DE102020205885A1 - Electric charging infrastructure for mobile energy storage and methods for operating an electric charging infrastructure - Google Patents

Electric charging infrastructure for mobile energy storage and methods for operating an electric charging infrastructure Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Ladeinfrastruktur (2) für mobile Energiespeicher (4) mit einer elektrischen Schnittstelle (8) zu einem Versorgungsnetz (6) und einem Ladenetz (10) zur Verteilung einer aus dem Versorgungsnetz (6) eingespeisten elektrischen Nennleistung (Pnenn) an Ladeanschlüsse (12, 14), wobei mindestens ein Schnellladeanschluss (12) und mindestens zwei Nebenladeanschlüsse (14) vorgesehen sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Leistungsflussregler (16) vorgesehen ist, der mit den Ladeanschlüssen (12, 14) über Kommunikationsmodule (18) in einer Kommunikationsverbindung steht und der dazu ausgestaltet ist, eine Restladeleistung (Prest), die den von den Schnellladeanschlüssen (12) temporär nicht abgerufenen Teil der Nennleistung (Pnenn) darstellt, kontinuierlich zu ermittelt und deren Verteilung mittels einer Einzelfestlegung an die Nebenladeanschlüsse (14) zu regeln.The invention relates to an electrical charging infrastructure (2) for mobile energy storage devices (4) with an electrical interface (8) to a supply network (6) and a charging network (10) for distributing a nominal electrical power (Pnenn) fed in from the supply network (6) Charging connections (12, 14), at least one quick charging connection (12) and at least two auxiliary charging connections (14) being provided. The invention is characterized in that a power flow regulator (16) is provided, which is in a communication connection with the charging connections (12, 14) via communication modules (18) and which is designed to generate a residual charging power (Perst) that the Fast charging connections (12) represents temporarily unused part of the nominal power (Pnenn), continuously determined and regulating their distribution by means of an individual definition to the auxiliary charging connections (14).

Description

In Parkeinrichtungen, wie zum Beispiel Parkhäusern werden zunehmend Ladeanschlüsse für mobile Energiespeicher, insbesondere Automobile, aber auch Fahrräder bereitgestellt. Insbesondere bei bestehenden Parkeinrichtungen, aber auch bei neuerstellten Parkeinrichtungen, ist die vom Versorgungsnetz zur Verfügung gestellte maximale Leistung auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Die zunehmende Durchdringung an Elektromobilität, insbesondere die Schnellladetechnologien (Schnellladesäulen) stellen die Betreiber von diesen Parkeinrichtungen vor Herausforderungen, wenn sie bei einer vorgegebenen maximalen elektrischen Leistung eine möglichst große Anzahl von Ladevorrichtungen für Elektroautos zur Verfügung stellen wollen.In parking facilities, such as multi-storey car parks, charging connections for mobile energy storage devices, in particular automobiles, but also bicycles, are increasingly being provided. In the case of existing parking facilities in particular, but also for newly created parking facilities, the maximum power made available by the supply network is limited to a predetermined maximum value. The increasing penetration of electric mobility, in particular fast charging technologies (fast charging stations), pose challenges for the operators of these parking facilities if they want to provide the largest possible number of charging devices for electric cars at a given maximum electrical output.

Insbesondere stößt die Integration von Schnellladestationen (Schnellladeanschlüsse) aufgrund des enormen gleichzeitigen Leistungsbezuges und der damit verbundenen hohen Leistungsbezüge schnell an seine Grenzen. Hieraus resultiert häufig, dass weder viele Schnellladestationen noch genügend andere Ladestationen mit geringerer Ladeleistung in die Parkeinrichtungen integriert werden können. Die Anzahl von möglichen Schnellladestationen ist von der vorgegebenen maximalen elektrischen Leistung des Parkhauses und der Leistung einzelner Ladesäulen abhängig und wird konventionell für den Gleichzeitigkeitsfaktor 1 bestimmt. In der Realität ist jedoch die zeitliche Ausnutzung von Schnellladestationen nicht bekannt und die Fahrzeuge werden häufig nicht direkt nach vollständiger Ladung von der Schnelladesäule abgezogen. Außerdem weisen Fahrzeuge, die an Ladestationen geladen werden, nur für relativ kurze Zeit den maximalen Leistungsbedarf auf, der Leistungsbezug sinkt nach einem kurzen Peak mit dem Maximalwert je nach Fahrzeugtyp ab. Die maximale Ladeleistung für die Schnellladestationen muss jedoch dauerhaft vorgehalten werden, was die Anzahl an übrigen Nebenladestationen bzw. Nebenladeanschlüssen reduziert. Daraus folgt, dass die Anzahl der möglichen Ladeanschlüsse bzw. Ladesäulen sich aus dem Quotienten der Anschlussleistung aus dem Versorgungsnetz und der maximalen an den Ladeanschlüssen anliegenden Ladeleistung ergibt. Wenn man beispielsweise davon ausgeht, dass einer Parkeinrichtung 600 kW an Anschlussleistung zur Verfügung stehen und drei Schnellladesäulen vorgesehen sein sollen, die jeweils 150 kW Ladeleistung garantieren, so kann für Nebenladestationen lediglich summarisch ein Restwert von 150 kW Leistung zur Verfügung gestellt werden. Diese restlichen 150 kW werden nun zu konstanten Bruchteilen von in der Regel 10 kW pro Nebenanschluss auf die restlichen Nebenladesäulen gleichmäßig verteilt, was dazu führt, dass für das gesamte Parkhaus nur 15 weitere Nebenladeanschlüsse vorgesehen werden können. Dies bedeutet eine höchst ineffektive Auslastung der zur Verfügung stehenden Leistung und mindert die Wirtschaftlichkeit des Betriebes des Parkhauses sehr.In particular, the integration of fast charging stations (fast charging connections) quickly reaches its limits due to the enormous simultaneous power consumption and the associated high power consumption. This often results in the fact that neither many fast charging stations nor enough other charging stations with lower charging power can be integrated into the parking facilities. The number of possible fast charging stations depends on the specified maximum electrical power of the parking garage and the power of individual charging stations and is conventionally determined for a simultaneity factor of 1. In reality, however, the temporal utilization of fast charging stations is not known and the vehicles are often not withdrawn from the fast charging station immediately after they have been fully charged. In addition, vehicles that are charged at charging stations only have the maximum power requirement for a relatively short time; the power consumption drops after a short peak with the maximum value depending on the vehicle type. However, the maximum charging power for the fast charging stations must be kept permanently available, which reduces the number of other auxiliary charging stations or auxiliary charging connections. It follows from this that the number of possible charging connections or charging stations results from the quotient of the connection power from the supply network and the maximum charging power applied to the charging connections. If one assumes, for example, that a parking facility has 600 kW of connected load and three fast charging columns are to be provided, each guaranteeing 150 kW of charging power, a residual value of 150 kW of power can only be made available for secondary charging stations. The remaining 150 kW are now evenly distributed to the remaining auxiliary charging stations in constant fractions of usually 10 kW per auxiliary connection, which means that only 15 additional auxiliary charging connections can be provided for the entire car park. This means a highly ineffective utilization of the available power and greatly reduces the profitability of the operation of the parking garage.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ladeinfrastruktur für mobile Energiespeicher zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, neben Schnellladeanschlüssen Nebenladeanschlüsse wirtschaftlicher als im Stand der Technik zu betreiben. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a charging infrastructure for mobile energy storage devices which, in addition to fast charging connections, allows auxiliary charging connections to be operated more economically than in the prior art. Furthermore, the task is to provide a corresponding method.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einer elektrischen Ladeinfrastruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Ladeinfrastruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The object is achieved in an electrical charging infrastructure with the features of claim 1 and a method for operating an electrical charging infrastructure with the features of claim 9.

