhöhen durch Einspeichern oder Ausspeichern von Energie aus dem Stationärspeichersystem 2. Die Steuerungseinheit 4 kann die Ladeleistung des einen oder der mehreren Fahrzeuge 5a, 5b verringern oder erhöhen.The control unit 4 is designed to reduce or increase the load on individual phases by storing or removing energy from the stationary storage system 2 , The control unit 4 may be the charging power of the one or more vehicles 5a . 5b decrease or increase.

2A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Stationärspeichersystems 2. Das Stationärspeichersystem 2 weist drei einphasig angeschlossene Batterien 6a, 6b, 6c auf mit jeweils einem einphasigen Wechselrichter 7a, 7b, 7c. 2A shows an embodiment of a stationary storage system 2 , The stationary storage system 2 has three single-phase connected batteries 6a . 6b . 6c on each with a single-phase inverter 7a . 7b . 7c ,

2B zeigt ein Ausführungsbeispiel eines anderen Stationärspeichersystems 2, welches eine dreiphasig angeschlossene Batterie 6 mit einem dreiphasigen Wechselrichter 7 umfasst. 2 B shows an embodiment of another stationary storage system 2 , which is a three-phase connected battery 6 with a three-phase inverter 7 includes.

Das Stationärspeichersystem 2 ist zur Zwischenspeicherung von Solarenergie eingerichtet. Beispielsweise kann das Speichern von Solarenergie in eine der Batterien 6a, 6b, 6c aus 2 erfolgen. Alternativ ist die Speicherkapazität des Stationärspeichersystems 2 aus 2 oder 3 beispielsweise zu 50% für Solarenergie vorgesehen. Das Solarspeichersystem 2 kann auch zur Lastspitzenbegrenzung in Verbindung mit Ladevorgängen oder zur Erbringung von energiewirtschaftlichen oder netzbezogenen Dienstleistungen eingerichtet sein. Auch dazu ist eine gewisse Speicherkapazität des Stationärspeichersystems 2 vorgesehen. Die Speicherkapazität für Solarenergie, Lastspitzenbegrenzung und netzbezogene Dienstleistungen kann auch adaptiv anhand von Erfahrungsmesswerten vorgesehen werden. Die Ein/Ausspeicherung von Energie in das Stationärspeichersystem 2 erfolgt dabei parallel zum Verfahren zur Einhaltung des Phasenschieflastkriteriums.The stationary storage system 2 is set up for caching solar energy. For example, storing solar energy in one of the batteries 6a . 6b . 6c out 2 respectively. Alternatively, the storage capacity of the stationary storage system 2 out 2 or 3 For example, 50% for solar energy provided. The solar storage system 2 may also be set up to limit peak loads in connection with charging or to provide energy or network related services. Also, this is a certain storage capacity of the stationary storage system 2 intended. The storage capacity for solar energy, load peak limitation and grid related services can also be provided adaptively based on empirical data. The injection / withdrawal of energy into the stationary storage system 2 takes place parallel to the procedure for compliance with the phase unbalance criterion.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Phasen-Schieflastminimierung. Zunächst wird der Leistungsbezug an einem Anschlusspunkt 12 des Ladeclusters 11 phasenindividuell ermittelt S1. Daraus wird die resultierende Phasenschieflast ermittelt S2. Im nächsten Schritt S3 wird eine Notwendigkeit eines phasenindividuellen Verringerns oder Erhöhens der jeweiligen Bezugsleistung an einem Anschlusspunkt des Ladeclusters ermittelt und diese durch Ausspeichern oder Einspeichern von Energie in oder aus einem Stationärspeichersystem 2 als korrigierender Eingriff umgesetzt, sodass beim Ladevorgang des Energiespeichers 8a, 8b des einen oder der mehreren Fahrzeuge 5a, 5b, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird. 3 shows an embodiment of a method for phase unbalanced load minimization. Initially, the benefit reference is at a connection point 12 of the load cluster 11 determined phase-individually S1 , From this, the resulting phase unbalance is determined S2. In the next step S3 For example, a need for phase-individually decreasing or increasing the respective reference power at a connection point of the charging cluster is determined and this by storing or storing energy in or out of a stationary storage system 2 implemented as a corrective intervention, so when charging the energy storage 8a . 8b one or more vehicles 5a . 5b , a phase unbalance criterion is met.

Bei drei Anschlussphasen, wird im Schritt S4 ermittelt, ob zwei Anschlussphasen eine höhere Ladeleistung als die dritte Anschlussphase aufweisen. Auf die zwei Anschlussphasen mit höherer Ladeleistung kann dann Energie aus dem Stationärspeichersystem 2 eingespeist werden.At three connection phases, in step S4 Determines whether two connection phases have a higher charging power than the third connection phase. Energy can then be transferred from the stationary storage system to the two connection phases with a higher charging power 2 be fed.

