DE102019204337A1

DE102019204337A1 - Ladesystem, Lastverteilungseinrichtung und Verfahren zum Laden von Fahrzeugbatterien

Info

Publication number: DE102019204337A1
Application number: DE102019204337.2A
Authority: DE
Inventors: Richard Kuntschke; Anton Schmitt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen und ein zugehöriges Ladesystem (1) vorgeschlagen. Das Ladesystem (1) weist einen Netzanschluss (2), mindestens eine elektronische Steuereinheit (8), mehrere Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) und mehrere Fahrzeugschnittstellen (F1, F2, F3, ..., Fn) auf, über die jeweils eine Kommunikationsverbindung zu einem Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie herstellbar und über die die Höhe des Ladestroms für die betreffende Fahrzeugbatterie veränderbar ist. Der über den Netzanschluss (2) gelieferte Gesamtladestrom wird nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) aufgeteilt. Da der Netzanschluss unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, wird eine Mittelspannungs-Lastverteilung erreicht, welche sich beispielsweise für das Laden von Flotten elektrischer Nutzfahrzeuge in einem Depot eignet.Die Erstellung von Ladefahrplänen vermeidet Spitzenlasten, wie sie bei gleichzeitiger Aufladung aller Fahrzeuge entstehen würden. Stattdessen wird die verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung effektiv zum Laden der Fahrzeugflotte eingesetzt. Durch die Ausnutzung der zeitlichen Flexibilitäten der einzelnen Ladevorgänge können die Ladeanforderungen aller Fahrzeuge eingehalten werden, ohne die verfügbare maximale Netzanschlussleistung zu überschreiten. Kostenintensive und aufwändige Netzausbauaktivitäten können, sofern sie überhaupt im Bereich des Möglichen lägen, vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft Ladesysteme für das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen sowie entsprechende Verfahren.
Mittelspannungsnetze sind regionale Stromnetze, welche mit Mittelspannung, also einer Hochspannung zwischen 1 kV und etwa 52 kV, betrieben werden.
Im Bereich der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge sind die zur Bereitstellung der Ladefunktionalität notwendigen elektrischen und elektromechanischen Komponenten in Schaltschränken oder Ladesäulen untergebracht. Die hierbei eingesetzte elektronische Steuereinheit, die auch als Pilotbox bezeichnet wird, ist direkt in der Ladesäule angeordnet und arbeitet autonom oder gesteuert durch ein übergeordnetes System. Die an der Ladesäule vorgesehene Fahrzeugschnittstelle wird durch die Norm IEC61851 definiert. Alle sonstigen Funktionen der Ladesäule sind nicht definiert.
Bei Anschluss mehrerer Ladeabgänge an einer zentralen Einspeisung kann die Einspeisung für die maximale Anschlussleistung aller Ladeabgänge ausgelegt sein. Diese Lösung erfordert eine hohe Investition in die Infrastruktur, da sowohl die elektrischen Komponenten der Einspeisung als auch die Energieversorgung immer auf den maximalen Anschlusswert ausgelegt sein müssen.
Dies ist aber nur dann sinnvoll, wenn immer alle Ladeabgänge mit voller Leistung in Betrieb sind. Eine weitere Möglichkeit wäre, den Netzanschluss auf einen realistischen Durchschnittswert der zu einem Zeitpunkt aktiven Verbraucherleistung auszulegen. Bis zu dieser Anschlussleistung können Verbraucher ihre maximale Leistung abfordern. Darüber hinaus muss ein Derating der Verbraucherleistung durchgeführt werden. Nach IEC61851 kann einem angeschlossenen Fahrzeug über die Fahrzeugschnittstelle mitgeteilt werden, welche maximale Leistung das Fahrzeug für den Ladevorgang ziehen darf.