Die elektrische Ladeinfrastruktur für mobile Energiespeicher weist dabei eine elektrische Schnittstelle zu einem Versorgungsnetz auf. Ferner umfasst sie ein Ladenetz zur Verteilung einer aus dem Versorgungsnetz eingespeisten elektrischen Nennleistung Pnenn an Ladeanschlüsse. Dabei ist mindestens ein Ladeanschluss als Schnellladeanschluss, mindestens zwei Ladeanschlüsse als Nebenladeanschlüsse ausgestaltet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Leistungsflussregler vorgesehen ist, der mit den Ladeanschlüssen über Kommunikationsmodule in einer Kommunikationsverbindung steht und dazu ausgestattet ist, eine Restladeleistung Prest (t), die den von den Schnellladeanschlüssen temporär nicht abgerufenen Teil der Nennleistung Pnenn darstellt, kontinuierlich zu ermitteln und deren Verteilung mittels einer Einzelfestlegung an den Nebenladeanschlüssen zu regeln.The electrical charging infrastructure for mobile energy storage devices has an electrical interface to a supply network. It also includes a charging network for distributing a nominal electrical power fed in from the supply network Pnenn to charging ports. In this case, at least one charging connection is designed as a fast charging connection, and at least two charging connections are designed as auxiliary charging connections. The invention is characterized in that a power flow regulator is provided which is in a communication connection with the charging connections via communication modules and is equipped to provide a residual charging power P rest (t), the part of the nominal power that is temporarily not used by the fast charging connections Pnenn represents to continuously determine and to regulate their distribution by means of an individual specification at the auxiliary charging connections.

Unter dem Begriff kontinuierlich zu ermitteln, wird dabei verstanden, dass durch den Netzleistungsregler stetig die zur Verfügung stehende Leistung abgefragt wird und eine Umverteilung der an den Nebenanschlüssen zur Verfügung gestellten Leistung in diskreten Zeitintervallen erfolgt. Diese Zeitintervalle sind in der Regel kürzer als zehn Minuten, sind insbesondere kürzer als eine Minute bevorzugt im Bereich von zehn Sekunden und weniger. Eine tatsächlich kontinuierliche Messung anstatt der vereinfachten Messung in diskreten Zeitintervallen kann in verschiedenen Messeinrichtungen auch zweckmäßig sein.The term "continuously ascertaining" means that the power available is continuously queried by the network power regulator and the power made available at the auxiliary connections is redistributed at discrete time intervals. These time intervals are generally shorter than ten minutes, are in particular shorter than one minute, preferably in the range of ten seconds and less. An actually continuous measurement instead of the simplified measurement in discrete time intervals can also be expedient in various measuring devices.

Schnellladeanschlüsse werden dabei in der Regel mit höherer Leistung versorgt als Nebenladeanschlüsse. Sie sind in höhere Leistungsklassen angeordnet und werden in den Nebenladeanschlüssen vorrangig mit elektrischer Energie versorgt. Der Leistungsflussregler gibt dabei Informationen über die zur Verfügung stehende Leistung, die er von den Schnellladeanschlüssen erhält, an die Nebenanschlüsse weiter. Es wird dabei jedem Nebenladeanschluss in einer Einzelfestlegung die Leistung zugewiesen, die der Anschluss freigeben darf. Die Steuerung hierfür liegt entweder im Nebenladeanschluss selbst, sie wird jedoch in der Regel von der Leistungselektronik des zu ladenden mobilen Energiespeichers, also vom Fahrzeug durchgeführt.Fast charging connections are usually supplied with higher power than auxiliary charging connections. They are arranged in higher performance classes and are primarily supplied with electrical energy in the auxiliary charging connections. The power flow controller forwards information about the available power, which it receives from the fast charging connections, to the auxiliary connections. It will do everyone The auxiliary charging connection is assigned the power that the connection is allowed to release in an individual specification. The control for this is either in the auxiliary charging connection itself, but it is usually carried out by the power electronics of the mobile energy storage device to be charged, i.e. by the vehicle.

Durch die beschriebene Lehre des Patentanspruchs 1 wird es ermöglicht, flexibel auf den variierenden Leistungsbedarf der Schnellladeanschlüsse zu reagieren und die zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Verfügung stehende Restleistung, also der Anteil der vom Versorgungsnetz zur Verfügung gestellten Nennleistung Pnenn , der von den Schnellladeanschlüssen zum Zeitpunkt t nicht benötigt wird, in Einzelfestlegung den Nebenanschlüssen zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann auf die Bedürfnisse der einzelnen Nebenladeanschlüsse Rücksicht genommen werden. Hier kann beispielsweise einkalkuliert werden, ob die Nebenladeanschlüsse gerade besetzt sind oder ob beispielsweise bei einem bestimmten Nebenladeanschluss eine höhere Priorität beispielsweise durch eine spezielle Buchung des Kunden zukommt. Diese Variabilität wird insbesondere durch die Kommunikation zwischen den Schnellladeanschlüssen mit dem Leistungsflussregler und der ersten Kommunikation wiederum mit den Nebenladeanschlüssen bewirkt. Der Betrieb der Ladeinfrastruktur wird somit deutlich wirtschaftlicher, da insgesamt deutlich mehr Leistung über eine bestimmte Zeit, also somit eine höhere Gesamtenergie an die Nebenladeanschlüsse abgegeben werden kann. Wenn mehr Energie an die Nebenladeanschlüsse abgegeben werden kann, kann auch eine höhere Energiemenge an den dort parkenden Kunden verrechnet werden, was insgesamt die Wirtschaftlichkeit der Nebenladeanschlüsse und auch der Schnellladeanschlüsse erhöht.The described teaching of claim 1 makes it possible to react flexibly to the varying power requirements of the fast charging connections and the remaining power available at a certain point in time, i.e. the proportion of the nominal power made available by the supply network P nom , which is not required by the fast charging connections at time t, to be made available to the auxiliary connections individually. Here, the needs of the individual auxiliary charging connections can be taken into account. Here, for example, it can be taken into account whether the secondary charging connections are currently occupied or whether, for example, a specific auxiliary charging connection has a higher priority, for example due to a special booking by the customer. This variability is brought about in particular by the communication between the fast charging connections with the power flow regulator and the first communication in turn with the auxiliary charging connections. The operation of the charging infrastructure is therefore significantly more economical, since overall significantly more power can be delivered to the auxiliary charging connections over a certain period of time, i.e. a higher total energy. If more energy can be delivered to the auxiliary charging connections, a higher amount of energy can also be charged to the customers parked there, which increases the overall economy of the auxiliary charging connections and also the quick charging connections.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine minimale Ladeleistung Pmin für die Nebenladeanschlüsse vorgesehen. Diese Ladeleistung Pmin stellt einen Schwellwert für einen Ladebetrieb des Nebenanschlusses dar. Dadurch ist die Anzahl an möglichen Nebenladeanschlüssen auf Quotienten zwischen Prest (bei maximalem gleichzeitigem Leistungsbezug von Schnellladesäulen) und Pmin. Die minimale Ladeleistung sollte aber stets garantiert sein, die Aufstockung der Ladeleistung kann aber in Abhängigkeit von Prest (t) auch individuell erfolgen Der Leistungsflussregler gibt dabei eine Anzahl X (t) an Nebenladeanschlüsse an, die sich aus dem Quotienten der Restladeleistung Prest (t) und der minimalen Ladeleistung Pmin und für einen Ladebetrieb ergibt und somit die Nebenladeanschlüsse jeweils mit einer Ladeleistung Px(t) versorgt.In a further embodiment of the invention, there is a minimal charging power Pmin intended for the auxiliary charging connections. This charging power P min represents a threshold value for a charging operation of the auxiliary connection. As a result, the number of possible auxiliary charging connections is on quotients between P rest (with maximum simultaneous power consumption from fast charging stations) and Pmin . The minimum charging power should always be guaranteed, but the increase in charging power can depend on P rest (t) can also be carried out individually. The power flow controller specifies a number X (t) of auxiliary charging connections, which is derived from the quotient of the remaining charging power P rest (t) and the minimum charging power P min and results for a charging operation and thus supplies the auxiliary charging connections each with a charging power P x (t).