Wenn das Phasenschieflastkriterium nach Einspeisung von Energie auf die jeweilige Phase weiterhin verletzt sein sollte, Schritt S5, kann, in einer Weiterentwicklung des Verfahrens, auf der am schwächsten ausgelasteten Anschlussphase eine zusätzliche Last durch Laden des Stationärspeichersystems 2 generiert werden, Schritt S6.If the phase unbalance criterion continues to be violated after energy is applied to the respective phase, step S5 , may, in a further development of the method, on the weakest busy connection phase, an additional load by loading the stationary storage system 2 be generated, step S6 ,

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist zum Einhalten des Phasenschieflastkriteriums des Weiteren eine Lastmanagementmaßnahme vorgesehen, Schritt S7. Dabei wird der Leistungsbezug einer zu hoch belasteten Phase durch aktive Reduktion der Ladeleistungen von auf dieser Phase einphasig ladenden Fahrzeugen 5a, 5b reduziert.In a further development of the method, a load management measure is provided for maintaining the phase unbalanced load criterion, step S7 , In this case, the power consumption of a too high-loaded phase by active reduction of the charging power of on this phase single-phase charging vehicles 5a . 5b reduced.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ladeclusters 10. Das Ladecluster 10 ist über einen Anschlusspunkt (Bezugspunkt) 11 mit einem dreiphasigen Versorgungsnetz 12 verbunden. Das Ladecluster 10 weist mehrere Ladepunkte 9a, 9b, 9c, 9d auf zum Anschluss eines oder mehrerer Fahrzeuge 5a, 5b, 5c, 5d und eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 auf. Das Ladecluster ist so eingerichtet, dass beim Ladevorgang eines Energiespeichers 8a, 8b, 8c, 8d des einen oder der mehreren Fahrzeuge 5a, 5b, 5c, 5d, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird. 4 shows an embodiment of a charging cluster 10 , The loading cluster 10 is via a connection point (reference point) 11 with a three-phase supply network 12 connected. The loading cluster 10 has several charging points 9a . 9b . 9c . 9d to connect one or more vehicles 5a . 5b . 5c . 5d and a phase unbalance minimization unit 1 on. The charging cluster is set up so that when charging an energy storage 8a . 8b . 8c . 8d one or more vehicles 5a . 5b . 5c . 5d , a phase unbalance criterion is met.

Die Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 ist an einem Anschlusspunkt mit einem dreiphasigen Netz verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird von der Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 des Ladeclusters 10 ausgeführt. Durch die Integration des Stationärspeichersystems 2 der Phasen-Schieflastminimierungseinheit 1 in das Ladecluster mit mehreren Ladepunkten 9a, 9b, 9c, 9d wird aktiv die Einhaltung der Schieflastbegrenzung beim Laden bewirkt.The phase unbalance minimization unit 1 is connected at a connection point to a three-phase network. The inventive method is of the phase unbalance minimization unit 1 of the load cluster 10 executed. Through the integration of the stationary storage system 2 the phase unbalance minimization unit 1 into the charging cluster with several charging points 9a . 9b . 9c . 9d Active compliance with the unbalance limitation during loading is effected.

Zusammenfassend werden Vorrichtungen und Verfahren angegeben durch welche unter Nutzung eines Stationärspeichersystems die bisher bekannten Nachteile beim der Schieflastbegrenzung vermieden oder abgeschwächt werden können. Gleichzeitig kann ein Stationärspeichersystem durch die genannte Speicherung von Solarenergie und Lastspitzenbegrenzung oder energiewirtschaftlichen/netzdienlichen Diensten in Verbindung mit Ladevorgängen Verwendung finden, so dass Synergien hinsichtlich der Investitionskosten generiert werden können.In summary, devices and methods are given by which the previously known disadvantages of the unbalance limitation can be avoided or mitigated using a stationary storage system. At the same time, a stationary storage system can be used by said storage of solar energy and load peak limitation or energy / network services in conjunction with charging, so that synergies can be generated in terms of investment costs.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mitanderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Claims (10)