Aus der WO 2012/055756 A1 ist ein Ladesystem mit mehreren Ladeabgängen für Elektrofahrzeuge und ein Verfahren bekannt, bei dem der über einen Netzanschluss gelieferte Gesamtladestrom nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge aufgeteilt wird, wodurch eine flexible Lastverteilung erreicht wird.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Alternative zum Stand der Technik bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Ladesystem mit einem Netzanschluss und mehreren über den Netzanschluss zu speisenden Ladeabgängen zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen gelöst. Das Ladesystem umfasst mindestens eine elektronische Steuereinheit. Ein über den Netzanschluss gelieferter Gesamtladestrom ist nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge aufteilbar. Die Stromaufteilung auf die Ladeabgänge erfolgt durch eine einzelne Steuereinheit, durch die die Höhe der Ladeströme in mehreren Ladeabgängen steuerbar ist, oder durch mehrere Steuereinheiten, durch die jeweils die Höhe des Ladestroms in einem der Ladeabgänge steuerbar ist. Das Ladesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Netzanschluss eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird.
Die Lastverteilungseinrichtung ist eingerichtet zur Berechnung von Ladefahrplänen für das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen mittels mehrerer über einen Netzanschluss zu speisender Ladeabgänge derart, dass ein über den Netzanschluss gelieferter Gesamtladestrom nach den Ladefahrplänen gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge aufteilbar ist, wobei der Netzanschluss eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird. Ferner ist die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet zur Übermittlung der Ladefahrpläne an mindestens eine elektronische Steuereinheit, durch welche die Stromaufteilung auf die Ladeabgänge steuerbar ist.
Die Lastverteilungseinrichtung enthält hierzu beispielsweise einen geeignet programmierten Prozessor. Der Prozessor ist beispielsweise ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller, ein System-on-Chip oder ein programmierbarer Digitalbaustein, etwa ein „Field Programmable Gate Array“ (FPGA).
Bei dem Verfahren zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen mit einem Ladesystem weist das Ladesystem einen Netzanschluss, welcher eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird, mehrere über den Netzanschluss zu speisende Ladeabgänge, und mindestens eine elektronische Steuereinheit auf. Ein über den Netzanschluss gelieferter Gesamtladestrom wird nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge aufgeteilt.
Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden. Gleiches gilt für die nachfolgenden Erläuterungen.
Das Ladesystem, die Lastverteilungseinrichtung sowie das Verfahren ermöglichen eine Mittelspannungs-Lastverteilung, beispielsweise für das Laden von Flotten elektrischer Nutzfahrzeuge in einem Depot.
Aufgrund der Feinstaub- und Stickoxid-Belastung in den Städten beginnen Kommunen in zunehmendem Maße, ihre Fahrzeugflotten auf batterieelektrische Fahrzeuge umzustellen. Das Ladesystem, die Lastverteilungseinrichtung sowie das Verfahren ermöglichen es, Fahrzeugflotten von batterieelektrischen Fahrzeugen in signifikanten Größenordnungen (z.B. von etwa 100 Fahrzeugen) jeweils über Nacht aufzuladen. Das Ladesystem, die Lastverteilungseinrichtung sowie das Verfahren ermöglichen die Vermeidung von Spitzenlasten, wie sie bei gleichzeitiger Aufladung aller Fahrzeuge entstehen würden. Derartige Spitzenlasten könnten durch die üblichen Mittelspannungsanlagen nicht bereitgestellt werden.
Aus dem Stand der Technik sind lediglich Ansätze zur Lastverteilung im Niederspannungsnetz bekannt, wogegen das Ladesystem sowie das Verfahren eine Lösung für das Mittelspannungsnetz bereitstellen. Außerdem ermöglichen das Ladesystem sowie das Verfahren eine lediglich lokale Lastverteilung am vorhandenen Mittelspannungsnetz-Anschluss, beispielsweise eines Fahrzeugflottendepots, ohne dass hierfür eine übergeordnete Instanz oder weitere im Mittelspannungsnetz verteilte unabhängige Verbraucher in die Lastverteilung einbezogen werden müssten.
Das Ladesystem, die Lastverteilungseinrichtung sowie das Verfahren bieten den Vorteil, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung eines Fahrzeugdepots effektiver zum Laden der Fahrzeugflotte eingesetzt werden kann. Durch die Ausnutzung der zeitlichen Flexibilitäten der einzelnen Ladevorgänge können die Ladeanforderungen aller Fahrzeuge eingehalten werden, ohne die verfügbare (maximale) Netzanschlussleistung zu überschreiten. Eine solche Depot-Ladelösung bietet einen eindeutigen Mehrwert für den Flottenbetreiber. Kostenintensive und aufwändige Netzausbauaktivitäten können, sofern sie überhaupt im Bereich des Möglichen lägen, vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ladesystem mehrere Fahrzeugschnittstellen, über die jeweils eine Kommunikationsverbindung zu einem Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie herstellbar und über die die Höhe des Ladestroms für die betreffende Fahrzeugbatterie veränderbar ist. Die Kommunikationsverbindung dient zur Übertragung eines elektrischen Datensignals, das für den Ladevorgang der Fahrzeugbatterie relevante Daten enthält. Die Steuereinheiten sind durch eine Datenkommunikation miteinander verbunden, wobei die Vorgaben als Eingangsdaten der Steuereinheit oder den Steuereinheiten über die Fahrzeugschnittstellen oder über einen weiteren Dateneingang der Steuereinheit oder den Steuereinheiten zuführbar sind.
In einer Weiterbildung ist eine Lastverteilung der Ladeabgänge mittels der Steuereinheit oder der Steuereinheiten dynamisch steuerbar. Eine Lastverteilungseinrichtung ist zur Berechnung von Ladefahrplänen für die Elektrofahrzeuge eingerichtet, wobei die Elektrofahrzeuge insbesondere eine Flotte bilden. Der Netzanschluss und insbesondere auch die Lastverteilungseinrichtung sind in einem Depot oder benachbart zu einem Depot für die Elektrofahrzeuge angeordnet. Die Lastverteilungseinrichtung ist eingerichtet zur Übermittlung der Ladefahrpläne als Vorgaben an die Steuereinheit oder die Steuereinheiten.
Durch diese Weiterbildung wird auch eine neuartige Ladeinfrastruktur für das Depot-Laden von Nutzfahrzeugen bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet zur Verteilung von Ladevorgängen über einen zur Aufladung zur Verfügung stehenden Zeitraum derart, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses nicht überschritten wird.
Diese Ausführungsform ermöglicht ein Management einer Flotte von Elektrofahrzeugen, wobei die Ladevorgänge der einzelnen Fahrzeuge durch Verteilung über den zur Aufladung zur Verfügung stehenden Zeitraum, beispielsweise eine Nacht, entzerrt werden. Dabei wird sichergestellt, dass alle Fahrzeuge rechtzeitig den vorgesehenen Ladezustand erreichen, ohne dass die auf Mittelspannungsseite am Netzanschluss verfügbare Ladeleistung überschritten wird.
In einer Weiterbildung ist die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet zur Berechnung der Ladefahrpläne unter Berücksichtigung eines aktuellen Ladezustands der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder jeweiliger Ladekurven der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder von Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, und/oder einer maximalen Ladeleistung der Ladeabgänge, und/oder einer Speicherkapazität mindestens eines fest installierten Batteriespeichers, sowie der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet für eine iterative Optimierung der Ladefahrpläne.
In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Stromaufteilung derart, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses nicht überschritten wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden als Vorgaben rechnergestützt Ladefahrpläne berechnet werden unter Berücksichtigung eines aktuellen Ladezustands der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder jeweiliger Ladekurven der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder von Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, und/oder einer maximalen Ladeleistung der Ladeabgänge, und/oder einer Speicherkapazität mindestens eines fest installierten Batteriespeichers, sowie der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses.
Auf dem computerlesbaren Datenträger ist ein Computerprogramm gespeichert, welches das Verfahren ausführt, wenn es in einem Prozessor abgearbeitet wird.
Das Computerprogramm wird in einem Prozessor abgearbeitet und führt dabei das Verfahren aus.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:

1 ein Ladesystem mit mehreren durch eine einzelne Steuereinheit bezüglich der Lastverteilung steuerbaren Ladeabgängen,
2 ein Ladesystem mit mehreren Steuereinheiten, die jeweils die Last eines einzelnen Ladeabgangs steuern,
3 eine Lastkurve eines Fahrzeugdepots ohne Lastverteilung, und
4 eine Lastkurve eines Fahrzeugdepots mit Lastverteilung.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ladesystems 1 zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen dargestellt. Das Ladesystem 1 weist einen Netzanschluss 2 und diesem nachgeschaltet mehrere Ladeabgänge L1, L2, L3, ..., Ln auf, über die Fahrzeugbatterien mit dem jeweiligen Ladestrom gespeist werden.
Die zur Bereitstellung der Ladefunktionalität erforderlichen elektrischen und elektromechanischen Komponenten sind in Schaltschränken oder Ladesäulen untergebracht. Die so genannte Pilotbox 3 gemäß 1 bildet dabei die Fahrzeugschnittstelle nach IEC6185 ab. Die Pilotbox 3 ist direkt in der Ladesäule angeordnet und arbeitet autonom oder gesteuert durch ein übergeordnetes System. Die Norm IEC6185 definiert dabei nur die Fahrzeugschnittstelle, d.h. die mit dem Fahrzeug über eine Leitung ausgetauschten Signale. Die Pilotbox 3 ist gemäß 1 mit mehreren Fahrzeugschnittstellen F1, F2, F3, ..., Fn versehen.
Über die Fahrzeugschnittstellen F1, F2, F3, ..., Fn ist jeweils eine Kommunikationsverbindung zu einem Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie herstellbar. Außerdem kann über jede der Fahrzeugschnittstellen F1, F2, F3, ..., Fn die Höhe des Ladestroms für die betreffende Fahrzeugbatterie verändert werden.
Der Netzanschluss 2 ist durch Netzeingangskomponenten 4 in Verbindung mit einer Hauptsicherung in bekannter Art abgesichert und über eine Steuerschnittstelle 5 mit der Pilotbox 3 verbunden.
Ferner beinhaltet der Netzanschluss 2 eine in 1 nicht näher gezeigte Umspannstation, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird, beispielsweise mit 10 kV, 20 kV oder 30 kV.
Die den Netzeingangskomponenten 4 nachgeschalteten Ladeabgänge L1, L2, L3, ..., Ln umfassen jeweils einen Lastzweig 6 mit üblichen Schalt- und Schutzkomponenten. Hierzu gehören ein Lasttrenner und ein Leistungsschalter, ein Fehlerstrom- und Leitungsschutz sowie z.B. ein Energiezähler. Auch diese Komponenten sind über entsprechende Steuerschnittstellen 7 mit der Pilotbox 3 verbunden. Die Pilotbox 3 weist im Wesentlichen eine elektronische Steuereinheit 8, hier einen Mikrocontroller auf, die über die Fahrzeugschnittstellen F1, F2, F3, ..., Fn oder andere Eingänge, z. B. Eingang 9, zur Verbindung mit einer Leitstelle, Vorgaben über die Lastverteilung erhält und dementsprechend die Höhe der Ladeströme in den Ladeabgängen L1, L2, L3, ..., Ln steuert. Wahlweise kann die Pilotbox 3 eine Umweltsensorik 10 z.B. zur Messung der Luftfeuchte und Temperatur aufweisen.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Ladesystems 1, bei der der über den Netzanschluss 2 gelieferte Gesamtladestrom ebenfalls nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge L1, L2, L3, ..., Ln aufteilbar ist. Abweichend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 werden hier mehrere Pilotboxen 3 verwendet, wobei jede dieser Pilotboxen 3 nur eine der Fahrzeugschnittstellen F1, F2, F3, ..., Fn aufweist und nur mit dem jeweils zugeordneten Ladeabgang L1 oder Ln verbunden ist.
Bei dieser Konfiguration ist es aber zur gesteuerten Lastverteilung in den Ladeabgängen erforderlich, dass zwischen den Pilotboxen 3 eine Datenkommunikation 11 zum Informationsaustausch über die Lastverteilung besteht.
Die weiteren Komponenten entsprechen in ihrer Funktion den bereits im Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingesetzten Komponenten.
Dabei kann die Stromaufteilung in den Ladeabgängen z.B. nach Tageszeit, nach Vorgaben des Energieversorgers oder nach Prioritäten zwischen Ladeabgangsgruppen gesteuert werden. Vorteilhafterweise orientiert sich die Stromaufteilung stets an einer verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung, also der Leistung, welche der Netzanschluss 2 über seine Umspannstation maximal aus dem Mittelspannungsnetz entnehmen kann.
Die beschriebenen Ladesysteme 1 ermöglichen eine dynamische Laderegelung, bei der z.B. Fahrzeuge mit höherem Ladebedarf oder Anschlüsse mit höheren Gebühren bevorzugt werden. Außerdem kann eine zeitliche Lastverteilung sehr flexibel gestaltet werden.
In einem Ausführungsbeispiel für das Management einer Flotte von Elektrofahrzeugen werden die Ladevorgänge der einzelnen Fahrzeuge durch Verteilung über den zur Aufladung zur Verfügung stehenden Zeitraum, beispielsweise eine Nacht, entzerrt. Dabei wird sichergestellt, dass alle Fahrzeuge rechtzeitig den vorgesehenen Ladezustand erreichen, ohne dass die auf Mittelspannungsseite am Netzanschluss verfügbare maximale Ladeleistung überschritten wird.
Dazu wird aus dem aktuellen Ladezustand der Fahrzeuge, den Ladekurven der Fahrzeugbatterien, dem Zeitpunkt, zu dem die Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, den maximalen Ladeleistungen der Ladestationen und der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung für jedes Fahrzeug ein individueller Ladefahrplan erstellt und an die beteiligten Komponenten zur Umsetzung übermittelt.
Vorteilhafterweise werden in den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen etablierte Kommunikationsprotokolle zur Ladesteuerung bei Elektrofahrzeugen unterstützt und verwendet.
In einer Variante werden Ladefahrpläne abhängig von lokal verfügbaren Informationen erstellt und iterativ optimiert. Die iterative Optimierung kann insbesondere rechnergestützt und vollautomatisch ablaufen. In einem weiteren Schritt können in die Berechnung auch Speicherkapazitäten von fest installierten Batteriespeichern mit einbezogen werden. Die Berechnung erfolgt vorzugsweise rein lokal durch eine Lastverteilungseinrichtung im Fahrzeugdepot.
In einer weiteren Variante werden die Ladefahrpläne an die zuvor erläuterten Pilotboxen der Ladeinfrastruktur kommuniziert und von diesen umgesetzt (z.B. durch dynamische Regelung der maximal zur Verfügung gestellten Ladeleistung). Beispielsweise werden die Ladefahrpläne am im Zusammenhang mit 1 und 2 erläuterten Eingang 9 der jeweiligen Pilotbox 3 empfangen.
In einer alternativen Ausprägung können die Ladefahrpläne von der Pilotbox weiter an das zu ladende Fahrzeug kommuniziert werden und das Fahrzeug übernimmt die Umsetzung des Ladefahrplans selbst.