Es ist somit möglich, eine minimale Ladeleistung der Nebenladeanschlüsse zu gewährleisten, die bei vielen mobilen Fahrzeugen zum minimalen Ladebetrieb notwendig ist. Es kann also die Anzahl X zu jedem Zeitpunkt t an Nebenladeanschlüssen ausgerechnet werden, die grundsätzlich mit einer minimalen Ladeleistung versorgt werden kann. Diese ergibt sich eben aus der Restladeleistung Prest (t), die die Schnellladeanschlüsse zu jedem beliebigen Zeitpunkt X(t) nicht benötigen. Dieser Wert ändert sich kontinuierlich mit dem veränderten Bedarf an Ladeleistung an den Schnellladeanschlüssen.It is thus possible to ensure a minimal charging power of the auxiliary charging connections, which is necessary for the minimal charging operation in many mobile vehicles. It is therefore possible to calculate the number X of auxiliary charging connections at any point in time t, which can in principle be supplied with a minimum charging power. This results from the remaining charging power P rest (t), which the fast charging connections do not need at any given point in time X (t). This value changes continuously with the changed demand for charging power at the fast charging connections.

Auf diese Art und Weise ändert sich auch die Anzahl X(t) kontinuierlich in Abhängigkeit der Restladeleistung Prest . Auch dies trägt zur Wirtschaftlichkeit bei einer optimierten Ausnutzung der Nebenladeanschlüsse bei.In this way, the number X (t) also changes continuously depending on the remaining charging power P rest . This also contributes to economic efficiency with an optimized utilization of the auxiliary charging connections.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn an den Schnellladeanschlüssen eine Freigabeschaltung vorgesehen ist, die mit dem Leistungsflussregler in Kommunikationsverbindung steht. Diese Freigabeschaltung dient ebenfalls zur kontinuierlichen Freigabe der nicht benötigten Maximalleistung, die einen Schnellladeanschluss garantiert ist. Bei einem üblichen Ladevorgang an einen Schnellladeanschluss wird die maximal zur Verfügung gestellte Ladeleistung lediglich für eine geringe Zeitspanne bzw. einen geringeren Prozentsatz der Gesamtladezeit benötigt. Die Freigabeschaltung kann dabei kontinuierlich die nicht benötige Ladeleistung an die Nebenladeanschlüsse über das Ladenetz weitergeben, wobei eine Information über eine Kommunikationsverbindung an den Leistungsflussregler erfolgt. Der Leistungsflussregler wiederum verteilt dann, wie bereits beschrieben, die Restleistung Prest an die einzelnen Nebenladeanschlüsse. Dabei ist es zweckmäßig, eine Freigabeschaltung zwischen dem mindestens einen Schnellladeanschluss und einem Nebenladeteilnetz angeordnet ist.It is also useful if a release circuit is provided on the fast charging connections, which is in communication with the power flow controller. This release circuit is also used to continuously release the maximum power that is not required, which is guaranteed by a fast charging connection. In the case of a normal charging process at a fast charging connection, the maximum charging power made available is only required for a short period of time or a lower percentage of the total charging time. The release circuit can continuously forward the charging power that is not required to the auxiliary charging connections via the charging network, information being sent to the power flow regulator via a communication link. As already described, the power flow controller then distributes the remaining power P rest to the individual auxiliary charging connections. It is expedient here for an enabling circuit to be arranged between the at least one rapid charging connection and an auxiliary charging sub-network.

Die Freigabeschaltung kann dabei in zweckmäßiger Ausgestaltung auch wiederum Regelbefehle des Leistungsflussreglers enthalten, wodurch die Versorgung der Nebenladeanschlüsse im Nebenladeteilnetz über die Freigabeschaltung in optimierter Weise, durch den Leistungsflussregler geregelt, erfolgt.In an expedient embodiment, the release circuit can also contain control commands from the power flow controller, whereby the supply of the auxiliary charging connections in the auxiliary charging sub-network takes place via the release circuit in an optimized manner, regulated by the power flow controller.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Ladeinfrastruktur für mobile Energiespeicher, wobei die Ladeinfrastruktur über eine elektrische Schnittstelle zu einem Versorgungsnetz einer Nennleistung Pnenn zur Verfügung gestellt wird, wobei die Ladeinfrastruktur mindestens einen Schnellladeanschluss sowie mindestens zwei Nebenladeanschlüsse umfasst und eine Restleistung Prest ermittelt wird, die dem Teil der Nennleistung Pnenn entspricht, der von den Schnellladesäulen temporär nicht abgerufen wird, wobei die Restladeleistung Prest an die Nebenladesäulen in der Art verteilt wird, dass jeder einzelnen Nebenladesäule eine jeweils zur Verfügung stehende Ladeleistung mitgeteilt wird.Another component of the invention is a method for operating an electrical charging infrastructure for mobile energy storage devices, the charging infrastructure via an electrical interface to a supply network with a nominal output Pnenn is made available, wherein the charging infrastructure comprises at least one fast charging connection and at least two auxiliary charging connections and a remaining power P rest is determined that the part of the nominal power Pnenn which is temporarily not called up by the fast charging stations, whereby the remaining charging power P rest to the secondary charging stations in the manner that is distributed to each individual A respective available charging power is communicated to the auxiliary charging station.