Phasen-Schieflastminimierungseinheit (1), umfassend - ein Stationärspeichersystem (2), - eine Anschlusseinheit (3), welche das Stationärspeichersystem mit einem Ladecluster (10) zum Laden eines oder mehrerer Fahrzeuge (5a, 5b) verbindet, und - eine Steuerungseinheit (4), welche dazu eingerichtet ist, die Belastung der einzelnen Phasen zu verringern oder zu erhöhen durch Ausspeichern oder Einspeichern von Energie aus dem Stationärspeichersystem, sodass beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.Phase unbalance minimization unit (1) comprising a stationary storage system (2), - A terminal unit (3), which connects the stationary storage system with a charging cluster (10) for charging one or more vehicles (5a, 5b), and a control unit (4) which is set up to reduce or increase the load on the individual phases by storing or storing energy from the stationary storage system, so that a phase unbalance criterion is met during the charging process of an energy store of the one or more vehicles. Phasen-Schieflastminimierungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit des Weiteren dazu eingerichtet ist, die Ladeleistung des einen oder der mehreren Fahrzeuge zu verringern oder zu erhöhen.Phase unbalance minimization unit after Claim 1 wherein the control unit is further configured to decrease or increase the charging power of the one or more vehicles. Phasen-Schieflastminimierungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stationärspeichersystem drei einphasig angeschlossene Wechselrichter (7a, 7b, 7c) mit jeweils einer Batterie (6a, 6b, 6c) umfasst.Phase unbalance minimization unit after Claim 1 or 2 , wherein the stationary storage system comprises three single-phase connected inverters (7a, 7b, 7c) each having a battery (6a, 6b, 6c). Phasen-Schieflastminimierungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stationärspeichersystem einen dreiphasig angeschlossenen Wechselrichter (7) mit einer Batterie (6) umfasst.Phase unbalance minimization unit after Claim 1 or 2 , wherein the stationary storage system comprises a three-phase connected inverter (7) with a battery (6). Phasen-Schieflastminimierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stationärspeichersystem zur Zwischenspeicherung von Solarenergie eingerichtet ist.A phase unbalance minimization unit according to any one of the preceding claims, wherein the stationary storage system is adapted for caching solar energy. Phasen-Schieflastminimierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stationärspeichersystem zur Lastspitzenbegrenzung in Verbindung mit Ladevorgängen oder zur Erbringung von energiewirtschaftlichen oder netzbezogenen Dienstleistungen eingerichtet ist.Phase unbalanced load minimization unit according to one of the preceding claims, wherein the stationary storage system for load peak limitation in connection with charging operations or for the provision of energy or network-related services is set up. Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung beim Ladevorgang eines Energiespeichers eines oder mehrerer Fahrzeuge, wobei die Fahrzeuge an einem oder mehreren Ladepunkten eines Ladeclusters angeschlossen sind, die Schritte umfassend: - phasenindividuelles Ermitteln (S1) der an einem Anschlusspunkt des Ladeclusters bezogenen Leistungen, - Ermitteln (S2) einer Phasenschieflast, und - Ermitteln (S3) eines phasenindividuellen Verringerns oder Erhöhens der jeweiligen Bezugsleistung an einem Anschlusspunkt des Ladeclusters durch Einspeichern oder Ausspeichern von Energie in oder aus einem Stationärspeichersystem, sodass beim Ladevorgang des Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.A method for phase unbalance minimization during the charging process of an energy storage device of one or more vehicles, the vehicles being connected to one or more charging points of a charging cluster, comprising the steps of: - phase-individual determination (S1) of the services related to a connection point of the charging cluster, - determining (S2) a phase unbalance, and Determining (S3) phase-individually reducing or increasing the respective reference power at a connection point of the charging cluster by storing or storing energy in or out of a stationary storage system, so that the charging process of the energy storage of the one or more vehicles, a phase unbalance criterion is met. Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung nach Anspruch 7, wobei bei drei Anschlussphasen, ermittelt wird (S4), welche zwei Anschlussphasen eine höhere Ladeleistung als eine dritte Anschlussphase aufweisen und auf die zwei Anschlussphasen mit höherer Ladeleistung Energie aus dem Stationärspeichersystem eingespeist wird.Method for phase-unbalance minimization after Claim 7 , wherein at three connection phases, is determined (S4), which two connection phases have a higher charging power than a third connection phase and is fed to the two connection phases with higher charging power energy from the stationary storage system. Verfahren zur Phasen-Schieflastminimierung nach Anspruch 8, wobei auf der am schwächsten ausgelasteten Anschlussphase eine zusätzliche Last durch Laden des Stationärspeichersystems generiert wird (S6), wenn das Phasenschieflastkriterium nach Einspeisung von Energie auf die jeweilige Phase verletzt ist (S5).Method for phase-unbalance minimization after Claim 8 in which, on the weakest loaded connection phase, an additional load is generated by charging the stationary memory system (S6) if the phase unbalance criterion is violated after energy has been applied to the respective phase (S5). Ladecluster, umfassend - einen oder mehrere Ladepunkte zum Anschluss eines oder mehrerer Fahrzeuge, und - eine Phasen-Schieflastminimierungseinheit, wobei beim Ladevorgang eines Energiespeichers des einen oder der mehreren Fahrzeuge, ein Phasenschieflastkriterium eingehalten wird.Loading cluster, comprising - one or more charging points for connecting one or more vehicles, and - A phase unbalanced load minimization unit, wherein during the charging of an energy storage of the one or more vehicles, a phase unbalance criterion is met.
DE102017212785.6A 2017-07-25 2017-07-25 Phase unbalance minimization Pending DE102017212785A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212785.6A DE102017212785A1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Phase unbalance minimization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212785.6A DE102017212785A1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Phase unbalance minimization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017212785A1 true DE102017212785A1 (en) 2019-01-31