Die Berechnung der Ladefahrpläne erfolgt vorzugsweise rein lokal im Fahrzeugdepot, so dass keine sensiblen Daten an Dritte (z.B. Netzbetreiber, Fahrzeughersteller) weitergegeben werden müssen. Alle im Depot zur Verfügung stehenden Daten und Informationen (z.B. Batterieladekurven der Fahrzeuge, Fahrpläne der Fahrzeuge) können in die Lastverteilungsberechnung einbezogen werden. Durch die ausschließliche Nutzung bereits etablierter Ladekommunikations-Standards können die zur Erfüllung der Lastverteilungsfunktion erforderlichen Daten kommuniziert werden, ohne dass die existierenden Kommunikationsstandards ersetzt oder angepasst werden müssen.
3 zeigt exemplarisch eine Lastkurve eines Fahrzeugdepots ohne Lastverteilung. Eine angeforderte Ladeleistung 21 liegt zunächst weit über einer verfügbaren Netzanschlussleistung 22.
4 zeigt dagegen eine Lastkurve eines Fahrzeugdepots mit Lastverteilung entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Eine angeforderte Ladeleistung 21 wird nun derart gesteuert, dass sie stets unter einer verfügbaren Netzanschlussleistung 22 bleibt. Obwohl insgesamt die gleiche Energiemenge wie bei dem in 3 gezeigten Beispiel angefordert wird, wird bei Einsatz der Lastverteilung die verfügbare Netzanschlussleistung 22 durch die angeforderte Ladeleistung 21 niemals überschritten.
Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können auch frei miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/055756 A1 [0006]

Claims

Ladesystem (1) - mit einem Netzanschluss (2) und mehreren über den Netzanschluss (2) zu speisenden Ladeabgängen (L1, L2, L3, ..., Ln) zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen, - mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit (8), - wobei ein über den Netzanschluss (2) gelieferter Gesamtladestrom nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) aufteilbar ist, - wobei die Stromaufteilung auf die Ladeabgänge durch eine einzelne Steuereinheit (8), durch die die Höhe der Ladeströme in mehreren Ladeabgängen (L1, L2, L3, ..., Ln) steuerbar ist, oder durch mehrere Steuereinheiten (8) erfolgt, durch die jeweils die Höhe des Ladestroms in einem der Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Netzanschluss (2) eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird.
Ladesystem nach Anspruch 1, - mit mehreren Fahrzeugschnittstellen (F1, F2, F3, ..., Fn), über die jeweils eine Kommunikationsverbindung zu einem Elektrofahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie herstellbar und über die die Höhe des Ladestroms für die betreffende Fahrzeugbatterie veränderbar ist, - wobei die Kommunikationsverbindung zur Übertragung eines elektrischen Datensignals dient, das für den Ladevorgang der Fahrzeugbatterie relevante Daten enthält, und - wobei die Steuereinheiten (8) durch eine Datenkommunikation (11) miteinander verbunden sind und wobei die Vorgaben als Eingangsdaten der Steuereinheit (8) oder den Steuereinheiten (8) über die Fahrzeugschnittstellen (F1, F2, F3, ..., Fn) oder über einen weiteren Dateneingang (9) der Steuereinheit (8) oder den Steuereinheiten (8) zuführbar sind.
Ladesystem nach Anspruch 1 oder 2, - bei dem eine Lastverteilung der Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) mittels der Steuereinheit (8) oder der Steuereinheiten (8) dynamisch steuerbar ist, - mit einer Lastverteilungseinrichtung, eingerichtet zur Berechnung von Ladefahrplänen für die Elektrofahrzeuge, wobei die Elektrofahrzeuge insbesondere eine Flotte bilden, - bei dem der Netzanschluss (2) und insbesondere auch die Lastverteilungseinrichtung in einem Depot oder benachbart zu einem Depot für die Elektrofahrzeuge angeordnet sind, und - bei dem die Lastverteilungseinrichtung zur Übermittlung der Ladefahrpläne als Vorgaben an die Steuereinheit (8) oder die Steuereinheiten (8) eingerichtet ist.
Ladesystem nach Anspruch 3, - bei dem die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet ist zur Verteilung von Ladevorgängen über einen zur Aufladung zur Verfügung stehenden Zeitraum derart, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses (2) nicht überschritten wird.
Ladesystem nach Anspruch 4, bei dem die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet ist zur Berechnung der Ladefahrpläne unter Berücksichtigung - eines aktuellen Ladezustands der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - jeweiliger Ladekurven der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - von Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, und/oder - einer maximalen Ladeleistung der Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln), und/oder - einer Speicherkapazität mindestens eines fest installierten Batteriespeichers, sowie - der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung des Netzanschlusses (2).
Ladesystem nach Anspruch 5, - bei dem die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet ist für eine iterative Optimierung der Ladefahrpläne.
Lastverteilungseinrichtung, eingerichtet - zur Berechnung von Ladefahrplänen für das gleichzeitige Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen mittels mehrerer über einen Netzanschluss (2) zu speisender Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) derart, dass ein über den Netzanschluss (2) gelieferter Gesamtladestrom nach den Ladefahrplänen gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) aufteilbar ist, wobei der Netzanschluss (2) eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird, und - zur Übermittlung der Ladefahrpläne an mindestens eine elektronische Steuereinheit (8), durch welche die Stromaufteilung auf die Ladeabgänge steuerbar ist.
Lastverteilungseinrichtung nach Anspruch 7, - bei dem die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet ist zur Verteilung von Ladevorgängen über einen zur Aufladung zur Verfügung stehenden Zeitraum derart, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung (22) des Netzanschlusses (2) nicht überschritten wird.
Lastverteilungseinrichtung nach Anspruch 8, bei dem die Lastverteilungseinrichtung eingerichtet ist zur Berechnung der Ladefahrpläne unter Berücksichtigung - eines aktuellen Ladezustands der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - jeweiliger Ladekurven der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - von Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, und/oder - einer maximalen Ladeleistung der Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln), und/oder - einer Speicherkapazität mindestens eines fest installierten Batteriespeichers, sowie - der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung (22) des Netzanschlusses (2).
Lastverteilungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, - eingerichtet für eine iterative Optimierung der Ladefahrpläne.
Verfahren zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen mit einem Ladesystem (1), - wobei das Ladesystem (1) - einen Netzanschluss (2), welcher eine Umspannstation beinhaltet, welche unmittelbar an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, welches mit einer Hochspannung zwischen 1 kV und 60 kV betrieben wird, - mehrere über den Netzanschluss (2) zu speisende Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln), und - mindestens eine elektronische Steuereinheit (8) aufweist, und - wobei ein über den Netzanschluss (2) gelieferter Gesamtladestrom nach Vorgaben gesteuert auf die einzelnen Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln) aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, - bei dem die Stromaufteilung derart erfolgt, dass eine verfügbare Mittelspannungs-Netzanschlussleistung (22) des Netzanschlusses (2) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem als Vorgaben rechnergestützt Ladefahrpläne berechnet werden unter Berücksichtigung - eines aktuellen Ladezustands der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - jeweiliger Ladekurven der Fahrzeugbatterien der Fahrzeuge, und/oder - von Zeitpunkten, zu denen die jeweiligen Fahrzeuge vollgeladen sein sollen, und/oder - einer maximalen Ladeleistung der Ladeabgänge (L1, L2, L3, ..., Ln), und/oder - einer Speicherkapazität mindestens eines fest installierten Batteriespeichers, sowie - der verfügbaren Mittelspannungs-Netzanschlussleistung (22) des Netzanschlusses (2).
Computerlesbarer Datenträger, - auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ausführt, wenn es in einem Prozessor abgearbeitet wird.
Computerprogramm, - welches in einem Prozessor abgearbeitet wird und dabei das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ausführt.