Aus dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich dieselben Vorteile, die bereits bezüglich der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erläutert werden. Ein wichtiger Vorteil besteht eben darin, dass von den Schnellladeanschlüssen nicht abgerufene Ladeleistung kontinuierlich temporär, also zeitlich ständig veränderbar, auf die Nebenladeanschlüsse verteilt werden kann. Dabei kann die Verteilung an die Nebenladeanschlüsse nicht nur zeitlich verändert, sondern für jeden Nebenladeanschluss in unterschiedliche Höhe individuell verteilt werden. Somit können auch die Anforderungen im Ladeumfeld, was die Belegung der Schnellladeanschlüsse und der Nebenladeanschlüsse angeht, sehr und gezielt reagiert werden, was die Wirtschaftlichkeit der Ladeinfrastruktur gegenüber dem Stand der Technik erhöht.The described method according to the invention results in the same advantages that have already been explained with regard to the device according to claim 1. An important advantage is that charging power that is not called up by the fast charging connections can be distributed to the auxiliary charging connections continuously and temporarily, that is to say can be constantly changed over time. The distribution to the auxiliary charging connections can not only be changed over time, but can also be distributed individually at different levels for each auxiliary charging connection. In this way, the requirements in the charging environment with regard to the occupancy of the fast charging connections and the auxiliary charging connections can also be responded to in a very and targeted manner, which increases the cost-effectiveness of the charging infrastructure compared to the state of the art.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass eine minimale Ladeleistung Pmin für die Nebenladestationen vorgesehen ist, die einen Schwellwert für einen Ladebetrieb darstellt und eine Anzahl x (t) an Nebenladeanschlüssen, die sich aus dem Quotienten der Restladeleistung Prest und minimalen Ladeleistungen ergibt, vom Leistungsflussregler für einen Ladebetrieb freigegeben wird und mit der Ladeleistung Pmin versorgt wird.In a further embodiment of the invention, the method is characterized in that a minimal charging power Pmin is provided for the auxiliary charging stations, which represents a threshold value for a charging operation and a number x (t) of auxiliary charging connections, which is derived from the quotient of the remaining charging power P rest and minimum charging power is released by the power flow controller for a charging operation and with the charging power Pmin is supplied.

Hierdurch wird sichergestellt, dass jedem Nebenladeanschluss mindestens eine minimale Leistung Pmin zugeführt wird, wenn dies nicht möglich sein sollte, würde dem Nebenladeanschluss temporär keine Leistung zugewiesen werden. Eine minimale Leistung ist häufig von mobilen Ladungsträgern, also beispielsweise Elektrofahrzeugen, vorgegeben. Eine Aufladung des mobilen Energiespeichers erfolgt häufig nicht unterhalb einer bestimmten minimalen Leistung. Dieser technischen Randbedingungen aus dem Elektrofahrzeugbau wird mit dieser Maßnahme Rechnung getragen.This ensures that each auxiliary charging port has at least a minimum output Pmin If this is not possible, no power would be temporarily assigned to the auxiliary charging connection. A minimum power is often given by mobile load carriers, for example electric vehicles. The mobile energy storage device is often not charged below a certain minimum power. This measure takes account of these technical boundary conditions from electric vehicle construction.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung besteht darin, dass gemäß dem Verfahren eine Freigabeschaltung vorgesehen ist, an die vom Leistungsflussregler Regelbefehle zur Freigabe der Restladeleistung Prest übertragen werden. Die Freigabeschaltung dient dazu, überschüssige Leistung, die bei den Schnellladeanschlüssen temporär nicht benötigt werden, an die Nebenladeanschlüsse weiterzureichen. Dabei steht sie in einer Regelbeziehung mit dem Leistungsflussregler, der die Weiterverteilung der überschüssigen Leistung, nämlich der Restladeleistung Prest (t) regelt.Another component of the invention is that, according to the method, a release circuit is provided to which control commands from the power flow controller to release the residual charging power are sent P rest be transmitted. The enable circuit is used to pass on excess power, which is temporarily not required for the fast charging connections, to the auxiliary charging connections. It is in a control relationship with the power flow controller, which distributes the excess power, namely the remaining charging power P rest (t) regulates.

Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung und weitere Merkmale werden anhand der vorliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei handelt es sich um rein exemplarische Ausgestaltungsformen, die sehr schematisch dargestellt sind, die keine Einschränkung des Schutzbereiches darstellen.Further embodiments of the invention and further features are described in more detail with reference to the present figures. These are purely exemplary embodiments that are shown very schematically and that do not represent any restriction of the scope of protection.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ladeinfrastruktur mit einem Anschluss zu einem Versorgungsnetz, die Schnellladeanschlüsse und Nebenladeanschlüsse umfasst,
  • 2 bis 5, eine vergrößerte Teildarstellung der Ladeinfrastruktur mit Schnellladeanschluss und Nebenladeanschlüssen und jeweils unterschiedliche Verteilung einer Restenergie an die Nebenladeanschlüsse.
Show:
  • 1 a schematic representation of a charging infrastructure with a connection to a supply network, which includes fast charging connections and auxiliary charging connections,
  • 2 until 5 , an enlarged partial representation of the charging infrastructure with fast charging connection and auxiliary charging connections and each different distribution of residual energy to the auxiliary charging connections.

Eine Anforderung an eine in den Figuren beschriebene Ladeinfrastruktur 2 besteht insbesondere in der effizienten Ausnutzung einer vom Versorgungsnetz zur Verfügung gestellten Nennleistung Pnenn. Somit kann eine größere Anzahl von Ladeanschlüssen, die im Weiteren in Schnellladeanschlüsse 12 und Nebenladeanschlüsse 14 unterschieden werden, mit elektrischer Leistung versorgt werden. Schnellladeanschlüsse und Nebenladeanschlüsse sind in der Regel in Form von herkömmlich bekannten Ladesäulen bzw. Wallboxes ausgestaltet. Im Weiteren wird übergreifend jeweils der Begriff Ladeanschluss verwendet.A requirement for a charging infrastructure described in the figures 2 consists in particular in the efficient use of a nominal power made available by the supply network Pnenn . This allows a larger number of charging connections, which are subsequently converted into fast charging connections 12th and auxiliary charging ports 14th can be distinguished, are supplied with electrical power. Fast charging connections and auxiliary charging connections are usually designed in the form of conventionally known charging columns or wallboxes. In the following, the term charging connection is used across the board.

Die Herausforderung, die für die im Weiteren beschriebenen Ladeinfrastruktur 2 besteht, wird anhand der folgenden Rechenbeispiele erläutert. Innerhalb einer Parkeinrichtung mit einer Anschlussleistung, die im Folgenden als Pnenn , nämlich der Nennleistung bezeichnet wird und die 630 kW beträgt, sollen zwei Schnellladeanschlüsse 12 installiert werden, die jeweils mit 150 kW versorgt werden sollen, ferner sollen möglichst viele Nebenladeanschlüsse 14 in der Parkeinrichtung, also im Umfeld der Ladeinfrastruktur, installiert sein. Nach konventionellen Berechnungen wären bei der gegebenen Ausgangsleistung noch 30 Ladeanschlüsse mit jeweils 11 kW Ladeleistung bedienbar.The challenge for the charging infrastructure described below 2 is explained using the following calculation examples. Within a parking facility with a connected load, hereinafter referred to as P nom , namely the nominal power is referred to and which is 630 kW, two fast charging connections should be 12th installed, each to be supplied with 150 kW, and as many auxiliary charging connections as possible 14th be installed in the parking facility, i.e. in the vicinity of the charging infrastructure. According to conventional calculations, at the given output power, 30 charging connections with 11 kW charging power each could be operated.

Die vorhandene Anschlussleistung, also die Nennleistung Pnenn , die beispielsweise durch den Netzbetreiber des Versorgungsnetzes zur Verfügung gestellt wird, wird bevorzugt so aufgeteilt, dass sowohl die Schnellladeanschlüsse 12 mit der dort nötigen vollen Leistung (in diesem Beispiel 150 kW) als auch alle flexiblen Ladeanschlüsse, die Nebenladeanschlüsse 14 (bevorzugt mit einer garantierten Mindestleistung) versorgt werden können. Da die Schnellladevorgänge jedoch zeitlich im Gegensatz zur Parkdauer begrenzt sind, kann nach der Vollladung des Fahrzeuges am Schnellladeanschluss die nun verfügbare Leistung zur Aufstockung der Ladeleistung der Nebenladestationen verwendet werden und zwar auf einen Wert, der über dem Minimalwert Pmin liegt. Dies ist auch möglich, wenn der Ladevorgang an dem Schnellladeanschluss 12 noch andauert, aber nicht mehr die maximale Leistung von hier 150 kW benötigt werden sollte.The existing connected load, i.e. the nominal power P nom , which is made available for example by the network operator of the supply network, is preferably divided so that both the fast charging connections 12th with the full power required there (in this example 150 kW) as well as all flexible charging connections, the auxiliary charging connections 14th (preferably with a guaranteed minimum output) can be supplied. However, since the fast charging processes are limited in time in contrast to the parking duration, after the vehicle has been fully charged at the fast charging connection, the power now available can be used to increase the charging power of the auxiliary charging stations to a value that is above the minimum value Pmin lies. This is also possible when the charging process is being carried out on the fast charging port 12th is still going on, but the maximum power of 150 kW should no longer be required.

Die beschriebene Systematik baut somit darauf auf, dass Kapazitäten an elektrischer Leistung, die für die Schnellladeanschlüsse 12 vorgesehen sind, aber nicht benötigt werden, auf andere Nutzer der Ladeinfrastruktur 2, nämlich ein Nutzer von Nebenladeanschlüssen 14, verteilt werden können. Sind alle Schnellladeanschlüsse 12 belegt und beanspruchen die volle Leistung, ist ein Auslegungszustand der stromtechnischen Infrastruktur wiederhergestellt und die flexiblen Nebenladeanschlüsse 14 werden beispielsweise nur noch mit der garantierten Mindestleistung versorgt bzw. Parkplätze, die eine noch niedrigere Ladeinfrastruktur 2 aufweisen, werden gar nicht versorgt.The systematic described is based on the fact that capacities of electrical power required for the fast charging connections 12th are provided, but not required, to other users of the charging infrastructure 2 , namely a user of auxiliary charging ports 14th , can be distributed. Are all quick charge ports 12th occupy and use full power, a design status of the electrical infrastructure has been restored and the flexible auxiliary charging connections 14th For example, they are only supplied with the guaranteed minimum power or parking spaces that have an even lower charging infrastructure 2 have, are not taken care of at all.

Dieses Prinzip ist in 1 schematisch dargestellt. Hierbei ist ein Versorgungsnetz 6 dargestellt, das nicht Bestandteil der Ladeinfrastruktur 2 ist, wobei die Ladeinfrastruktur 2 durch eine Schnittstelle 8 mit dem Versorgungsnetz 6 verbunden wird. Ferner umfasst die Ladeinfrastruktur 2 ein Ladenetz 10 sowie mindestens einen Schnellladeanschluss 12 und mindestens zwei Nebenladeanschlüsse 14. Ferner ist ein Leistungsflussregler 16 vorgesehen, der sowohl mit dem Schnellladeanschluss 12 als auch mit den Nebenladeanschlüssen 14 in Kommunikationsverbindung 24 steht. Diese Kommunikationsverbindung 24 erfolgt über ein separates, Kommunikationsnetz, das graphisch mit der Kommunikationsverbindung 24 gleichzusetzen ist und das sowohl über ein Leitungs- und/oder über ein Funknetz realisiert ist und durch Kommunikationsmodule 18 gewährleistet wird. Die Kommunikationsmodule 18 können hier ebenfalls wieder den entsprechenden technischen Anforderungen beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise sind bei einer WLAN-Verbindung ein WLAN-Empfänger und ein WLAN-Sender als Kommunikationsmodul 18 geeignet. Bei einer LAN-Verkabelung werden entsprechende LAN-Verbindungsvorrichtungen als Kommunikationsmodule 18 verwendet.This principle is in 1 shown schematically. Here is a supply network 6th shown, which is not part of the charging infrastructure 2 is, with the charging infrastructure 2 through an interface 8th with the supply network 6th is connected. It also includes the charging infrastructure 2 a charging network 10 as well as at least one quick charge port 12th and at least two auxiliary charging ports 14th . There is also a power flow regulator 16 provided with both the quick charge connector 12th as well as with the auxiliary charging connections 14th in communication link 24 stands. This communication link 24 takes place via a separate, communication network that is graphically linked to the communication link 24 is to be equated and that is implemented both via a line and / or via a radio network and through communication modules 18th is guaranteed. The communication modules 18th can also be designed in any way according to the technical requirements, for example a WLAN receiver and a WLAN transmitter are used as communication modules in a WLAN connection 18th suitable. In the case of LAN cabling, corresponding LAN connection devices are used as communication modules 18th used.

In 1 ist ebenfalls dargestellt, dass an den Schnellladeanschlüssen 12 ein mobiler Energiespeicher stationiert ist, der piktogrammartig als Pkw, also als elektrisches Personenfahrzeug dargestellt ist. Grundsätzlich kann die beschriebene Ladeinfrastruktur 2 auch für andere mobile Energiespeicher für Fahrräder, Motorräder, aber auch für reine Batteriepakete, die aus Fahrzeugen entnommen werden und nach dem Laden wieder eingebaut werden, genutzt werden.In 1 is also shown that on the fast charge ports 12th a mobile energy storage device is stationed, which is represented as a pictogram as a car, i.e. as an electric passenger vehicle. In principle, the charging infrastructure described 2 can also be used for other mobile energy storage devices for bicycles, motorcycles, but also for pure battery packs that are removed from vehicles and reinstalled after charging.

Wenn, wie in diesem Beispiel am Schnellladeanschluss 12 temporär eine Ladeleistung von 150 kW benötigt wird, so bleibt je nach Anzahl der vorhandenen Schnellladeanschlüsse 12 vom Betrag der Nennleistung Pnenn ein Restbetrag Prest , der an die Nebenladeanschlüsse 14 verteilt werden kann (an denen auch mobile Energiespeicher angeschlossen sind). Dabei übernimmt der Leistungsflussregler 16 die Aufgabe, die Information über zur Verfügung stehende Ladeleistungen aufzunehmen und entsprechend den Anforderungen auf die bestehenden Nebenladeanschlüsse 14 zu verteilen. Dabei können im Leistungsflussregler 16 je nach Bedürfnissen des Betreibers verschiedene Szenarien hinterlegt sein. Auf derartige Szenarien bzw. Verteilungsmodelle werden in den 2 bis 5 beispielhaft eingegangen.If, as in this example, on the quick charge connector 12th If a charging power of 150 kW is temporarily required, this remains depending on the number of available fast charging connections 12th on the amount of nominal power Pnenn a balance P rest that is connected to the auxiliary charging ports 14th can be distributed (to which mobile energy storage devices are also connected). The power flow controller takes over 16 the task of receiving the information about the available charging capacities and, according to the requirements, of the existing auxiliary charging connections 14th to distribute. In the power flow controller 16 different scenarios can be stored depending on the needs of the operator. Such scenarios or distribution models are referred to in the 2 until 5 received by way of example.

Um die Leistung, die für die Nebenladeanschlüsse 14 zur Verfügung steht, an diese heranzubringen, gibt es grundsätzlich nach dem Beispiel in 1 zwei Möglichkeiten. Entweder erfolgt der Stromfluss über einen Bypass 26, der die Schnellladeanschlüsse 12 zu einem Nebenladenetz 22 hin umgeht oder der Leistungsfluss erfolgt durch die Schnellladeanschlüsse 12 hindurch in das Nebenladenetz 22. Hierfür ist, integriert in den Schnellladeanschluss 12 oder in der Leitung davor oder dahinter angeordnet, eine Freigabeschaltung 20 vorgesehen, die überschüssige Leistung aus den Schnellladeanschlüssen 12 an das Nebenladenetz 22 freigeben kann.To the power required for the auxiliary charging ports 14th is available to bring them up, there is basically according to the example in 1 two possibilities. The current either flows through a bypass 26th who have the fast charge ports 12th to a secondary charging network 22nd bypasses or the power flow takes place through the fast charging connections 12th through into the secondary charging network 22nd . For this purpose, it is integrated in the fast charging connection 12th or in the line in front of or behind it, a release circuit 20th provided the excess power from the fast charging ports 12th to the secondary charging network 22nd can share.

Dabei erfolgt sowohl die Umgehung der Schnellladeanschlüsse 12 über den Bypass 26 als auch das Durchführen überschüssiger Leistung Prest durch die Schnellladeanschlüsse mittels der Freigabeschaltung 20, stets in Kommunikation mit und geregelt durch den Leistungsflussregler 16. Hierfür ist am Bypass 26 ein Kommunikationsmodul 28 angeordnet, das in Kommunikation mit dem Leistungsflussregler 16 steht und ferner ist eine nicht nähere bezeichnete Vorrichtung vorgesehen, die analog der Freigabeschaltung 20 den Durchfluss durch den Bypass 26 begrenzt oder anhebt, also steuert. Ebenso steht der Leistungsflussregler 16 in Kommunikationsverbindung mit der Freigabeschaltung 20. Die Freigabeschaltung 20 ist vor allem für den Fall zweckmäßig, dass der mobile Energiespeicher 4 lediglich in einer kürzeren Phase des Schnellladevorganges die tatsächlich zur Verfügung gestellten Maximalleistung benötigt und nach wenigen Minuten bereits nur noch einen reduzierten Anteil dieser Maxmalleistung aufnimmt. Hierbei ist anzumerken, dass das Ladeverhalten des mobilen Energiespeichers 4 in der Regel durch diesen selbst, also durch das Fahrzeug und dessen Leistungselektronik, geregelt wird. Die Ladeanschlüsse 12 und 14 sind in der Regel dafür zuständig, die entsprechende vom mobilen Ladungsträger 4 benötigte Leistung zur Verfügung zu stellen, die Aufnahme an Leistung wird in der Regel durch das Fahrzeug geregelt.The fast charging connections are bypassed 12th via the bypass 26th as well as performing excess power P rest through the quick charge connections by means of the release circuit 20th , always in communication with and regulated by the power flow controller 16 . This is on the bypass 26th a communication module 28 arranged that is in communication with the power flow controller 16 is and also a device not designated in detail is provided, which is analogous to the release circuit 20th the flow through the bypass 26th limits or increases, so controls. The power flow controller is also available 16 in communication link with the release circuit 20th . The release circuit 20th is especially useful in the event that the mobile energy storage 4th the maximum power actually made available is only required in a shorter phase of the fast charging process and after a few minutes it only consumes a reduced proportion of this maximum power. It should be noted here that the charging behavior of the mobile energy storage 4th is usually regulated by this itself, i.e. by the vehicle and its power electronics. The charging ports 12th and 14th are usually responsible for providing the appropriate from the mobile load carrier 4th To provide the required power, the consumption of power is usually regulated by the vehicle.

Der Leistungsflussregler 16 umfasst dabei neben einem oder mehreren Kommunikationsmodulen einen Prozessor und eine Datenerfassungseinheit. Ferner umfasst er bevorzugt Vorrichtungen zur Messung der freigegebenen Leistung und somit der abgegebenen Strommenge. Im Fall, dass die flexiblen Ladeanschlüsse, also die Nebenladeanschlüsse 14 entsprechende intelligente Steckdosen (bevorzugt mit Messeinrichtung, in der Regel ohne Zähler) aufweisen, ist es möglich, mit nur einem Zähler den individuellen Verbrauch für jede intelligente Steckdose einzuordnen und eine entsprechende Abrechnung vorzunehmen. Die einzelnen intelligenten Steckdosen können über eine individuelle IP-Adresse eindeutig zugeordnet werden. Die Information über eine Ladeanfrage beispielsweise durch eine intelligente Steckdose, wird an den Leistungsflussregler 16 weitergegeben. Dieser regelt dann die Leistungs- bzw. Ladungsaufteilungen auf die Schnellladeanschlüsse 12 bzw. auf intelligente Steckdosen an den Nebenladeanschlüssen 14. Es wird jedoch immer nur ein Summenleistungsfluss über einen Zähler erfasst. Der Zähler ist ebenfalls kommunikationstechnisch an den Leistungsflussregler 16 angeschlossen. Der Leistungsflussregler 16 kann über die Informationen des gesamten Leistungsflusses und der aktuellen Abnehmer, also der mobilen Energiespeicher 4 die Abrechnung für jeden Ladeanschluss bestimmen.The power flow controller 16 comprises, in addition to one or more communication modules, a processor and a data acquisition unit. Furthermore, it preferably comprises devices for measuring the released power and thus the amount of electricity released. In the case that the flexible charging connections, i.e. the auxiliary charging connections 14th corresponding intelligent sockets (preferably with a measuring device, usually without a meter), it is possible to classify the individual consumption for each intelligent socket with just one meter and to carry out a corresponding billing. The individual intelligent sockets can be clearly assigned via an individual IP address. The information about a charging request, for example from an intelligent socket, is sent to the power flow controller 16 passed on. This then regulates the power or charge distribution to the fast charging connections 12th or to intelligent sockets on the auxiliary charging connections 14th . However, only a total power flow is ever recorded via a meter. The counter is also connected to the power flow controller in terms of communication 16 connected. The power flow controller 16 can about the information of the entire power flow and the current consumer, i.e. the mobile energy storage 4th determine the billing for each charging connection.

Der Leistungsflussregler 16 verwaltet somit die gesamte dynamisch zur Verfügung stehende Leistung sowohl an die Schnellladeanschlüsse als auch an die Nebenladeanschlüsse. Hierbei können, wie bereits erwähnt, im Leistungsflussregler 16 verschiedene Schemata hinterlegt sein, in welcher Art die entsprechende zur Verfügung stehende Leistung verteilt wird.The power flow controller 16 thus manages the entire dynamically available power both to the fast charging connections and to the auxiliary charging connections. As already mentioned, in the power flow controller 16 Different schemes can be stored in which way the corresponding available power is distributed.

Dabei ist die Tatsache besonders vorteilhaft, dass der Leistungsflussregler 16 kontinuierlich, also beispielsweise alle zehn Sekunden, die zur Verfügung stehende Restladeleistung Prest erfasst und verteilt. Dabei besteht die Möglichkeit, dass grundsätzlich die Nebenladeanschlüsse 14 unterschiedliche Anteile der Restladeleistung Prest erhalten. Der Betreiber der Ladeinfrastruktur 2 kann somit auf die Bedürfnisse der Kunden eingehen. Beispielsweise kann die Restladeleistung wie in 2 zu einem Zeitpunkt t = t1 auf nur wenigen, hier drei Nebenladeanschlüsse 14 verteilt werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn die zur Verfügung stehende Restladeleistung Prest sehr gering ausfällt. Dabei kann es zweckmäßig sein, auf eine minimale Ladeleistung zurückzunehmen und nur eine definierte Anzahl von Nebenladeanschlüssen mit dieser minimalen Leistung Pmin zu versorgen. Da viele Fahrzeuge technisch eine entsprechende minimale Ladeleistung benötigen, um den Ladevorgang an sich zu starten, ist die Beschränkung der Freigabe auf diese minimale Ladeleistung von beispielsweise 3,7 kW ein nützliches Hilfsmittel, um zumindest eine minimale Anzahl an mobilen Energiespeicher 4 an den Nebenladeanschlüssen 14 zu versorgen.The fact that the power flow regulator 16 continuously, for example every ten seconds, the remaining charging power available P rest recorded and distributed. There is the possibility that basically the auxiliary charging connections 14th different proportions of the remaining charging power P rest obtain. The operator of the charging infrastructure 2 can thus respond to the needs of customers. For example, the remaining charging power can be calculated as in 2 at a point in time t = t 1 to only a few, here three auxiliary charging connections 14th be distributed. This is particularly useful when the remaining charging power is available P rest is very low. In this case, it can be expedient to reduce to a minimum charging power and only a defined number of auxiliary charging connections with this minimum power Pmin to supply. Since many vehicles technically require a corresponding minimum charging power in order to start the charging process, limiting the release to this minimum charging power of, for example, 3.7 kW is a useful aid to at least a minimum number of mobile energy storage devices 4th at the auxiliary charging connections 14th to supply.

Wächst die bereitgestellte Restladeleistung Prest an, weil beispielsweise an dem Schnellladeanschluss 12 kein Ladevorgang mehr stattfindet oder das dort geladene Fahrzeug 4 nur noch wenig Leistung für den Ladevorgang benötigt, so gibt es die Möglichkeit, den Leistungsflussregler 16 so agieren zu lassen, dass die bereits bedienten Nebenladeanschlüsse 14, wie es in 3 dargestellt ist, weiter zu bedienen und die Leistung dort zu erhöhen. Dieses Szenario gemäß 3 würde somit die Stromverteilung zu einem Zeitpunkt t2 mit einer veränderten Restladeleistung abbilden. Alternativ könnten auch, wie dies in 4 dargestellt ist, mehrere, in diesem Fall fünf Nebenadeanschlüssen 14 mit der Leistung Pmin versorgt werden. Die Anzahl X von t2 wäre somit fünf. Fünf Nebenladeanschlüssen 14 würden zu diesem Zeitpunkt t2alt mit Leistung versorgt werden, wobei es sich dabei, wie in 4 dargestellt, um die minimale Ladeleistung Pmin handelt.The remaining charging power provided grows P rest because, for example, at the fast charging port 12th no more charging takes place or the vehicle loaded there 4th only little power is required for the charging process, so there is the option of using the power flow controller 16 to act in such a way that the auxiliary charging connections already served 14th as it is in 3 is shown to continue to operate and to increase the performance there. According to this scenario 3 would thus map the current distribution at a point in time t 2 with a changed residual charging power. Alternatively, as shown in 4th is shown, several, in this case five auxiliary charging connections 14th with performance Pmin are supplied. The number X of t 2 would therefore be five. Five auxiliary charging ports 14th would be supplied with power at this point in time t 2old, whereby it is, as in 4th shown to the minimum charging power Pmin acts.

In 5 ist ein weiteres Szenario dargestellt, hier ist zum Zeitpunkt t = t3 auch wieder eine höhere Restladeleistung Prest vorhanden, der Leistungsflussregler 16 ist jedoch so gesteuert, dass wiederum nur drei (x (t t4) = 3) mit Restleistung versorgt werden. Hier wird aber eine deutlich höhere Leistung, zum Beispiel 2 × Pmin an die in Betrieb befindlichen Nebenladeanschlüssen 14 abgegeben. Hierbei gibt es eine Vielzahl weitere Szenarien, die stets davon abhängen, wie viele Nebenladestationen bedient werden sollen bzw. wie viel Restladeleistung Prest zur Verfügung steht. Der Leistungsflussregler 16 kann dabei in der Art programmiert sein, dass den Bedürfnissen der Nutzer und des Betreibers der Ladeinfrastruktur 2 in der Art Rechnung getragen wird, dass die Ladeinfrastruktur 2 möglichst effizient ausgenutzt werden kann.In 5 a further scenario is shown, here at time t = t 3 there is again a higher residual charging power P rest available, the power flow controller 16 however, it is controlled in such a way that again only three (x (tt 4 ) = 3) are supplied with residual power. Here, however, there is a significantly higher output, for example 2 × Pmin to the auxiliary charging connections that are in operation 14th submitted. There are a number of other scenarios that always depend on how many secondary charging stations are to be served or how much remaining charging power P rest is available. The power flow controller 16 can be programmed in such a way that the needs of the user and the operator of the charging infrastructure 2 is taken into account in the way that the charging infrastructure 2 can be used as efficiently as possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
LadeinfrastrukturCharging infrastructure
44th
mobile Energiespeichermobile energy storage
66th
VersorgungsnetzSupply network
88th
Schnittstelleinterface
1010
LadenetzCharging network
1212th
SchnellladeanschlüsseFast charging ports
1414th
NebenladeanschlüsseAuxiliary charging ports
1616
LeistungsflussreglerPower flow controller
1818th
KommunikationsmodulCommunication module
2020th
FreigabeschaltungRelease circuit
2222nd
NebenladenetzSecondary charging network
2424
KommunikationsverbindungCommunication link
2626th
Bypassbypass
2828
Kommunikationsmodul BypassCommunication module bypass
PnennPnenn
Nennleistungrated capacity
PrestPerst
RestladeleistungRemaining charging power
PminPmin
minimale Ladeleistungminimal charging power

Claims (11)

Elektrische Ladeinfrastruktur (2) für mobile Energiespeicher (4) mit einer elektrischen Schnittstelle (8) zu einem Versorgungsnetz (6) und einem Ladenetz (10) zur Verteilung einer aus dem Versorgungsnetz (6) eingespeisten elektrischen Nennleistung (Pnenn) an Ladeanschlüsse (12, 14), wobei mindestens ein Schnellladeanschluss (12) und mindestens zwei Nebenladeanschlüsse (14) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsflussregler (16) vorgesehen ist, der mit den Ladeanschlüssen (12, 14) über Kommunikationsmodule (18) in einer Kommunikationsverbindung steht und der dazu ausgestaltet ist, eine Restladeleistung (Prest), die den von den Schnellladeanschlüssen (12) temporär nicht abgerufenen Teil der Nennleistung (Pnenn) darstellt, kontinuierlich zu ermittelt und deren Verteilung mittels einer Einzelfestlegung an die Nebenladeanschlüsse (14) zu regeln.Electrical charging infrastructure (2) for mobile energy store (4) having an electrical interface (8) to a supply network (6) and a charger (10) for distributing a supplied from the supply network (6) rated electrical power (P nom) to charging terminals (12 , 14), at least one fast charging connection (12) and at least two auxiliary charging connections (14) being provided, characterized in that a power flow regulator (16) is provided which is connected to the charging connections (12, 14) via communication modules (18) in a communication link and which is designed to continuously determine a residual charging power (P rest ), which represents the part of the nominal power (P nom ) temporarily not called up by the fast charging connections (12), and allocate it to the auxiliary charging connections (14) by means of an individual specification rules. Elektrische Ladeinfrastruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Ladeleistung (Pmin) für die Nebenladeanschlüsse (14) vorgesehen ist, die einen Schwellwert für einen Ladebetrieb darstellen und der Leistungsflussregler (16) eine Anzahl x(t) an Nebenladeanschlüssen (14), die sich aus dem Quotienten der Restladeleistung (Prest) und der minimalen Ladeleistung (Pmin) ergibt, für einen Ladebetrieb freigibt und mit Ladeleistung (P) (x,t) versorgt.Electric charging infrastructure according to Claim 1 , characterized in that a minimum charging power (P min ) is provided for the auxiliary charging connections (14), which represent a threshold value for a charging operation, and the power flow regulator (16) has a number x (t) of auxiliary charging connections (14), which are derived from the The quotient of the residual charging power (P rest ) and the minimum charging power (P min ) results, released for charging operation and supplied with charging power (P) (x, t). Elektrische Ladeinfrastruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsflussregler (16) die Anzahl x(t) der mit Ladeleistung (P) versorgten Nebenladeanschlüsse (14) kontinuierlich in Abhängigkeit der Restladeleistung (Prest) verändert.Electric charging infrastructure according to Claim 2 , characterized in that the power flow regulator (16) continuously changes the number x (t) of the auxiliary charging connections (14) supplied with charging power (P) as a function of the remaining charging power (P rest ). Elektrische Ladeinfrastruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabeschaltung (20) am Schnelladeanschluss (12) vorgesehen ist, die mit dem Leistungsflussregler (16) in Kommunikationsverbindung steht.Electric charging infrastructure according to Claim 3 , characterized in that a release circuit (20) is provided on the fast charging connection (12), which is in communication with the power flow controller (16). Elektrische Ladeinfrastruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeschaltung (20) zwischen dem mindestens einen Schnellladeanschluss (12) und einem Nebenladeteilnetz (22) angeordnet ist.Electric charging infrastructure according to Claim 4 , characterized in that the release circuit (20) is arranged between the at least one fast charging connection (12) and an auxiliary charging subnetwork (22). Elektrische Ladeinfrastruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeschaltung (20) Regelbefehle vom Leistungsflussregler (16) erhält.Electrical charging infrastructure according to one of the preceding claims, characterized in that the release circuit (20) receives control commands from the power flow controller (16). Elektrische Ladeinfrastruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehung der Schnellladeanschlüsse 12 und das Durchführen überschüssiger Leistung Prest über einen Bypass 26 erfolgt.Electrical charging infrastructure according to one of the preceding claims, characterized in that the bypassing of the fast charging connections 12 and the implementation of excess power P rest takes place via a bypass 26. Elektrische Ladeinfrastruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehung der Schnellladeanschlüsse 12 und das Durchführen überschüssiger Leistung Prest über einen Bypass 26 stets in Kommunikation mit und geregelt durch den Leistungsflussregler 16 erfolgt.Electric charging infrastructure according to Claim 7 , characterized in that the bypassing of the fast charging connections 12 and the implementation of excess power P rest via a bypass 26 always takes place in communication with and regulated by the power flow regulator 16. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Ladeinfrastruktur (2) für mobile Energiespeicher (4), wobei der Ladeinfrastruktur über eine elektrische Schnittstelle (8) zu einem Versorgungsnetz (6) eine Nennleistung (Pnenn) zur Verfügung gestellt wird, wobei die Ladeinfrastruktur mindestens einen Schnellladeanschluss (12), sowie mindestens zwei Nebenladeanschlüsse (14) umfasst und eine Restladeleistung (Prest) ermittelt wird, die den Teil der Nennleistung (Pnenn) entspricht, der von den Schnellladeanschlüsse (12) temporär nicht abgerufen wird, wobei die Restladeleistung (Prest) an die Nebenladeanschlüsse (14) in der Art verteilt wird, dass jedem einzelnen Nebenladeanschluss (14) eine jeweils zur Verfügung stehende Ladeleistung mitgeteilt wird.Method for operating an electrical charging infrastructure (2) for mobile energy storage devices (4), the charging infrastructure being provided with a nominal power (P nom ) via an electrical interface (8) to a supply network (6), the charging infrastructure having at least one fast charging connection ( 12), and at least two side charging terminals (14) and a remaining charging power (P rest) is detected, the call the portion of the nominal power (P) corresponding to which is not accessed temporarily by the rapid charging terminals (12), wherein the remaining charging power (P rest ) is distributed to the auxiliary charging connections (14) in such a way that each individual auxiliary charging connection (14) is informed of the charging power available in each case. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine minimale Ladeleistung (Pmin) für die Nebenladeanschlüsse (14) vorgesehen ist, die einen Schwellwert für einen Ladebetrieb darstellen und eine Anzahl x(t) an Nebenladeanschlüssen (14) die sich aus dem Quotienten der Restladeleistung (Prest) und minimalen Ladeleistung (Pmin) ergibt, vom Leistungsflussregler (16) für einen Ladebetrieb freigegeben werden und mindestens mit dieser minimalen Ladeleistung (Pmin) versorgt werden.Procedure according to Claim 9 characterized in that a minimum charging power (P min ) is provided for the auxiliary charging connections (14), which represent a threshold value for a charging operation, and a number x (t) of auxiliary charging connections (14) which is derived from the quotient of the remaining charging power (P rest ) and minimum charging power (P min ), are released by the power flow controller (16) for a charging operation and are supplied with at least this minimum charging power (P min ). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass eine Freigabeschaltung (20) vorgesehen ist, an die vom Leistungsflussregler (16) Regelbefehle zur Freigabe der Restladeleistung (Prest) übertragen werden.Procedure according to Claim 9 or 10 characterized in that a release circuit (20) is provided to which control commands for releasing the residual charging power (P rest ) are transmitted from the power flow controller (16).
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