Family

ID=65004210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017212785.6A Pending DE102017212785A1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Phase unbalance minimization

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017212785A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019202211A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-20 Richter R & W - Steuerungstechnik GmbH Device for symmetrizing a current consumption from external conductors of a multi-phase low-voltage network

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2815913A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Eutecne S.p.A. Recharging system for electric vehicles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2815913A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Eutecne S.p.A. Recharging system for electric vehicles

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CROSIER, R.; WANG, S.; JAMSHIDI, M.: A 4800-V grid-connected electric vehicle charging station that provides STACOM-APF functions with a bi-directional, multi-level, cascaded converter. In: 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2012, S. 1508-1515. doi: 10.1109/APEC.2012.6166020 [abgerufen am 16.07.2018] *
Norm DIN EN 61851-1, VDE 0122-1 2012-01-00. Elektrische Ausrüstung von Elektro-Straßenfahrzeugen - Konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge - Teil 1: Allgemeine Anforderungen (IEC 61851-1:2010); Deutsche Fassung EN 61851-1:2011. S. 1-62. *
Norm DIN EN ISO 15118-1 2015-12-00. Straßenfahrzeuge - Kommunikationsschnittstelle zwischen Fahrzeug und Ladestation - Teil 1: Allgemeine Informationen und Festlegungen der Anwendungsfälle (ISO 15118-1:2013); Englische Fassung EN ISO 15118-1:2015. S. 1-82. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019202211A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-20 Richter R & W - Steuerungstechnik GmbH Device for symmetrizing a current consumption from external conductors of a multi-phase low-voltage network
WO2020169483A1 (en) 2019-02-19 2020-08-27 Richter R & W - Steuerungstechnik GmbH Apparatus for symmetrization of a current draw from outer conductors of a multi-phase low voltage grid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3566276B1 (en) Method for operating a node on a supply grid
WO2019242928A1 (en) Method for configuring a charging system and charging system for charging the electrical energy store of a vehicle
WO2018166815A1 (en) Stationary storage device for temporarily storing electric energy in an electric supply grid, operating method, and retrofitting module for the stationary storage device
DE102012221473A1 (en) Method for charging a traction battery
DE102019105661A1 (en) Charging station for charging electric vehicles
DE102013200763A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE ENERGY MANAGEMENT
DE102011084216A1 (en) Device for controlling electrical charging of electric car in e.g. multi-storey car park, has measuring instrument determining electric power, and control unit controlling certain portion of power such that maximum value is not exceeded
EP3576246B1 (en) Method for operating a loading system with multiple loading points
WO2020120457A2 (en) Device for charging and discharging a drive energy store of a hybrid or electric vehicle, and system for managing a plurality of hybrid or electric vehicles
EP3544145A1 (en) Method for loading of electrical consumers
DE102021100047A1 (en) Load management technology for charging stations for electric vehicles
DE102014003250A1 (en) Method for operating an electrical subscriber, an electrical measuring point on a subscriber network and an electrical subscriber and an electrical measuring point
DE102016215328A1 (en) Method for controlling the electrical charging of a group of vehicles
WO2020043654A1 (en) Method for coordinating charging and/or discharging processes of mobile storage units and portal for performing the method
EP3136532A1 (en) System and method for delivering controlling power for an electricity network
CH716792A2 (en) Method and control device for operating a battery system and battery system.
DE102017203852A1 (en) Method for unbalanced load limiting and unbalanced load limiting unit
DE102015215430A1 (en) Aircraft and method of operating an aircraft
DE102019200342A1 (en) Method for operating a charging station for vehicles
DE102017212785A1 (en) Phase unbalance minimization
WO2020260615A1 (en) Method and system for coordinating charging operations for electric vehicles
EP3689666A1 (en) Load management in a low voltage network
DE202013012651U1 (en) Charging station for electric vehicles with integrated control device for regulating the output power of several charging points
DE102019217450A1 (en) Charging station and method for charging a consumer with load sharing
DE102016104989A1 (en) Interim storage for battery units

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified