DE102021206614A1 - Device and method for transferring electrical energy from a charging station to energy storage devices of a large number of small electric vehicles - Google Patents

Device and method for transferring electrical energy from a charging station to energy storage devices of a large number of small electric vehicles Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (200) zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation (100) an Energiespeichereinrichtungen (400) einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen (500), wobei die Vorrichtung (200) mindestens ein elektrisches Verbindungskabel (205, 208) mit mindestens einer eingangsseitigen Schnittstelle (201) zum Anschluss der Ladestation (100) umfasst, wobei das mindestens eine elektrische Verbindungskabel (205, 208) eine Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) zum Anschluss der Energiespeichereinrichtungen (400) der Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen (500) umfasst, wobei die Vorrichtung (200) mindestens eine Energieverteileinrichtung (211) zur Verteilung der von der Ladestation (100) bereitgestellten Energie auf die Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) und mindestens eine Steuereinrichtung (209) zur Steuerung der Energieübertragung und - verteilung umfasst.The invention relates to a device (200) for transferring electrical energy from a charging station (100) to energy storage devices (400) in a large number of small electric vehicles (500), the device (200) having at least one electrical connecting cable (205, 208) with at least an input-side interface (201) for connecting the charging station (100), wherein the at least one electrical connection cable (205, 208) comprises a multiplicity of output-side interfaces (215) for connecting the energy storage devices (400) of the multiplicity of small electric vehicles (500) comprises, wherein the device (200) comprises at least one energy distribution device (211) for distributing the energy provided by the charging station (100) to the plurality of output-side interfaces (215) and at least one control device (209) for controlling the energy transmission and distribution.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation an Energiespeichereinrichtungen einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen.The invention relates to a device and a method for transferring electrical energy from a charging station to energy storage devices in a large number of small electric vehicles.

Als Elektro-Kleinfahrzeuge können elektrisch betriebene Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise sogenannte E-Scooter, E-Roller, E-Motorräder, E-Bikes oder E-Rikschas, bezeichnet werden. Diese dienen typischer Weise zur individuellen Fortbewegung, insbesondere im städtischen Raum. Üblicher Weise werden Flotten dieser Elektro-Kleinfahrzeuge von sogenannten Sharing-Service-Anbietern betrieben, wobei Kunden bzw. Nutzer die Elektro-Kleinfahrzeuge nach Bedarf mieten können und sich mit einem oder mehreren gemieteten Elektro-Kleinfahrzeug(en) innerhalb eines vorbestimmten Geschäftsgebiets fortbewegen. Bisher werden die ElektroFahrzeuge zum Aufladen durch den Sharing-Service-Anbieter und/oder Dienstleister eingesammelt und zentralisiert, beispielsweise in einer als Sammelstelle dienenden Lagerhalle, mittels zum Aufladen der Energiespeichereinrichtungen vorgesehenen Ladegeräten aufgeladen und nach dem Ladevorgang wieder im Geschäftsgebiet verteilt. Auch bekannt ist das direkte Austauschen entladener gegen geladene Energiespeicher, wobei die entladenen Energiespeicher ebenfalls an einer vorbestimmten, insbesondere zentralen, Sammelstelle aufgeladen werden. Die beschriebene Art des Aufladens ist folglich, insbesondere auf Grund der entstehenden Transportwege und nötigen Lagerfläche, kosten- und zeitintensiv.Electrically operated means of transport, such as so-called e-scooters, e-scooters, e-motorcycles, e-bikes or e-rickshaws, can be referred to as small electric vehicles. These are typically used for individual locomotion, especially in urban areas. Fleets of these small electric vehicles are usually operated by so-called sharing service providers, with customers or users being able to rent the small electric vehicles as required and move within a predetermined business area with one or more rented small electric vehicles. So far, the electric vehicles have been collected and centralized for charging by the sharing service provider and/or service provider, for example in a warehouse serving as a collection point, charged using charging devices provided for charging the energy storage devices and then distributed again in the business area after the charging process. Also known is the direct exchange of discharged energy storage devices for charged ones, the discharged energy storage devices also being charged at a predetermined, in particular central, collection point. The type of loading described is consequently costly and time-consuming, in particular due to the transport routes involved and the storage space required.

Andere bestehende Lösungen zum Aufladen von mehreren Elektro-Kleinfahrzeugen sind beispielsweise sogenannte Dockingstationen, welche typischer Weise eine Vielzahl von Elektro-Fahrzeugen bzw. Energiespeichern aufladen können. Die bekannten Dockingstationen sind allerdings insbesondere fest installiert und/oder werden direkt mit dem Stromnetz verbunden, so dass eine Portabilität und somit eine Standort-Flexibilität stark eingeschränkt ist.Other existing solutions for charging several small electric vehicles are, for example, so-called docking stations, which can typically charge a large number of electric vehicles or energy storage devices. However, the known docking stations are in particular permanently installed and/or are connected directly to the power grid, so that portability and thus location flexibility is severely restricted.

Zum Aufladen von elektrisch betriebenen Elektrofahrzeugen bzw. deren Energiespeichern sind Ladestationen bekannt, wobei die Elektrofahrzeuge in der Nähe einer Ladestation geparkt und mittels eines Ladekabels mit der Ladestation verbunden werden können. Charging stations are known for charging electrically operated electric vehicles or their energy stores, in which case the electric vehicles can be parked in the vicinity of a charging station and connected to the charging station by means of a charging cable.

Weiter sind Ladestationen in einer großen Anzahl, insbesondere im städtischen Raum, verfügbar. Solche Ladestationen sind ortsfest installiert.There are also a large number of charging stations, especially in urban areas. Such charging stations are permanently installed.

Aus der DE 10 2016 216 565 A1 ist ein Ladekabel zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs bekannt, wobei das Ladekabel eine netzseitige Leistungselektronik und eine fahrzeugseitige Leistungselektronik umfasst. Die Leistungselektronik kann dazu verwendet werden, einen an einer netzseitigen Steckverbindungsschnittstelle durch eine Ladestation bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom zu wandeln, der an der fahrzeugseitigen Steckverbindungsschnittstelle des Ladekabels bereitgestellt wird. Die Steckverbindungsschnittstellen können insbesondere Steckervarianten gemäß der Steckernorm IEC 62196 umfassen.From the DE 10 2016 216 565 A1 a charging cable for charging an electrical energy store of an electric vehicle is known, wherein the charging cable comprises power electronics on the network side and power electronics on the vehicle side. The power electronics can be used to convert an alternating current provided at a mains-side plug-in connection interface by a charging station into a direct current, which is made available at the vehicle-side plug-in connection interface of the charging cable. The plug connection interfaces can in particular include plug variants in accordance with the IEC 62196 plug standard.

Die durch ein, insbesondere städtisches, Netz solcher Elektrofahrzeug-Ladestationen geschaffene Infrastruktur wird bisher nicht für das Aufladen von Elektro-Kleinfahrzeugen genutzt.The infrastructure created by a network of such electric vehicle charging stations, particularly in urban areas, has not been used to date for charging small electric vehicles.

Es stellt sich somit das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche einen Zeitbedarf und Kosten zum Aufladen von Energiespeichern von Elektro-Kleinfahrzeugen reduzieren sowie einen räumlichen Bereich für das Aufladen mehrerer Elektro-Kleinfahrzeuge vergrößert.The technical problem thus arises of creating a device and a method which reduce the time required and costs for charging energy stores of small electric vehicles and increase a spatial area for charging a number of small electric vehicles.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by the subject matter with the features of the independent claim. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Eine grundlegende Idee der Erfindung ist es eine Vorrichtung bereitzustellen, die die mittels einer Ladestation für Elektrofahrzeuge bereitstellbare Energie derart an die Energiespeicher einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen verteilen kann, dass diese Energiespeicher sicher und bedarfsgerecht aufgeladen werden.A basic idea of the invention is to provide a device that can distribute the energy that can be provided by means of a charging station for electric vehicles to the energy stores of a large number of small electric vehicles in such a way that these energy stores are charged safely and as needed.

Zur Lösung des technischen Problems wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche das Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation an Energiespeichereinrichtungen einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen ermöglicht, wobei die Vorrichtung mindestens ein Verbindungskabel mit mindestens einer eingangsseitigen Schnittstelle zum Anschluss der Ladestation umfasst.To solve the technical problem, a device is proposed which enables electrical energy to be transmitted from a charging station to energy storage devices in a large number of small electric vehicles, the device comprising at least one connecting cable with at least one input-side interface for connecting the charging station.

Eine Energiespeichereinrichtung eines Elektro-Kleinfahrzeugs bezeichnet insbesondere einen, vorzugsweise elektrochemischen, Energiespeicher. Ein solcher Energiespeicher kann beispielsweise eine Batterie, z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie, und/oder einer oder mehrere (Super)Kondensatoren sein, wobei der Energiespeicher insbesondere als Energiequelle für den Antrieb eines Elektro-Kleinfahrzeugs genutzt wird. Weiterhin kann eine Energiespeichereinrichtung ein Gehäuse zur Ummantelung des Energiespeichers aufweisen.An energy storage device of a small electric vehicle refers in particular to a preferably electrochemical energy storage device. Such an energy store can, for example, be a battery, e.g. a lithium-ion battery, and/or one or more (super)capacitors, with the energy store being used in particular as an energy source for driving a small electric vehicle. Furthermore, an energy storage device can have a housing for encasing the energy storage device.

Weiter weist eine Energiespeichereinrichtung Verbindungsmittel, wie beispielsweise elektrische Kontakte und/oder Leiter, zur Verbindung der Energieeinrichtung mit einer Schnittstelle eines Ladekabels, auf. Auch kann eine Energiespeichereinrichtung eine Schnittstellenaufnahme zum Anschluss der Schnittstelle eines Ladekabels aufweisen. Alternativ kann auch das Elektro-Kleinfahrzeug eine solche Schnittstellenaufnahme aufweisen, wobei die Energiespeichereinrichtung elektrisch mit der Schnittstellenaufnahme des Elektro-Kleinfahrzeugs verbindbar oder verbunden ist, insbesondere wenn die Energiespeichereinrichtung an oder in einem Elektro-Kleinfahrzeug angeordnet ist. Vorzugsweise kann eine Schnittstelle des Ladekabels als weiblicher oder männlicher Steckverbinder und die Schnittstellenaufnahme als zur Aufnahme dieses Steckverbinders ausgebildete Steckerbuchse ausgebildet sein. Hierbei ist es möglich, dass eine Steckerbuchse ebenfalls als männlicher oder weiblicher Steckverbinder ausgebildet ist oder einen solchen umfasst. Auch kann die Schnittstellenaufnahme als Steckverbinder und die Schnittstelle des Ladekabels als zur Aufnahme dieses Steckverbinders ausgebildete Steckerbuchse ausgebildet sein. Im verbundenen Zustand von Schnittstelle und Schnittstellenaufnahme ist ein Kontakt zwischen Leitern einer Schnittstelle und Leitern der Energiespeichereinrichtung bzw. den entsprechenden Verbindungsmitteln hergestelltFurthermore, an energy storage device has connection means, such as electrical contacts and/or conductors, for connecting the energy device to an interface of a charging cable. An energy storage device can also have an interface receptacle for connecting the interface of a charging cable. Alternatively, the small electric vehicle can also have such an interface receptacle, with the energy storage device being electrically connectable or connected to the interface receptacle of the small electric vehicle, in particular if the energy storage device is arranged on or in a small electric vehicle. An interface of the charging cable can preferably be in the form of a female or male connector and the interface receptacle can be in the form of a socket designed to receive this connector. It is possible that a socket is also designed as a male or female connector or includes such. The interface receptacle can also be designed as a plug connector and the interface of the charging cable can be designed as a plug socket designed to receive this plug connector. When the interface and interface receptacle are in the connected state, contact is established between the conductors of an interface and the conductors of the energy storage device or the corresponding connecting means

Eine Energiespeichereinrichtung kann in oder an einem Elektro-Kleinfahrzeug befestigt werden. Es ist insbesondere vorstellbar, dass eine Energiespeichereinrichtung eines Elektro-Kleinfahrzeugs austauschbar ist, d.h. bei Bedarf an einem Elektro-Kleinfahrzeug lösbar befestigt werden kann, um die Energiespeichereinrichtung im gelösten Zustand vom Elektro-Kleinfahrzeug entkoppelt zu laden.An energy storage device may be mounted in or on a small electric vehicle. In particular, it is conceivable that an energy storage device of a small electric vehicle is interchangeable, i.e. can be detachably attached to a small electric vehicle if necessary in order to charge the energy storage device in the released state decoupled from the small electric vehicle.

Das mindestens eine Verbindungskabel umfasst mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere, zur Übertragung elektrischer Energie zum Laden der Energiespeichereinrichtung geeignete elektrische Leitung(en). Weiter kann diese oder eine weitere Leitung des Verbindungskabels zur Übertragung elektrischer Signale geeignet sein, wobei elektrische Signale insbesondere zur Kommunikation zwischen der Vorrichtung und einer vorrichtungsexternen Einrichtung dienen, wie beispielsweise der Ladestation. Leitungen zur Signal- bzw. Datenübertragung können insbesondere als Signalübertragungsmittel bezeichnet werden. Solche Signalübertragungsmittel übertragen insbesondere auch elektrische Energie, jedoch zum Zweck der Signalübertragung.The at least one connecting cable comprises at least one, but preferably several, electrical line(s) suitable for the transmission of electrical energy for charging the energy storage device. Furthermore, this line or another line of the connecting cable can be suitable for the transmission of electrical signals, with electrical signals being used in particular for communication between the device and a device external to the device, such as the charging station. Lines for signal or data transmission can in particular be referred to as signal transmission means. In particular, such signal transmission means also transmit electrical energy, but for the purpose of signal transmission.

Die Leitung kann insbesondere einen oder mehrere elektrische Leiter umfassen, welche in Form von Drähten oder Litzen, aber auch, insbesondere elektrisch isolierten, Adern ausgebildet sein können. Die mehreren elektrischen Leiter können insbesondere mit verschiedenen Energiespeichereinrichtungen verbunden werden bzw. zum Übertragen an verschiedene, insbesondere mehrere, Energiespeichereinrichtungen genutzt werden. Als Leitermaterial kommen elektrisch leitende Materialien wie beispielsweise Kupfer oder andere Metalle in Frage. Der Querschnitt der Leitung und insbesondere die elektrischen Eigenschaften des Leitermaterials sind so gewählt, dass ein Übertragen einer vorbestimmten Maximalstromstärke zur Energieübertragung ermöglicht ist. Insbesondere kann sich der Querschnitt einzelner Leiter und/oder der Leitung und/oder des mindestens einen Verbindungskabels innerhalb der Vorrichtung verändern. Weiter kann die Leitung entlang einer Längsausdehnung vollständig oder teilweise mit einer Umhüllung umhüllt sein. Die Umhüllung isoliert die Leitung insbesondere gegen äußere Einflüsse wie beispielsweise Feuchtigkeit. Auch vorstellbar ist, dass die Umhüllung eine abschirmende Wirkung bezüglich elektromagnetischer Strahlung aufweist. Beispielsweise, um Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen. Vorzugweise ist die Umhüllung aus einem flexiblen, elektrisch nicht leitenden Material wie beispielsweise Polyethylen hergestellt. Hierdurch kann das mindestens eine Verbindungskabel insbesondere im bestimmungsgemäßen Betrieb, also beim Übertragen von Energie, durch einen Nutzer berührt werden.In particular, the line can comprise one or more electrical conductors, which can be designed in the form of wires or strands, but also, in particular electrically insulated, cores. The multiple electrical conductors can be connected in particular to different energy storage devices or used for transmission to different, in particular multiple, energy storage devices. Electrically conductive materials such as copper or other metals can be used as conductor material. The cross section of the line and in particular the electrical properties of the conductor material are selected in such a way that it is possible to transmit a predetermined maximum current intensity for energy transmission. In particular, the cross section of individual conductors and/or the line and/or the at least one connecting cable can change within the device. Furthermore, the line can be completely or partially encased with a sheath along a longitudinal extent. The sheath insulates the line in particular against external influences such as moisture. It is also conceivable that the covering has a shielding effect with regard to electromagnetic radiation. For example, to comply with electromagnetic compatibility regulations. Preferably the sheath is made of a flexible, electrically non-conductive material such as polyethylene. As a result, the at least one connecting cable can be touched by a user, in particular during normal operation, ie when transmitting energy.

Das Verbindungskabel ist insbesondere so ausgebildet, dass es flexibel und/oder biegeschlaff ist. Vorzugsweise lässt sich das Verbindungskabel (auf)rollen bzw. -wickeln, beispielsweise um das mindestens eine Verbindungskabel mit Hilfe einer Kabeltrommel, die Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung sein kann, insbesondere automatisch, z.B. federgestützt, aufzuwickeln. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, um ein unerwünschtes Verknoten des Verbindungskabels zu vermeiden. Eine entsprechende Kabeltrommel oder eine Kabelauf- und -abwickeleinrichtung kann hierbei in einem Gehäuse für elektrische Bauelemente der Vorrichtung angeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Vorrichtung mehrere solche Kabeltrommeln oder Einrichtungen zum Auf- und Abwickeln verschiedener Teile des Kabels umfasst.In particular, the connecting cable is designed in such a way that it is flexible and/or limp. Preferably, the connection cable can be rolled up or wound up, for example in order to wind up the at least one connection cable with the aid of a cable drum, which can be part of the proposed device, in particular automatically, e.g. with spring support. This is advantageous, for example, in order to avoid unwanted knotting of the connecting cable. A corresponding cable drum or a cable winding and unwinding device can be arranged in a housing for electrical components of the device. It is also possible for the device to include several such cable drums or devices for winding and unwinding different parts of the cable.

Eine Länge des mindestens einen Verbindungskabels wird entlang der Längsausdehnung des Verbindungskabels gemessen und ist so zu wählen, dass ein Verbinden der Vorrichtung mit den Energiespeichereinrichtungen einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen ermöglicht ist. Hierzu ist insbesondere ein zu erwartender Abstand zwischen Ladestation und Energiespeichereinrichtung zu berücksichtigen, wobei der Abstand durch die Abmessungen der Ladestation und der Elektro-Kleinfahrzeuge bzw. der Energiespeichereinrichtungen beeinflusst sein kann. Die Länge des mindestens einen Verbindungskabels beträgt vorzugweise mehr als 4 m.A length of the at least one connecting cable is measured along the longitudinal extent of the connecting cable and is to be selected in such a way that the device can be connected to the energy storage devices of a large number of small electric vehicles. For this purpose, in particular, an expected distance between the charging station and the energy storage device must be taken into account, with the distance being determined by the dimensions of the charging station and the electric Small vehicles or the energy storage devices can be affected. The length of the at least one connecting cable is preferably more than 4 m.

Auch vorstellbar ist, dass das mindestens eine Verbindungskabel mehrteilig ist. Mehrteilig kann hierbei insbesondere bedeuten, dass das mindestens eine Verbindungskabel mehrere Kabelteile oder -abschnitte umfasst, die miteinander verbindbar sind. Wie nachfolgend noch näher erläutert kann das Verbindungskabel einen eingangsseitigen Teil zur Verbindung der eingangsseitigen Schnittstelle mit einer Energieverteileinrichtung und mehrere ausgangsseitige Teile zur Verbindung der Energieverteileinrichtung mit jeweils einer ausgangsseitigen Schnittstelle umfassen. Die Teile des Verbindungskabels können jeweils flexibel, insbesondere biegeschlaff, ausgebildet sein. Insbesondere ist es vorstellbar, dass eingangs- oder ausgangsseitige Kabelteile oder -abschnitte des mindestens einen Verbindungskabels abnehmbar und/oder wiederverbindbar sind, insbesondere von der Energieverteileinrichtung oder einem Gehäuse der Vorrichtung abnehmbar und/oder mit dieser/diesem wiederverbindbar sind, beispielsweise weil die Anzahl und/oder Ausbildung der Schnittstellen variiert werden soll.It is also conceivable that the at least one connecting cable has multiple parts. In this context, multi-piece can mean in particular that the at least one connecting cable comprises a plurality of cable parts or sections that can be connected to one another. As explained in more detail below, the connecting cable can comprise an input-side part for connecting the input-side interface to an energy distribution device and a plurality of output-side parts for connecting the energy distribution device to an output-side interface in each case. The parts of the connecting cable can each be flexible, in particular flexible. In particular, it is conceivable that cable parts or sections of the at least one connecting cable on the input or output side can be removed and/or reconnected, in particular can be removed from and/or reconnected to the energy distribution device or a housing of the device, for example because the number and /or training of the interfaces should be varied.

Auch vorstellbar ist, dass das Verbindungskabel mehrere eingangsseitige und/oder ausgangsseitige Enden aufweist, wobei an diesen Enden Schnittstellen angeordnet oder anordbar sind.It is also conceivable for the connecting cable to have a plurality of ends on the input side and/or on the output side, with interfaces being or being able to be arranged at these ends.

Die eingangsseitige Schnittstelle dient zur, insbesondere lösbaren, Kopplung bzw. zum Anschluss der Vorrichtung mit/an einer/eine Ladestation. Die eingangsseitige Schnittstelle kann Leiterkontakte zur Übertragung elektrischer Energie und/oder Signale von der Ladestation auf die Vorrichtung (und/oder umgekehrt) aufweisen, aber auch andere Mittel zur Energieübertragung sind denkbar. Die Schnittstelle kann insbesondere siebenpolig ausgebildet sein, insbesondere umfassend drei Außenleiterkontakte, einen Kontakt für einen Neutralleiter, einen Schutzkontakt, einen Anwesenheitskontakt, sowie einen Steuerkontakt. Auch kann die Schnittstelle derart ausgebildet sein, dass in dem IEC 62196 Standard (insbesondere Version IEC 62196-2 vom 31.01.2020) normierte Kommunikations- und Übertragungsfunktionen über die/mit der Schnittstelle ausgeführt werden können. Vorzugsweise ist die Schnittstelle als männlicher Stecker des Typs 2 ausgebildet. Die drei Außenleiterkontakte können mit L1, L2 und respektive L3, der Kontakt für den Neutralleiter mit N, der Schutzkontakt mit PE, der Anwesenheitskontakt mit PP und der Steuerkontakt mit CP bezeichnet werden. Letztere können insbesondere dazu dienen, eine Kopplung der Schnittstelle mit der Ladestation festzustellen und Steuersignale zwischen der Vorrichtung und der Ladestation auszutauschen, aber auch über andere Schnittstellenkontakte können für die beschriebenen Aufgaben genutzt werden. Mindestens einer der Leiterkontakte der eingangsseitigen Schnittstelle kann mit einer Schnittstellenaufnahme der Ladestation derart koppelbar sein, dass eine Übertragung von Energie von der Ladestation zu einer Energiespeichereinrichtung ermöglicht ist. Eine Schnittstellenaufnahme kann beispielsweise eine weibliche Typ-2 Steckdose sein. Insbesondere können durch eine Verbindung der beschriebenen Kontakte, beispielsweise des mit CP bezeichneten Steuerkontakts und des mit PP bezeichneten Anwesenheitskontakts, zwischen der Vorrichtung und der Ladestationen verschiedene Lademodi kommuniziert werden.The input-side interface is used for the, in particular detachable, coupling or connection of the device to/at a charging station. The input-side interface can have conductor contacts for the transmission of electrical energy and/or signals from the charging station to the device (and/or vice versa), but other means of energy transmission are also conceivable. In particular, the interface can be designed with seven poles, in particular comprising three external conductor contacts, a contact for a neutral conductor, a protective contact, a presence contact and a control contact. The interface can also be designed in such a way that standardized communication and transmission functions can be executed in the IEC 62196 standard (in particular version IEC 62196-2 from January 31, 2020) via/with the interface. The interface is preferably designed as a type 2 male plug. The three outer conductor contacts can be designated L1, L2 and L3, respectively, the contact for the neutral conductor with N, the protective contact with PE, the presence contact with PP and the control contact with CP. The latter can be used in particular to determine whether the interface is coupled to the charging station and to exchange control signals between the device and the charging station, but other interface contacts can also be used for the tasks described. At least one of the conductor contacts of the input-side interface can be coupled to an interface receptacle of the charging station in such a way that energy can be transmitted from the charging station to an energy storage device. An interface receptacle can be a female Type 2 socket, for example. In particular, by connecting the contacts described, for example the control contact labeled CP and the presence contact labeled PP, different charging modes can be communicated between the device and the charging station.

Ein Lademodus gibt an, welche Eigenschaften die bereitstellbare elektrische Energie haben sollte, wie beispielsweise elektrische Leistung, Spannung, Stromstärke und/oder Stromart (Gleichstrom bzw. Wechselstrom).A charging mode indicates which properties the electrical energy that can be provided should have, such as electrical power, voltage, current intensity and/or current type (direct current or alternating current).

Allerdings müssen nicht alle Leiterkontakte der Schnittstelle zur Übertragung von Energie von der Ladestation zu einer Energiespeichereinrichtung genutzt werden. Auch eine Auslegung der Schnittstelle nach anderen Standards, beispielsweise nach dem SAEJ1772 (auch Typ-1 genannt) oder dem GB/T-Standard, ist denkbar.However, not all conductor contacts of the interface have to be used to transfer energy from the charging station to an energy storage device. It is also conceivable to design the interface according to other standards, for example according to the SAEJ1772 (also called Type 1) or the GB/T standard.

Erfindungsgemäß umfasst das mindestens eine elektrische Verbindungskabel eine Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen zum Anschluss der Energiespeichereinrichtungen der Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen.According to the invention, the at least one electrical connecting cable comprises a multiplicity of output-side interfaces for connecting the energy storage devices of the multiplicity of small electric vehicles.

Eine ausgangsseitige Schnittstelle dient zur, insbesondere lösbaren, Kopplung bzw. zum Anschluss der Vorrichtung mit/an einer/eine Energiespeichereinrichtung eines Elektro-Kleinfahrzeugs. Die ausgangsseitige Schnittstelle kann Leiterkontakte zur Übertragung elektrischer Energie und/oder Signale von der Vorrichtung auf eine Energiespeichereinrichtung (und/oder umgekehrt) aufweisen, aber auch andere Mittel zur Energieübertragung sind denkbar. Vorzugsweise ist die Schnittstelle zwei- oder dreipolig ausgebildet. Ein beispielhafter Aufbau der ausgangsseitigen Schnittstelle ist, dass ein Leiterkontakt als hohler, insbesondere hohlzylindrischer, Außenleiter einen oder mehrere innenliegende, also in dem durch den Außenleiter umgebenen Innenvolumen angeordnete, Innenleiter ummantelt. Die Innenleiter, also innenliegende Leiterkontakte, sind vorzugsweise als Pins ausgebildet. Die Leiterkontakte können mit einer Schnittstellenaufnahme bzw. Schnittstellenaufnahme einer Energiespeichereinrichtung oder des Elektro-Kleinfahrzeugs derart koppelbar sein, dass eine Übertragung von Energie über die ausgangsseitige Schnittstelle zur Energiespeichereinrichtung ermöglicht ist.An output-side interface is used for the, in particular detachable, coupling or connection of the device with/to an energy storage device of a small electric vehicle. The output-side interface can have conductor contacts for the transmission of electrical energy and/or signals from the device to an energy storage device (and/or vice versa), but other means of energy transmission are also conceivable. The interface preferably has two or three poles. An exemplary structure of the output-side interface is that a conductor contact as a hollow, in particular hollow-cylindrical, outer conductor encases one or more inner conductors that are located inside, that is, arranged in the inner volume surrounded by the outer conductor. The inner conductors, ie internal conductor contacts, are preferably in the form of pins. The conductor contacts can be coupled to an interface receptacle or interface receptacle of an energy storage device or of the small electric vehicle in such a way that energy can be transmitted via the output-side interface to the energy storage device.

Die Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die ausgangsseitigen Schnittstellen relativ zueinander beweglich sind, also eine relative Position und/oder eine relative Orientierung der Schnittstellen zueinander veränderlich ist.The device can be designed in such a way that the outlet-side interfaces can be moved relative to one another, ie a relative position and/or a relative orientation of the interfaces to one another can be changed.

Die Ausbildung der ausgangsseitigen Schnittstelle ist vorzugweise von der Ausbildung der eingangsseitigen Schnittstelle verschieden. Eine solche Verschiedenheit, beispielsweise nach dem Poka-Yoke Prinzip, hat zum Vorteil, dass ein nicht bestimmungsgemäßes Anschließen der eingangs- und/oder ausgangsseitigen Schnittstellen vermieden werden kann.The design of the output-side interface is preferably different from the design of the input-side interface. Such a difference, for example according to the Poka-Yoke principle, has the advantage that improper connection of the input and/or output-side interfaces can be avoided.

Um ein Aufladen mindestens einer mit der Vorrichtung gekoppelten Energiespeichereinrichtung zu ermöglichen ist es nicht notwendig, alle ausgangsseitigen Schnittstellen des Verbindungskabels mit einer Energiespeichereinrichtung zu koppeln.In order to enable at least one energy storage device coupled to the device to be charged, it is not necessary to couple all the output-side interfaces of the connecting cable to an energy storage device.

Über die ausgangsseitige Schnittstelle können insbesondere auch solche Signale von der Energiespeichereinrichtung übertragen werden, die einen Ladezustand und/oder ein Ladeprotokoll der Energiespeichereinrichtung betreffen. Der Ladezustand kann insbesondere eine in der Energiespeichereinrichtung aktuell vorhandene Energiemenge und/oder eine aktuelle Kapazität der Energiespeichereinrichtung bezeichnen. Ein solches Signal kann beispielsweise über die ausgangsseitige Schnittstelle von der Energiespeichereinrichtung an die Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung der Vorrichtung, übertragen werden. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung 30 ausgangsseitige Schnittstellen, sie kann aber anwendungsabhängig gewählt und somit von der genannten Anzahl verschieden sein.In particular, such signals can also be transmitted from the energy storage device via the output-side interface that relate to a state of charge and/or a charging protocol of the energy storage device. The state of charge can refer in particular to an amount of energy currently present in the energy storage device and/or a current capacity of the energy storage device. Such a signal can be transmitted, for example, via the output-side interface from the energy storage device to the device, in particular a control and/or evaluation device of the device. Preferably, the device 30 comprises interfaces on the output side, but they can be selected depending on the application and thus differ from the number mentioned.

Für sowohl die eingangsseitige Schnittstelle, als auch die Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen ist vorstellbar, dass die Leiterkontakte als metallische Kontakte ausgebildet sind. Mittels der Leiterkontakte können elektrische Verbindungen hergestellt oder getrennt werden. Insbesondere sind die Schnittstellen zur verpolungssicheren Verbindung ausgebildet, d.h. Minus- und Pluspole können nicht vertauscht werden. Darüber hinaus kann die Ladestation bei einer hergestellten elektrischen Verbindung die Funktionsfähigkeit des Schutzleiters testen. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass die Funktionsfähigkeit mittels eines zeitlich begrenzten Schließens eines elektrischen Stromkreises, mit einer insbesondere geringen Stromstärke, getestet wird. Die Ladestation kann hierzu weiter einen Stromverbraucher aufweisen. So kann in vorteilhafter Weise die elektrische Leitfähigkeit des Schutzleiters sichergestellt werden.For both the input-side interface and the multiplicity of output-side interfaces, it is conceivable that the conductor contacts are designed as metal contacts. Electrical connections can be made or broken by means of the conductor contacts. In particular, the interfaces are designed for a connection that is protected against polarity reversal, i.e. the negative and positive poles cannot be mixed up. In addition, the charging station can test the functionality of the protective conductor when the electrical connection is established. It is conceivable, for example, that the functionality is tested by means of a time-limited closing of an electrical circuit, with a particularly low current intensity. For this purpose, the charging station can also have an electricity consumer. In this way, the electrical conductivity of the protective conductor can be ensured in an advantageous manner.

Vorzugsweise können die Schnittstellen durch einen Nutzer betätigt werden. Weiter können alle Schnittstellen jeweils ein Gehäuse zum Schutz und/oder zum Betätigen der Schnittstelle, beispielsweise durch einen Nutzer, umfassen, wobei das Gehäuse die Schnittstelle aber derart ummantelt, dass die Leiterkontakte zugänglich sind. Das Gehäuse kann elektrisch isolierend wirken und somit insbesondere durch einen Nutzer berührbar sein. Die äußere Gestalt des Gehäuses kann derart gestaltet sein, dass ein Koppeln einer Schnittstelle mit einer Ladestation bzw. Energiespeichereinrichtung für einen Nutzer erleichtert ist.The interfaces can preferably be operated by a user. Furthermore, all interfaces can each include a housing for protecting and/or for actuating the interface, for example by a user, with the housing encasing the interface in such a way that the conductor contacts are accessible. The housing can have an electrically insulating effect and can therefore in particular be touched by a user. The outer shape of the housing can be designed in such a way that it is easier for a user to couple an interface to a charging station or energy storage device.

Beispielsweise können die Möglichkeiten der, insbesondere formschlüssigen, Kopplung durch eine Abflachung der Gehäuse an einer Seite der Schnittstelle begrenzt werden, was das Risiko eines nicht funktionsgemäßen Koppelns der Schnittstelle verringert bzw. die verpolungssichere Kopplung gewährleistet. Die Schnittstellen sind insbesondere an freien Enden des mindestens einen elektrischen Verbindungskabels angeordnet, wobei die Leiterkontakte die Enden von elektrischen Leitern des mindestens einen Verbindungskabels darstellen können. Hierbei sind Schnittstellen so ausgebildet, dass eine elektrische Verbindung mit einer Schnittstellenaufnahme hergestellt werden kann. Mit anderen Worten kann die Schnittstelleaufnahme ein, insbesondere formschlüssiges, Gegenstück zu einer Schnittstelle ausbilden. Eine Schnittstelle kann hierbei applikationsspezifisch ausgebildet sein, also an eine Energiespeichereinrichtung, ein Elektrokleinfahrzeug bzw. eine Ladestation angepasst sein. Eine solche Anpassung kann insbesondere die Formgebung der Schnittstelle sowie die Anzahl und Anordnung der Leiterkontakte sowie einen Durchmesser der Leiterkontakte betreffen.For example, the possibilities of, in particular, form-fitting coupling can be limited by flattening the housing on one side of the interface, which reduces the risk of a non-functional coupling of the interface or ensures the polarity-proof coupling. The interfaces are arranged in particular on the free ends of the at least one electrical connecting cable, it being possible for the conductor contacts to represent the ends of electrical conductors of the at least one connecting cable. In this case, interfaces are designed in such a way that an electrical connection can be established with an interface receptacle. In other words, the interface receptacle can form a counterpart, in particular a form-fitting one, to an interface. In this case, an interface can be designed to be application-specific, that is to say it can be adapted to an energy storage device, a small electric vehicle or a charging station. Such an adjustment can relate in particular to the shape of the interface and the number and arrangement of the conductor contacts and a diameter of the conductor contacts.

Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Energieverteileinrichtung zur Verteilung der von der Ladestation bereitgestellten Energie. Die mindestens eine Energieverteileinrichtung kann insbesondere eine durch die Ladestation an der eingangsseitigen Schnittstelle bereitgestellte elektrische Energie auf die Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verteilen. Dabei kann die Energieverteileinrichtung insbesondere über einen eingangsseitigen Teil des Verbindungskabels mit der eingangsseitigen Schnittstelle und über ausgangsseitige Teile des Verbindungskabels mit jeder der Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verbunden sein, insbesondere derart, dass elektrische Energie von der Ladestation über die Energieverteileinrichtung an die mit der Vorrichtung verbundenen Energiespeichereinrichtungen übertragen werden kann. Die Energieverteileinrichtung kann einen (Netz)Filter zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit umfassen, beispielsweise ausgebildet als oder umfassend ein Tiefpassfilter, wobei dieser einen Kondensator oder eine Drosselspule umfassen kann. Weiter kann die Energieverteileinrichtung elektrische Bauelemente wie beispielsweise Dioden, Diacs, Triacs, Transistoren, Kondensator, Widerstände, oder Thyristoren umfassen.The device also includes at least one energy distribution device for distributing the energy provided by the charging station. The at least one energy distribution device can in particular distribute electrical energy provided by the charging station at the input-side interface to the multiplicity of output-side interfaces. The energy distribution device can be connected to the input-side interface in particular via an input-side part of the connecting cable and to each of the plurality of output-side interfaces via output-side parts of the connecting cable, in particular in such a way that electrical energy can be transmitted from the charging station via the energy distribution device to the energy storage devices connected to the device can be transferred. The energy distribution device can include a (mains) filter to improve electromagnetic compatibility, for example designed as or including a low-pass filter, with this may comprise a capacitor or an inductor. Furthermore, the energy distribution device can include electrical components such as diodes, diacs, triacs, transistors, capacitors, resistors, or thyristors.

Aber auch andere Komponenten der Vorrichtung, wie beispielsweise das mindestens eine Verbindungskabel oder eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, können die genannten elektrischen Bauelemente umfassen oder ausbilden.However, other components of the device, such as the at least one connecting cable or a control and/or evaluation device, can also include or form the electrical components mentioned.

Vorzugsweise umfasst die Energieverteileinrichtung mindestens einen Stromrichter. Dieser kann zur Umwandlung einer durch die Ladestation bereitgestellten elektrischen Stromart in eine andere Stromart, insbesondere eine solche Stromart, die der durch die Energiespeichereinrichtung aufnehmbaren Stromart entspricht, dienen. Allerdings kann der Stromrichter auch als Aufwärts- und/oder Abwärtswandler ausgebildet sein.The energy distribution device preferably comprises at least one power converter. This can be used to convert a type of electrical current provided by the charging station into another type of current, in particular a type of current that corresponds to the type of current that can be absorbed by the energy storage device. However, the power converter can also be in the form of a step-up and/or step-down converter.

Der Stromrichter kann als Single Input Multiple Output Stromrichter ausgebildet sein, so dass die an der eingangsseitigen Schnittstelle bereitgestellte elektrische Energie an der Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen bereitgestellt werden kann. Auch kann der Stromrichter einen Transformator umfassen oder als ein solcher ausgebildet sein, wobei der Transformator eine Primärwicklung und mehrere Sekundärwicklungen aufweisen kann. Wandelt der Stromrichter eine bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung um, so ist er als Wechselrichter ausgebildet. Im umgekehrten Fall ist er als Gleichrichter ausgebildet. Weiter kann mittels des Stromrichters auch eine angelegte Spannung und/oder (Wechselstrom)Frequenz und/oder Amplitude geändert werden. Es ist auch denkbar, dass die Energieverteileinrichtung mehrere Stromrichter umfasst, die unterschiedliche Stromarten wandeln können, sodass die Vorrichtung mit unterschiedlichen Ladestationen und/oder Energiespeichereinrichtungen kompatibel ist. Auch vorstellbar ist, dass die Vorrichtung mehrere Stromrichter umfasst, wobei jede ausgangsseitige Schnittstelle über einen Stromrichter mit der eingangsseitigen Schnittstelle verbunden ist. Es ist möglich, dass genau eine oder aber mehrere ausgangsseitige Schnittstellen mit genau einem dieser mehreren Stromrichter verbunden ist/sind.The power converter can be in the form of a single input multiple output power converter, so that the electrical energy provided at the input-side interface can be provided at the multiplicity of output-side interfaces. The power converter can also include a transformer or be designed as such, it being possible for the transformer to have a primary winding and a plurality of secondary windings. If the power converter converts a provided DC voltage into an AC voltage, it is designed as an inverter. In the opposite case, it is designed as a rectifier. Furthermore, an applied voltage and/or (alternating current) frequency and/or amplitude can also be changed by means of the power converter. It is also conceivable that the energy distribution device includes a number of converters that can convert different types of current, so that the device is compatible with different charging stations and/or energy storage devices. It is also conceivable for the device to include a plurality of power converters, with each output-side interface being connected to the input-side interface via a power converter. It is possible that precisely one or several output-side interfaces is/are connected to precisely one of these several power converters.

Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Energieübertragung und -verteilung. Die Steuereinrichtung dient insbesondere zur Steuerung der Verteilung der elektrischen Energie. Hierzu kann die Steuereinrichtung einen Betrieb der Energieverteileinrichtung, insbesondere des mindestens einen Stromrichters, steuern. Beispielsweise kann der Betrieb von Bau- bzw. Schaltelementen des/der Stromrichter gesteuert werden.Furthermore, the device comprises at least one control device for controlling the energy transmission and distribution. The control device serves in particular to control the distribution of the electrical energy. To this end, the control device can control operation of the energy distribution device, in particular the at least one power converter. For example, the operation of components or switching elements of the converter(s) can be controlled.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung mit der Energieverteilereinrichtung und den eingangs- und ausgangsseitigen Schnittstellen zur Signalübertragung verbunden. Hierbei kann das mindestens eine Verbindungskabel, insbesondere zwischen Bauelementen der Vorrichtung, zur Signalübertragung dienen, wobei die Steuereinrichtung elektrische Signale zur Steuerung der Energieübertragung und/oder -verteilung erzeugen kann. Die Steuereinrichtung kann mindestens einen Mikroprozessor oder mindestens eine integrierte Schaltung umfassen oder als solche(r) ausgebildet sein.In particular, the control device is connected to the energy distribution device and the input and output interfaces for signal transmission. In this case, the at least one connecting cable, in particular between components of the device, can be used for signal transmission, with the control device being able to generate electrical signals for controlling the energy transmission and/or distribution. The control device can comprise at least one microprocessor or at least one integrated circuit or be designed as such.

Weiter kann die Steuereinrichtung Teil eines Managementsystems, insbesondere eines Batteriemanagementsystems, sein, welches eine Überwachung, Regelung und Steuerung eines Ladevorgangs ausführt. Insbesondere kann die Steuereinrichtung einen Lademodus einer Energiespeichereinrichtung und/oder Lademodi von Energiespeichereinrichtungen steuern. So kann mindestens eine an die Vorrichtung angeschlossene Energiespeichereinrichtung in vorteilhafter Weise vor insbesondere Tiefenentladung, Überladung und/oder Überhitzung geschützt werden.Furthermore, the control device can be part of a management system, in particular a battery management system, which monitors, regulates and controls a charging process. In particular, the control device can control a charging mode of an energy storage device and/or charging modes of energy storage devices. In this way, at least one energy storage device connected to the device can advantageously be protected against, in particular, deep discharge, overcharging and/or overheating.

Die Anordnung von Energieverteileinrichtung und Steuereinrichtung ist so gewählt, dass eine durch die Ladestation bereitstellbare elektrische Energie bzw. Leistung derart auf die mit der Vorrichtung verbundenen Energiespeichereinrichtungen verteilt werden kann, dass ein sicheres und vorzugsweise zeiteffizientes und energetisch effizientes Übertragen von elektrischer Energie von der Ladestation an die Energiespeichereinrichtungen ermöglicht ist.The arrangement of the energy distribution device and control device is selected such that electrical energy or power that can be provided by the charging station can be distributed to the energy storage devices connected to the device in such a way that electrical energy can be transmitted safely and preferably in a time-efficient and energetically efficient manner from the charging station the energy storage devices is enabled.

Eine Ladestation bzw. eine Schnittstellenaufnahme einer Ladestation und die Leiterkontakte der eingangsseitigen Schnittstelle können beispielsweise nach dem Typ-1 oder Typ-2-Standard ausgebildet. In einem solchen Fall kann die Ladestation zwischen Steuerkontakt und dem Schutzkontakt ein pulsweitenmodulierbares Spannungssignal zur Signalübertragung zwischen Ladestation und Vorrichtung anlegen, welches beispielsweise einen Amplitudenbereich zwischen ±12 V (±0,6 V) aufweisen kann. Ist die Vorrichtung an eine Ladestation angeschlossen, so kann dieses Spannungssignal, z.B. in Form eines Rechteckspannungssignals, über einen ersten Widerstand, beispielsweise einen 1-kΩ Widerstand, der Ladestation und/oder der Vorrichtung abfallen. Eine Frequenz des Spannungssignals kann 1 kHz betragen, beispielsweise eine 1-kHz-Rechteckspannung, angelegt werden, wobei der Signalbereich zwischen ±12 V (±0,6 V) liegen kann. Vorrichtungsseitig kann eine elektrische Verbindung zwischen Steuerkontakt und Schutzkontakt durch einen weiteren, insbesondere einstellbaren, Widerstand der Vorrichtung, der vorzugsweise mit einer Diode in Serie geschaltet ist, hergestellt werden. Der einstellbare Widerstand kann insbesondere zwei parallel geschaltete Widerstände, mit beispielsweise 2,74 kΩ und 1,3 kΩ, umfassen, wobei einer der beiden Widerstände durch Betätigen eines Trennelement in den Stromkreislauf eingebunden werden kann, wodurch sich ein Gesamtwiderstand entsprechend verändert. Eine Einstellung des einstellbaren Widerstands kann beispielsweise mittels der Steuereinrichtung vorgenommen werden. Die Ladestation kann an die Vorrichtung mittels einer Pulsweitenmodulation der Rechteckspannung den maximalen Strom, der von der Ladestation bereitgestellt werden kann, kommunizieren, wobei verschiedene Pulsweiten verschiedene maximale Ströme repräsentieren. Hierzu kann die Vorrichtung mindestens eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Pulsweite und/oder Spannung und/oder Stromstärke umfassen, wobei die Bestimmungseinrichtung beispielsweise Teil der Steuereinrichtung ist.A charging station or an interface receptacle of a charging station and the conductor contacts of the input-side interface can be designed according to the type 1 or type 2 standard, for example. In such a case, the charging station can apply a pulse width modulated voltage signal between the control contact and the protective contact for signal transmission between the charging station and the device, which can have an amplitude range between ±12 V (±0.6 V), for example. If the device is connected to a charging station, this voltage signal, for example in the form of a square-wave voltage signal, can drop across a first resistor, for example a 1 kΩ resistor, of the charging station and/or the device. A frequency of the voltage signal can be 1 kHz, for example a 1 kHz square-wave voltage, where the signal range can be between ±12 V (±0.6 V). On the device side, an electrical connection between control Contact and protective contact are produced by a further, in particular adjustable, resistor of the device, which is preferably connected in series with a diode. The adjustable resistor can in particular include two resistors connected in parallel, for example 2.74 kΩ and 1.3 kΩ, one of the two resistors being able to be integrated into the current circuit by actuating a separating element, as a result of which a total resistance changes accordingly. The adjustable resistance can be set, for example, by means of the control device. The charging station can communicate the maximum current that can be provided by the charging station to the device by means of a pulse width modulation of the square-wave voltage, with different pulse widths representing different maximum currents. For this purpose, the device can comprise at least one determination device for determining the pulse width and/or voltage and/or current intensity, the determination device being part of the control device, for example.

Die Vorrichtung kann ihrerseits über eine Einstellung des Widerstandswerts des weiteren Widerstands und einer damit verbundenen Änderung des Spannungsabfalls an dem ersten Widerstand mit der Ladestation kommunizieren. Diese Einstellung kann durch die Steuereinrichtung gesteuert werden. So kann die Vorrichtung der Ladestation mitteilen, welchen aktuellen Energiebedarf die Vorrichtung hat bzw. welche Energiemenge angefordert wird. Der aktuelle Energiebedarf wird insbesondere durch die Steuereinrichtung bestimmt und ist insbesondere abhängig von Anzahl an Energiespeichereinrichtungen, die mit der Vorrichtung verbunden sind.For its part, the device can communicate with the charging station via a setting of the resistance value of the further resistor and an associated change in the voltage drop across the first resistor. This setting can be controlled by the controller. In this way, the device can tell the charging station what current energy requirement the device has or what amount of energy is being requested. The current energy requirement is determined in particular by the control device and is particularly dependent on the number of energy storage devices that are connected to the device.

Sofern ein Energiebedarf der angeschlossen Energiespeichereinrichtung die eingangsseitig bereitgestellte Energie bzw. Leistung unterschreitet, kann die Vorrichtung, insbesondere die Steuereinrichtung, die elektrische Leistung beispielsweise mit Hilfe eines Pulsweitenmodulationssignals drosseln, wobei das Pulsweitenmodulationssignal durch die Steuerungseinrichtung erzeugt und mittels des Verbindungskabels und der mit der Ladestation gekoppelten Schnittstelle an die Ladestation übertragen werden kann.If the energy requirement of the connected energy storage device falls below the energy or power provided on the input side, the device, in particular the control device, can throttle the electrical power, for example with the aid of a pulse width modulation signal, the pulse width modulation signal being generated by the control device and using the connecting cable and the device coupled to the charging station Interface can be transferred to the charging station.

Denkbar ist auch, dass die Vorrichtung Verriegelungsmittel zum Verriegeln und Entriegeln einer Kopplung der eingangs- und/oder ausgangsseitigen Schnittstellen mit einer Ladestation und/oder Energiespeichereinrichtung bzw. Elektro-Kleinfahrzeug umfasst. So kann in vorteilhafter Weise ein nicht bestimmungsgemäßes Entkoppeln der Vorrichtung von der Ladestation und/oder der Vorrichtung von einer Energiespeichereinrichtung unterbunden werden. Auch können die Verriegelungsmittel derart ausgebildet sein, dass ein Entriegeln oder Entkoppeln bei Auftreten eines Stromausfalls erfolgt. Die Verriegelungsmittel können insbesondere in den eingangs- und/oder ausgangsseitigen Schnittstellen ausgebildet sein, beispielsweise als ein oder mehrere elektromechanische(r) Aktor(en), insbesondere zur Bewegung von Verriegelungsstiften, umfassen. Diese Verriegelungsmittel können, insbesondere ausschließlich, in einem gekoppelten und unverriegelten Zustand derart angesteuert werden, dass die mechanische Verbindung zwischen Schnittstelle und Schnittstellenaufnahme verriegelt wird, wobei im verriegelten Zustand ein Lösen der Verbindung nicht möglich ist. In einem gekoppelten und verriegelten Zustand können die Verriegelungsmittel derart angesteuert werden, dass die mechanische Verbindung zwischen Schnittstelle und Schnittstellenaufnahme entriegelt wird, wobei im verriegelten Zustand ein Lösen der Verbindung möglich ist. Diese Entriegelung kann insbesondere erfolgen, wenn die Verriegelungsmittel stromlos geschaltet sind/werden, was die Entriegelung bei einem Stromausfall gewährleistet. So lässt sich insbesondere ein Beschädigen der Schnittstellen auf Grund von Schaltfunken unterbinden. Auch ein Diebstahl der Vorrichtung oder der an die Vorrichtung angeschlossener Energiespeichereinrichtungen ist somit erschwert.It is also conceivable that the device comprises locking means for locking and unlocking a coupling of the input and/or output-side interfaces to a charging station and/or energy storage device or small electric vehicle. In this way, an improper decoupling of the device from the charging station and/or the device from an energy storage device can advantageously be prevented. The locking means can also be designed in such a way that unlocking or decoupling takes place when a power failure occurs. The locking means can be formed in particular in the input and/or output-side interfaces, for example as one or more electromechanical actuator(s), in particular for moving locking pins. These locking means can be controlled, in particular exclusively, in a coupled and unlocked state in such a way that the mechanical connection between the interface and the interface receptacle is locked, it being impossible for the connection to be released in the locked state. In a coupled and locked state, the locking means can be controlled in such a way that the mechanical connection between the interface and the interface receptacle is unlocked, it being possible for the connection to be released in the locked state. This unlocking can take place in particular when the locking means are/are de-energized, which ensures unlocking in the event of a power failure. In particular, damage to the interfaces due to switching sparks can be prevented in this way. This also makes it more difficult for the device or the energy storage devices connected to the device to be stolen.

Auch vorstellbar ist, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, wobei in einem von dem Gehäuse ausgebildeten Innenvolumen elektrische Bauelemente, insbesondere die Bauelemente der Energieverteil- und Steuereinrichtung oder ein Teil dieser Bauelemente, angeordnet sein können. Die eingangs- und ausgangsseitigen Schnittstellen sind dabei vorzugsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet und mittels des mindestens einen Verbindungskabels bzw. verschiedener Teile des Verbindungskabels mit dem Gehäuse verbunden. Das mindestens eine Verbindungskabel ist dabei vorzugweise zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses, also einer das Gehäuse umgebenden Umgebung, angeordnet. Übergänge, bzw. Gehäuseschnittstellen, des mindestens einen Verbindungskabels von einer das Gehäuse umgebenden Umgebung in das Gehäuse, oder umgekehrt, können beispielsweise durch flexible Gummidichtungen ein Eindringen von Feuchtigkeit reduzieren. Auch vorstellbar ist, dass das Gehäuse eine abschirmende Wirkung bezüglich elektromagnetischer Strahlung aufweist. Beispielsweise, um Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen. Auch vorstellbar ist, dass das Gehäuse als Wärmesenke oder Wärmeableiter fungiert, d.h. dass das Gehäuse beispielsweise eine solche Wärmeleitfähigkeit aufweisen kann, dass die von im Gehäuse angeordneten elektrischen Bauelementen abgegebene Wärme in vorteilhafter Weise abgeführt werden kann. Das Gehäuse kann aus einem witterungsbeständigen und gegen das Eindringen von Feuchtigkeit ausgebildeten Material wie Polyethylen hergestellt sein. It is also conceivable for the device to have a housing, in which case electrical components, in particular the components of the energy distribution and control device or a part of these components, can be arranged in an interior volume formed by the housing. The interfaces on the input and output sides are preferably arranged outside the housing and are connected to the housing by means of the at least one connecting cable or various parts of the connecting cable. The at least one connecting cable is preferably arranged at least partially outside the housing, ie in an environment surrounding the housing. Transitions, or housing interfaces, of the at least one connecting cable from an environment surrounding the housing into the housing, or vice versa, can reduce the ingress of moisture, for example by means of flexible rubber seals. It is also conceivable that the housing has a shielding effect with regard to electromagnetic radiation. For example, to comply with electromagnetic compatibility regulations. It is also conceivable that the housing acts as a heat sink or heat dissipator, ie that the housing can have such a thermal conductivity, for example, that the heat given off by electrical components arranged in the housing can be dissipated in an advantageous manner. The housing can be made of a weather-resistant and ingress resistant be made of moisture-evolving material such as polyethylene.

Insbesondere kann die Vorrichtung mobil oder portabel sein, das heißt sie ist vorzugsweise lösbar mit der Infrastruktur bzw. einer Ladestation und/oder einer Energiespeichereinrichtung verbunden. Vorzugweise kann die Vorrichtung durch einen Nutzer transportiert werden, insbesondere von einer Ladestation zu einer anderen Ladestation. So kann die Portabilität der Vorrichtung erhöht werden.In particular, the device can be mobile or portable, ie it is preferably detachably connected to the infrastructure or a charging station and/or an energy storage device. The device can preferably be transported by a user, in particular from one charging station to another charging station. In this way, the portability of the device can be increased.

Weiter ist vorstellbar, dass Energiespeichereinrichtungen, die während einer Kopplung mit der Vorrichtung nicht an oder in einem Elektro-Kleinfahrzeug angeordnet sind, also insbesondere austauschbar sind, in einer Lagereinrichtung angeordnet sind, wobei die Vorrichtung die Lagereinrichtung umfassen kann. So lassen sich die Energiespeichereinrichtungen in vorteilhafter Weise vor Diebstahl schützen. Weiter kann die gesamte Vorrichtung und/oder die Lagereinrichtung auch an einer Ladestation befestigt werden, beispielsweise mittels Gurten oder anderen Befestigungsmitteln, wobei die ausgangsseitigen Schnittstellen oder ein Teil dieser Schnittstellen in zur Aufnahme von Energiespeichereinrichtungen vorgesehenen Lagerstellen angeordnet sind. Die Lagereinrichtung kann insbesondere als Regal ausgebildet sein. Durch die Lagereinrichtung können die in der Lagereinrichtung angeordneten Energiespeichereinrichtungen in vorteilhafter Weise vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit geschützt werden. Weiter verbessert die Aufteilung der Lagereinrichtung in eine Vielzahl von Lagerstellen eine Zugänglichkeit der Energiespeichereinrichtung für Nutzer der Vorrichtung in vorteilhafter Weise erhöht.It is also conceivable that energy storage devices which are not arranged on or in a small electric vehicle during coupling to the device, ie which are in particular interchangeable, are arranged in a storage device, with the device being able to include the storage device. The energy storage devices can thus be protected against theft in an advantageous manner. Furthermore, the entire device and/or the storage device can also be fastened to a charging station, for example by means of belts or other fastening means, with the interfaces on the output side or some of these interfaces being arranged in storage locations provided for receiving energy storage devices. The storage facility can be designed in particular as a shelf. The storage device can advantageously protect the energy storage devices arranged in the storage device from external influences such as moisture. Furthermore, the division of the storage device into a large number of storage locations improves accessibility of the energy storage device for users of the device in an advantageous manner.

Vorzugsweise können die Energiespeichereinrichtungen, insbesondere mittels der Lagereinrichtung, bzw. die Elektro-Kleinfahrzeuge in vorteilhafter Weise auf einem Parkplatz oder Gehweg ordentlich und platzsparend angeordnet werden und für den Ladeprozess an die jeweiligen ausgangsseitigen Schnittstellen angeschlossen werden.Preferably, the energy storage devices, in particular by means of the storage device, or the small electric vehicles can be arranged in an advantageous manner in a parking lot or sidewalk in an orderly and space-saving manner and can be connected to the respective output-side interfaces for the charging process.

Weiter ist vorstellbar, dass die Vorrichtung mindestens ein Trennelement, wie beispielsweise einen elektrischen Schalter, zum Trennen einer elektrischen Verbindung bei der Energieübertragung zwischen der eingangsseitigen Schnittstelle und genau einer, mehr als einer, vorzugsweise aber allen, ausgangsseitigen Schnittstelle(n) umfasst. Das mindestens eine Trennelement kann derart in der Vorrichtung, vorzugsweise als Teil eines elektrischen Leiters, angeordnet sein, dass ein Stromkreis oder ein Teil eines Stromkreises geschlossen und/oder geöffnet werden kann. Das mindestens eine Trennelement kann eine galvanische Trennung zur Potentialtrennung umfassen oder als solche ausgebildet sein. Das mindestens eine Trennelement bzw. dessen Zustand (geschlossen, geöffnet) kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung gesteuert werden. Auch ist vorstellbar, dass das Trennelement als, insbesondere manuell betätigbarer, Schalter ausgebildet ist und insbesondere an einer Außenseite eines Gehäuses der Vorrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann ein solcher Schalter von einem Nutzer als Not-Aus-Schalter betätigt werden, um eine Energieübertragung zu unterbrechen. Mittels der Trennelemente kann sich insbesondere eine Anzahl von Schnittstellen variabel anpassen lassen, beispielsweise weil nicht benötigte Schnittstellen bzw. Verbindungskabel von der Vorrichtung trennbar sind.It is also conceivable that the device comprises at least one separating element, such as an electrical switch, for separating an electrical connection during energy transmission between the input-side interface and precisely one, more than one, but preferably all, output-side interface(s). The at least one separating element can be arranged in the device, preferably as part of an electrical conductor, in such a way that an electric circuit or a part of an electric circuit can be closed and/or opened. The at least one separating element can include a galvanic isolation for potential isolation or be designed as such. The at least one separating element or its state (closed, open) can be controlled by the control device, for example. It is also conceivable that the separating element is designed as a switch, in particular a switch that can be actuated manually, and is arranged in particular on an outside of a housing of the device. For example, such a switch can be actuated by a user as an emergency stop switch in order to interrupt energy transmission. In particular, a number of interfaces can be variably adjusted by means of the separating elements, for example because interfaces or connecting cables that are not required can be separated from the device.

Es ist möglich, dass ein Trennelement in einem eingangsseitigen Teil des Verbindungskabels angeordnet ist. Alternativ oder kumulativ kann ein Trennelement in jedem ausgangsseitigen Teil des Verbindungskabels angeordnet sein.It is possible that a separator is arranged in an input-side part of the connection cable. Alternatively or cumulatively, a separating element can be arranged in each output-side part of the connecting cable.

Insbesondere kann ein Trennelement automatisch die elektrische Verbindung zwischen der Vorrichtung und einer Energiespeichereinrichtung trennen, sobald eine bestimmte Energiemenge an diese Energiespeichereinrichtung übertragen wurde und/oder diese einen vorbestimmten Ladezustand erreicht hat. So kann in vorteilhafter Weise ein Überladen einer Energiespeichereinrichtung verhindert werden. Ein Ansteuern des Trennelements kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung erfolgen.In particular, a separating element can automatically disconnect the electrical connection between the device and an energy storage device as soon as a certain amount of energy has been transferred to this energy storage device and/or it has reached a predetermined charging state. Overcharging of an energy storage device can thus be prevented in an advantageous manner. The separating element can be controlled by the control device, for example.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise ein schnelles und flexibles Aufladen der Energiespeichereinrichtungen mehrerer Elektro-Kleinfahrzeuge, insbesondere kann der Transportweg und die Transportzeit zu einer Ladestation im Vergleich zu einem Transport zu einer zentralen Ladestation, beispielsweise in einer Lagerhalle, verringert werden. Auch kann in vorteilhafter Weise eine vorhandene Ladestation-Infrastruktur genutzt werden, was, insbesondere für Sharing-Service-Anbieter, erhebliche technische und wirtschaftliche Vorteile bezüglich des Aufladens von Elektro-Kleinfahrzeugen bietet.The device described advantageously enables the energy storage devices of several small electric vehicles to be charged quickly and flexibly, in particular the transport distance and transport time to a charging station can be reduced compared to transport to a central charging station, for example in a warehouse. An existing charging station infrastructure can also be used in an advantageous manner, which offers considerable technical and economic advantages with regard to the charging of small electric vehicles, in particular for sharing service providers.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei ausgangsseitige Schnittstellen, wobei die mindestens zwei Schnittstellen gleichartige Schnittstelleneigenschaften aufweisen. Insbesondere können die Schnittstellen gleichartig ausgebildet sein. Schnittstelleneigenschaften bezeichnen insbesondere die Anzahl von Leiterkontakten und/oder die äußere Gestalt der Schnittstelle bzw. des Gehäuses der Schnittstelle. Gleichartig sind Schnittstelleneigenschaften zwischen einer ersten und einer weiteren Schnittstelle insbesondere dann, wenn die Anzahl von Leiterkontakten der ersten und der weiteren Schnittstelle gleich ist und/oder die Gestalt der ersten und weiteren Schnittstelle eine derartige ist, dass die erste und die weitere Schnittstelle lösbar und wiederholbar in bestimmungsgemäßer Weise mit derselben Schnittstellenaufnahme gekoppelt werden können. So lassen sich in vorteilhafter Weise mindestens zwei Energiespeichereinrichtungen mit der Vorrichtung verbinden, wobei die mindestens zwei Energiespeichereinrichtungen oder die Fahrzeuge mit diesen Energiespeichereinrichtungen.In a further embodiment, the device comprises at least two output-side interfaces, the at least two interfaces having interface properties of the same type. In particular, the interfaces can be designed in the same way. Interface properties designate in particular the number of conductor contacts and/or the external shape of the interface or of the housing of the interface. Interface properties between a first and a further interface are of the same type, in particular when the number of conductor contacts of the first and the further interface is the same and/or the shape of the first and second interface is the same ren interface is such that the first and the further interface can be detachably and repeatedly coupled in the intended manner with the same interface receptacle. In this way, at least two energy storage devices can advantageously be connected to the device, with the at least two energy storage devices or the vehicles having these energy storage devices.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine erste Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen und mindestens eine weitere Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen, wobei die Schnittstelleneigenschaften der Schnittstellen der jeweiligen Menge gleichartig sind und die Schnittstelleneigenschaften verschiedener Mengen voneinander verschieden sind, wobei die erste und/oder die weitere Menge mindestens zwei Schnittstellen umfasst. So kann eine erste Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen vorzugsweise derartige erste Schnittstelleneigenschaften aufweisen, dass sie mit einer ersten Art einer Schnittstellenaufnahme einer Energiespeichereinrichtung oder eines Elektro-Kleinfahrzeugs verbunden werden kann. Die mindestens eine weitere Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen kann hierbei derartige weitere Schnittstelleneigenschaften aufweisen, dass sie mit einer weiteren Art von Schnittstellenaufnahme einer Energiespeichereinrichtung oder eines Elektro-Kleinfahrzeugs verbunden werden kann, wobei die erste Art von der weiteren Art verschieden ist. Vorzugsweise weisen die Schnittstellen der ersten Menge Schnittstelleneigenschaften von männlichen Steckverbindern auf und die Schnittstellen der weiteren Menge Schnittstelleigenschaften von weiblichen Steckverbindern/dosen auf. Dies ist vorteilhaft, da die Vorrichtung so mit weiteren, insbesondere verschiedenen, Arten von Schnittstellenaufnahmen verbunden werden kann.In a further embodiment, the device comprises a first set of interfaces on the output side and at least one further set of interfaces on the output side, the interface properties of the interfaces of the respective set being of the same type and the interface properties of different sets being different from one another, the first and/or the further set includes at least two interfaces. A first set of interfaces on the output side can preferably have such first interface properties that they can be connected to a first type of interface receptacle of an energy storage device or a small electric vehicle. The at least one additional set of interfaces on the output side can have additional interface properties such that they can be connected to an additional type of interface receptacle of an energy storage device or a small electric vehicle, the first type being different from the other type. Preferably, the interfaces of the first set have interface properties of male connectors and the interfaces of the further set have interface properties of female connectors/sockets. This is advantageous since the device can thus be connected to other, in particular different, types of interface receptacles.

Es ist beispielsweise vorstellbar, dass die erste Menge mindestens 30 ausgangsseitige Schnittstellen umfasst, die vorzugsweise männliche Schnittstelleneigenschaften aufweisen, wobei die weitere Menge mindestens 10 ausgangsseitige Schnittstellen umfasst, die weibliche Schnittstelleneigenschaften aufweisen. Diese Anzahlen können jedoch auch anwendungsabhängig variieren und von den angegebenen Werten verschieden sein.It is conceivable, for example, that the first set comprises at least 30 downstream interfaces that preferably have male interface characteristics, with the further set comprising at least 10 downstream interfaces that have female interface characteristics. However, these numbers can also vary depending on the application and can differ from the specified values.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine eingangsseitige Schnittstelle mindestens einen Anschluss bzw. Anschlussmittel zur Energieübertragung und mindestens einen Anschluss bzw. Anschlussmittel zur Signalübertragung. Über den mindestens einen Anschluss zur Energieübertragung kann ein Strom zum Laden mindestens einer Energiespeichereinrichtung in vorteilhafter Weise übertragen werden. Dieser Anschluss kann als Leiterkontakt der Schnittstelle ausgebildet sein. Über den mindestens einen Anschluss zur Signalübertragung kann ein Signal, insbesondere ein Kommunikationssignal, übertragen werden, insbesondere zur Steuereinrichtung, Energieverteileinrichtung oder zu einer Energiespeichereinrichtung oder umgekehrt. Der mindestens eine Anschluss zu Signalübertragung kann ein Leiterkontakt sein, der zur Signalübertragung von der Ladestation an die Vorrichtung, vorzugsweise zur Signalübertragung an die Steuereinrichtung, vorgesehen ist. Die Ladestation kann der Vorrichtung so eine Information über durch die Ladestation bereitstellbare elektrische Energie, Spannung, Stromstärke und/oder Leistung mitteilen. Auch eine Signalübertragung von der Vorrichtung an die Ladestation ist denkbar, beispielsweise um der Ladestation einen aktuellen Energiebedarf, insbesondere der angeschlossenen Energiespeichereinrichtung(en), mitzuteilen. Auch ist durch einen separaten Anschluss zur Energie- und einen separaten Anschluss zur Signalübertragung das Risiko für eine nicht bestimmungsgemäße Übertragung einer elektrischen Energie bzw. eines Signals reduziert, da nicht nur ein Anschluss zur Übertragung bereit steht.In a further embodiment, the at least one input-side interface comprises at least one connection or connection means for energy transmission and at least one connection or connection means for signal transmission. A current for charging at least one energy storage device can advantageously be transmitted via the at least one connection for energy transmission. This connection can be designed as a conductor contact of the interface. A signal, in particular a communication signal, can be transmitted via the at least one connection for signal transmission, in particular to the control device, energy distribution device or to an energy storage device or vice versa. The at least one connection for signal transmission can be a conductor contact, which is provided for signal transmission from the charging station to the device, preferably for signal transmission to the control device. The charging station can thus provide the device with information about electrical energy, voltage, current intensity and/or power that can be provided by the charging station. A signal transmission from the device to the charging station is also conceivable, for example in order to inform the charging station of a current energy requirement, in particular of the connected energy storage device(s). A separate connection for energy transmission and a separate connection for signal transmission also reduces the risk of improper transmission of electrical energy or a signal, since not just one connection is available for transmission.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kommunikationseinrichtung zur Übertragung von Informationen zwischen der Vorrichtung und einer vorrichtungsexternen Einrichtung auf. Die Kommunikationseinrichtung kann Signale, insbesondere Daten, senden und empfangen. Die Signalübertragung kann gemäß vorbestimmter Sende- und Empfangsprotokolle erfolgen, wobei z.B. eine Verschlüsselung der zu übermittelnden Signale, sowie die Steuerung eines entsprechenden Übertragungsmoduls durch einen Mikrocontroller erfolgen kann, wobei die Kommunikationseinrichtung das Übertragungsmodul und/oder den Mikrocontroller umfassen kann. Eine Signalübertragung mittels der Kommunikationseinrichtung kann sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen. Insbesondere kann die Kommunikationseinrichtung eine Antenne zur Funkübertragung, vorzugsweise zur Kommunikation mit einer Servereinrichtung des Internets und/oder dem Internet der Dinge, aufweisen. Auch vorstellbar ist, dass die Kommunikationseinrichtung Signale an eine vorrichtungsexterne Einrichtung sendet, wobei die vorrichtungsexterne Einrichtung die empfangen Daten visualisiert. Eine Software zur Installation auf einer vorrichtungsexternen Einrichtung, beispielsweise einem Mobiltelefon bzw. Smartphone, kann durch die Vorrichtung bereitgestellt werden. Eine solche Software kann insbesondere zur Kommunikation mit der vorrichtungsexternen Einrichtung und/oder zur Steuerung der Vorrichtung von der vorrichtungsexternen Einrichtung aus dienen.In a further embodiment, the device has a communication device for the transmission of information between the device and a device external to the device. The communication device can send and receive signals, in particular data. The signals can be transmitted in accordance with predetermined transmission and reception protocols, in which case, for example, the signals to be transmitted can be encrypted and a corresponding transmission module can be controlled by a microcontroller, in which case the communication device can include the transmission module and/or the microcontroller. A signal transmission by means of the communication device can take place both wired and wireless. In particular, the communication device can have an antenna for radio transmission, preferably for communication with a server device of the Internet and/or the Internet of Things. It is also conceivable for the communication device to send signals to a device external to the device, with the device external device visualizing the received data. The device can provide software for installation on a device external to the device, for example a cell phone or smartphone. Such software can be used in particular for communication with the device-external device and/or for controlling the device from the device-external device.

Weiter kann die Vorrichtung eine Positionsbestimmungseinrichtung umfassen, beispielsweise einen GNSS-Empfänger, so dass mittels der Positionsbestimmungseinrichtung eine Positionsermittlung der Vorrichtung, beispielsweise bei Diebstahl, mittels GNSS ermöglicht ist. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann so mit der Kommunikationseinrichtung oder anderen Komponenten der Vorrichtung verbunden sein, über Signalverbindungsmittel eine Position der Vorrichtung an eine vorrichtungsexterne Einrichtung übertragen werden kann.The device can also include a position determination device, for example a GNSS receiver, so that the position determination device can be used to determine the position of the device, for example in the event of theft, using GNSS. The position determination device can be connected to the communication device or other components of the device in such a way that a position of the device can be transmitted to a device external to the device via signal connection means.

Auch vorstellbar ist, dass die die Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung ausbildet oder umfasst, wobei die Anzeigeeinrichtung an einer Außenseite eines Gehäuses der Vorrichtung angebracht sein kann. Vorzugsweise können somit Informationen, insbesondere visuell, an einen Nutzer, der die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise visuell erfasst, übermittelt werden. Eine Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise als ein in einem Gehäuse der Vorrichtung angeordneter Bildschirm, z.B. ein LCD-Display, ausgebildet sein.It is also conceivable that the device forms or includes a display device, it being possible for the display device to be attached to an outside of a housing of the device. Information can thus preferably be transmitted, in particular visually, to a user who preferably grasps the display device visually. A display device can be designed, for example, as a screen arranged in a housing of the device, e.g. an LCD display.

Weiter ist vorstellbar, dass die Vorrichtung eine Eingabeeinrichtung ausbildet oder umfasst, wobei die Eingabeeinrichtung an einer Außenseite eines Gehäuses der Vorrichtung angebracht sein kann. Die Eingabeeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass ein Nutzer und/oder eine vorrichtungsexterne Einrichtung Informationen an die Vorrichtung, insbesondere die Steuereinrichtung, übermitteln kann.It is also conceivable that the device forms or includes an input device, wherein the input device can be attached to an outside of a housing of the device. The input device can be designed in such a way that a user and/or a device external to the device can transmit information to the device, in particular the control device.

So können in vorteilhafter Weise Informationen mit einer vorrichtungsexternen Einrichtung bzw. einem oder mehreren Nutzern ausgetauscht werden. Beispielsweise ist denkbar, dass Informationen über eine mittels einer ausgangsseitigen Schnittstelle übertragene Energiemenge von der Steuereinrichtung erfasst und mittels der Kommunikationseinrichtung an eine vorrichtungsexterne Einrichtung, z.B. eine Servereinrichtung, aber auch an ein, insbesondere mobiles, Endgerät, übermittelbar ist. In this way, information can advantageously be exchanged with a device external to the device or with one or more users. For example, it is conceivable that information about an amount of energy transmitted by means of an output-side interface is recorded by the control device and can be transmitted by means of the communication device to a device external to the device, e.g. a server device, but also to a terminal device, in particular a mobile one.

Auch ist vorstellbar, dass der Vorrichtung eine benötigte Energiemenge mittels der Kommunikationseinrichtung von einer vorrichtungsexternen Einrichtung mitgeteilt wird. Aber auch anderen Informationen sind zwischen der Vorrichtung und einer vorrichtungsexternen Einrichtung übermittelbar.It is also conceivable for the device to be informed of a required amount of energy by means of the communication device from a device external to the device. However, other information can also be transmitted between the device and a device external to the device.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens eine Detektionseinrichtung zur Detektion einer, beispielsweise durch eine Ladestation, bereitstellbaren Stromstärke und/oder Leistung auf. Alternativ oder kumulativ dient die Detektionseinrichtung oder mindestens eine weitere Detektionseinrichtung der Vorrichtung zur Detektion eines Stromstärke- und/oder eines Leistungsbedarfs von an die Vorrichtung angeschlossener und/oder anzuschließender Energiespeichereinrichtungen. Der Stromstärke- und/oder Leistungsbedarf kann insbesondere eine maximale zulässige Stromstärke bzw. eine maximal zulässige Leistung sein, die zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung eingestellt werden darf. Insbesondere können verschiedene Ladestationen jeweils ein individuelles Stromstärke- bzw. Leistungsangebot und/oder jede Energiespeichereinrichtung einen individuellen Stromstärke- und/oder Leistungsbedarf aufweisen, die/der für ein bestimmungsgemäßes und zeiteffektives Übertragen von Energie detektiert werden sollten. Hierzu ist Detektionseinrichtung vorzugsweise derart mit der mindestens einen eingangsseitigen Schnittstelle und/oder, insbesondere jeder, der Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verbunden, dass eine Signalübertragung zwischen der Ladestation bzw. den Energiespeichereinrichtungen und der/den Detektionseinrichtung(en) erfolgen kann. Durch eine Signalübertragung zur Detektionseinrichtung kann dieser eine bereitstellbare Stromstärke/Leistung bzw. ein Stromstärke-/Leistungsbedarf kommuniziert werden. Eine bereitstellbare Stromstärke/Leistung kann beispielsweise ein Wert von 31 A für die Stromstärke und einen Wert von 7,4 kW für die Leistung aufweisen. Der Stromstärke/Leistungsbedarf einer Energiespeichereinrichtung liegt vorzugsweise bei einem Stromstärkebedarf von 1,7 A und einem Leistungsbedarf von 71 W. Die angegebenen Werte sind jedoch exemplarisch, beispielsweise kann ein Stromstärkebedarf auch bei 5,0 A liegen. Die Detektionseinrichtung kann einen Mikrocontroller zur Verarbeitung der detektierten Signale umfassen und/oder zur Verarbeitung der detektierten Signale mit der Steuereinrichtung verbunden sein, so dass eine Übertragung und/oder Verteilung der bereitstellbaren elektrischen Energie in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit der bereitstellbaren und/oder der benötigten Stromstärke bzw. Leistung stattfinden kann. In a further embodiment, the device has at least one detection device for detecting an amperage and/or power that can be provided, for example by a charging station. Alternatively or cumulatively, the detection device or at least one further detection device of the device serves to detect a current intensity and/or a power requirement of energy storage devices connected and/or to be connected to the device. The amperage and/or power requirement can in particular be a maximum permissible amperage or a maximum permissible power that may be set for charging the energy storage device. In particular, different charging stations can each have an individual current or power supply and/or each energy storage device can have an individual current and/or power requirement, which should be detected for an intended and time-effective transmission of energy. For this purpose, the detection device is preferably connected to the at least one input-side interface and/or, in particular each, of the plurality of output-side interfaces in such a way that a signal can be transmitted between the charging station or the energy storage devices and the detection device(s). A signal transmission to the detection device can be used to communicate a current strength/power that can be provided or a current strength/power requirement to the detection device. A current/power that can be provided can have, for example, a value of 31 A for the current and a value of 7.4 kW for the power. The amperage/power requirement of an energy storage device is preferably an amperage requirement of 1.7 A and a power requirement of 71 W. However, the values given are examples; for example, an amperage requirement can also be 5.0 A. The detection device can include a microcontroller for processing the detected signals and/or can be connected to the control device for processing the detected signals, so that transmission and/or distribution of the electrical energy that can be provided is advantageously dependent on the current strength that can be provided and/or is required or performance can take place.

Kumulativ oder alternativ dient die Detektionseinrichtung oder eine weitere Detektionseinrichtung der Vorrichtung zur Detektion eines Gesundheitszustands (SoH) mindestens einer Energiespeichereinrichtung oder mindestens einer den Gesundheitszustand zumindest teilweise repräsentierenden Größe/Eigenschaft. Der Gesundheitszustand ist neben einer verbleibenden Restkapazität einer Energiespeichereinrichtung insbesondere auch von einem Innenwiderstand, einem Wechselstromwiderstand, einer Lade- und/oder Entladehistorie sowie einem Alterungsgrad einer Energiespeichereinrichtung abhängig. Die Detektionseinrichtung kann hierbei mindestens eine der angeführten Eigenschaften bestimmen. Weiter kann die Detektionseinrichtung den Gesundheitszustand in Abhängigkeit von der/den bestimmten Eigenschaft(en) bestimmen.Cumulatively or alternatively, the detection device or a further detection device of the device is used to detect a state of health (SoH) of at least one energy storage device or at least one variable/property that at least partially represents the state of health. In addition to the remaining residual capacity of an energy storage device, the state of health also depends in particular on an internal resistance, an AC resistance, a charging and/or discharging history and a degree of aging of an energy storage device. The detection device can determine at least one of the listed properties. Furthermore, the detection device can determine the state of health as a function of the characteristic(s) determined.

Der Innenwiderstand kann beispielsweise mittels direct current interal resistance (DCIR) Messungen gemessen werden. Ein Wechselstromwiderstand kann mittels Impedanzspektroskopie bestimmt werden. Hierdurch lassen sich in vorteilhafter Weise Aussagen über, insbesondere zukünftige, erwartbare Wartungszyklen der mindestens einen Energiespeichereinrichtung treffen. Die Detektionseinrichtung kann derart mit der zuvor beschriebenen Kommunikationseinrichtung verbunden ist, dass Informationen über einen detektierten Gesundheitszustand der Energiespeichereinrichtung oder über mindestens eine den Gesundheitszustand zumindest teilweise repräsentierenden Größe/Eigenschaft an eine vorrichtungsexterne Einrichtung kommuniziert werden kann. Im letzteren Fall kann die vorrichtungsexterne Einrichtung den Gesundheitszustand in Abhängigkeit von der/den übertragenen Eigenschaft(en)/Größe(n) bestimmen. Auch vorstellbar ist, dass die Detektionseinrichtungen eine eigene Kommunikationseinrichtung umfasst.The internal resistance can be measured, for example, by means of direct current internal resistance (DCIR) measurements. AC resistance can be determined using impedance spectroscopy. In this way, statements can advantageously be made about, in particular future, expected maintenance cycles of the at least one energy storage device. The detection device can be connected to the communication device described above in such a way that information about a detected state of health of the energy storage device or about at least one variable/property at least partially representing the state of health can be communicated to a device external to the device. In the latter case, the device-external facility can determine the state of health as a function of the transmitted property(s)/size(s). It is also conceivable that the detection device includes its own communication device.

Alternativ oder kumulativ dient die Detektionseinrichtung oder eine weitere Detektionseinrichtung der Vorrichtung zur Detektion eines Ladezustands (SoC) mindestens einer Energiespeichereinrichtung. Wie zuvor erläutert kann ein Ladezustand insbesondere eine in der mindestens einen Energiespeichereinrichtung aktuell vorhandene Energiemenge und/oder eine aktuelle Kapazität der Energiespeichereinrichtung bezeichnen. Eine aktuelle Kapazität kann hierbei eine, beispielsweise auf Grund von Verschleiß, von einer initial vorgesehenen Kapazität abweichende Kapazität sein. Insbesondere kann sie eine durch die Energiespeichereinrichtung aufnehmbare Ladung bezeichnen. Somit lässt sich aus dem Ladezustand und der aktuellen Kapazität eine zum Aufladen benötigte Energiemenge bestimmen. Informationen über einen solchen Ist-Ladezustand können insbesondere über die Schnittstelle durch Signalübertragungsmittel von einer Energiespeichereinrichtung an die Detektionseinrichtung übertragen werden. Vorzugsweise ist der Ladezustand aller mit der Vorrichtung gekoppelter Energiespeichereinrichtungen detektierbar. Ein detektierter Ladezustand kann in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die Steuerung und Verteilung an Energiespeichereinrichtungen von Energie mittels der Vorrichtung so zu steuern, dass an die mindestens eine Energiespeichereinrichtung eine zum Laden benötigte Energiemenge übertragen wird. Insbesondere kann ein detektierter Ladezustand dazu genutzt werden, einen Ladebedarf des mindestens einen Energiespeichers zu bestimmen, beispielsweise mittels der Steuereinrichtung.Alternatively or cumulatively, the detection device or a further detection device of the device serves to detect a state of charge (SoC) of at least one energy storage device. As explained above, a state of charge can denote in particular an amount of energy currently present in the at least one energy storage device and/or a current capacity of the energy storage device. In this case, a current capacity can be a capacity that deviates from an initially provided capacity, for example due to wear. In particular, it can designate a charge that can be accommodated by the energy storage device. The amount of energy required for charging can thus be determined from the state of charge and the current capacity. Information about such an actual state of charge can be transmitted from an energy storage device to the detection device, in particular via the interface using signal transmission means. The state of charge of all energy storage devices coupled to the device can preferably be detected. A detected state of charge can advantageously be used to control and distribute energy to energy storage devices by means of the device in such a way that an amount of energy required for charging is transferred to the at least one energy storage device. In particular, a detected state of charge can be used to determine a charging requirement of the at least one energy store, for example by means of the control device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Energiezwischenspeichereinrichtung. Die Energiezwischenspeichereinrichtung kann beispielsweise als Doppelschicht-Kondensatoren bzw. als ein sogenannter SuperCap ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen wie Lithium-Ionen Batterien oder eine Kombination verschiedener Energiespeicher vorstellbar.In a further embodiment, the device comprises an intermediate energy storage device. The intermediate energy storage device can be designed, for example, as a double-layer capacitor or as a so-called SuperCap. Of course, other embodiments such as lithium-ion batteries or a combination of different energy stores are also conceivable.

Die Energiezwischenspeichereinrichtung kann derart mit der Energieverteileinrichtung und Steuereinrichtung verbunden sein und eine solche Kapazität aufweisen, dass die Energiezwischenspeichereinrichtung kurzfristig eine vorbestimmte Energiemenge aufnehmen oder bereitstellen kann, beispielsweise eine über die eingangsseitige Schnittstelle von der Ladestation auf die Vorrichtung und nicht über die ausgangsseitigen Schnittstelle von der Vorrichtung an eine Energiespeichereinrichtung übertragene Energiemenge.The intermediate energy storage device can be connected to the energy distribution device and control device and have such a capacity that the intermediate energy storage device can briefly absorb or provide a predetermined amount of energy, for example via the input-side interface from the charging station to the device and not via the output-side interface from the device Amount of energy transferred to an energy storage device.

Die in der Energiezwischenspeichereinrichtung zwischengespeicherte Energiemenge kann beispielsweise eine durch die Steuereinrichtung bzw. Detektionseinrichtung bestimmte bzw. vorgegebene Energiemenge sein. Ist die Energiemenge in der Energiezwischenspeichereinrichtung gespeichert, so kann die Vorrichtung insbesondere von der Ladestation getrennt werden.The amount of energy temporarily stored in the intermediate energy storage device can be, for example, an amount of energy determined or specified by the control device or detection device. If the amount of energy is stored in the intermediate energy storage device, the device can in particular be separated from the charging station.

Dies hat zum Vorteil, dass die Energiezwischenspeichereinrichtung an einer Ladestation aufgeladen und, ortsunabhängig, insbesondere unabhängig von der Ladestation, elektrische Energie an die Energiespeichereinrichtungen einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen übertragen kann.This has the advantage that the intermediate energy storage device can be charged at a charging station and, independent of location, in particular independent of the charging station, can transmit electrical energy to the energy storage devices of a large number of small electric vehicles.

Weiter können so in vorteilhafter Weise insbesondere an den eingangs- und/oder ausgangsseitigen Schnittstellen bereitgestellte und/oder abgefragte Leistungsspitzen abgedeckt und/oder reduziert werden.Furthermore, power peaks provided and/or requested at the input and/or output-side interfaces can advantageously be covered and/or reduced in this way.

Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation an mindestens eine Energiespeichereinrichtung eines Elektro-Kleinfahrzeugs mittels einer Vorrichtung nach einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen.Also proposed is a method for transferring electrical energy from a charging station to at least one energy storage device of a small electric vehicle by means of a device according to one of the embodiments described in this disclosure.

Erfindungsgemäß werden eine eingangsseitige Schnittstelle mit der Ladestation und mindestens eine ausgangsseitige Schnittstelle mit mindestens einer Energiespeichereinrichtung eines Elektro-Kleinfahrzeugs verbunden. Weiter steuert eine Steuereinrichtung einen Betrieb der Vorrichtung, insbesondere mindestens eines Stromrichters, derart, dass die mindestens eine Energiespeichereinrichtung geladen wird. Werden mehrere Energiespeichereinrichtungen mit den ausgangsseitigen Schnittstellen verbunden, so kann die Steuereinrichtung einen Betrieb der Energieverteileinrichtung derart steuern, dass die an der eingangsseitigen Schnittstelle bereitgestellte Energie zwischen den mehreren angeschlossenen Energiespeichereinrichtungen verteilt wird. Dies kann das Szenario umfassen, dass nur eine dieser Energiespeichereinrichtungen oder mehrere, aber nicht alle dieser Energiespeichereinrichtungen oder aber alle Energiespeichereinrichtungen geladen werden, insbesondere gleichzeitig oder sequentiell.According to the invention, an input-side interface is connected to the charging station and at least one output-side interface is connected to at least one energy storage device of a small electric vehicle. Furthermore, a control device controls operation of the device, in particular at least one power converter, in such a way that the at least one energy storage device is charged. If a plurality of energy storage devices are connected to the output-side interfaces, the control device can control operation of the energy distribution device in such a way that the energy storage devices at the input-side interface are ready Asked energy is distributed between the plurality of connected energy storage devices. This can include the scenario that only one of these energy storage devices or several, but not all of these energy storage devices or all energy storage devices are charged, in particular simultaneously or sequentially.

Die Energieverteilung in einem Ladezeitraum mit vorbestimmter Länge, beispielsweise über Nacht oder einem vorbestimmten Stundenintervall, kann hierbei derart erfolgen, dass die Anzahl an Energiespeichereinrichtungen, die am Ende des Ladezeitraums einen vorbestimmten Ladezustand aufweisen, maximal ist. Der vorbestimmte Ladezustand kann insbesondere ein zu einem vorbestimmten Anteil der maximalen Ladekapazität aufgeladener Zustand sein. Der vorbestimmte Anteil kann beispielsweise 70%, 80%, 90% oder 100% sein.The energy distribution in a charging period with a predetermined length, for example overnight or a predetermined hourly interval, can be carried out in such a way that the number of energy storage devices that have a predetermined state of charge at the end of the charging period is a maximum. The predetermined state of charge can in particular be a state charged to a predetermined proportion of the maximum charge capacity. The predetermined proportion can be 70%, 80%, 90% or 100%, for example.

In einer weiteren Ausführungsform wird die von der Ladestation bereitgestellte elektrische Energie mittels der Energieverteileinrichtung derart auf eine Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verteilt, dass daran angeschlossene Energiespeichereinrichtungen von mindestens zwei Elektro-Kleinfahrzeugen gleichzeitig geladen werden. Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung das Verteilen der Energie. Auf Grund des gleichzeitigen Übertragens von Energie auf bzw. Aufladens von mindestens zwei Energiespeichereinrichtungen kann Übertragen von Energie zu mehreren Energiespeichereinrichtungen in vorteilhafter Weise gleichzeitig und somit zeitlich schnell durchgeführt werden. Vorzugweise kann eine übertragene Energiemenge so gesteuert werden, dass - wie vorhergehend erläutert - ein vorbestimmter Ladezustand bei jeder der mindestens zwei Energiespeichereinrichtungen eingestellt ist.In a further embodiment, the electrical energy provided by the charging station is distributed by the energy distribution device to a large number of output-side interfaces in such a way that energy storage devices connected thereto are charged simultaneously by at least two small electric vehicles. The control device preferably controls the distribution of the energy. Due to the simultaneous transfer of energy to or charging of at least two energy storage devices, transfer of energy to a plurality of energy storage devices can advantageously be carried out simultaneously and thus quickly. A transmitted amount of energy can preferably be controlled in such a way that—as explained above—a predetermined state of charge is set for each of the at least two energy storage devices.

In einer weiteren Ausführungsform wird mittels einer Auswerteeinrichtung eine Speicherkapazität und/oder ein Ladezustand und/oder ein Gesundheitszustand mindestens einer mit einer ausgangsseitigen Schnittstelle verbundenen Energiespeichereinrichtung oder mindestens eine diesen Gesundheitszustand zumindest teilweise repräsentierende Größe/Eigenschaft bestimmt. Das Bestimmen kann erfolgen, indem eine Signalübertragung zwischen der Vorrichtung, insbesondere der Auswerteeinrichtung, und der Energiespeichereinrichtung, insbesondere einer Steuereinrichtung der Energiespeichereinrichtung, stattfindet, wobei über diese Signalübertragung die Speicherkapazität und/oder der Ladezustand abgefragt und übermittelt werden kann.In a further embodiment, an evaluation device is used to determine a storage capacity and/or a state of charge and/or a state of health of at least one energy storage device connected to an output-side interface or at least one variable/property that at least partially represents this state of health. The determination can take place by a signal transmission taking place between the device, in particular the evaluation device, and the energy storage device, in particular a control device of the energy storage device, whereby the storage capacity and/or the state of charge can be queried and transmitted via this signal transmission.

Die Auswerteeinrichtung kann zur Signalübertragung geeignet sein. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise durch die Detektionseinrichtung ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise einen Mikrocontroller zur Auswertung der übertragenen Signale, insbesondere zur Bestimmung der Speicherkapazität und/oder des Ladezustands umfassen oder als solcher ausgebildet sein. Es ist weiter vorstellbar, dass die Auswerteeinrichtung durch die bereits erläuterte Steuereinrichtung und/oder Energieverteileinrichtung ausgebildet ist.The evaluation device can be suitable for signal transmission. The evaluation device is preferably formed by the detection device. The evaluation device can include, for example, a microcontroller for evaluating the transmitted signals, in particular for determining the storage capacity and/or the state of charge, or can be designed as such. It is also conceivable that the evaluation device is formed by the control device and/or energy distribution device already explained.

Wie zuvor beschrieben kann durch ein Bestimmen einer, insbesondere aktuellen, Speicherkapazität ein Gesundheitszustand einer Energiespeichereinrichtung in vorteilhafter Weise bestimmt und somit überwacht werden. Weiter kann durch Bestimmung eines Ladezustands ein Ladevorgang einer Energiespeichereinrichtung in vorteilhafter Weise gesteuert werden. Insbesondere kann eine zum Aufladen benötigte Energiemenge bestimmt werden.As described above, a state of health of an energy storage device can be advantageously determined and thus monitored by determining a storage capacity, in particular a current storage capacity. Furthermore, by determining a state of charge, a charging process of an energy storage device can be controlled in an advantageous manner. In particular, an amount of energy required for charging can be determined.

In einer weiteren Ausführungsform wird mittels einer Auswerteeinrichtung ein Energiebedarf der mit einer Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verbundenen Energiespeichereinrichtungen und/oder eine an die Energiespeichereinrichtungen während eines Ladevorgangs übertragene Energiemenge bestimmt. Das Bestimmen eines Energiebedarfs der mit der Vorrichtung verbundenen Energiespeichereinrichtungen ist vorteilhaft, um das Übertragen und gegebenenfalls das Verteilen von Energie zeiteffizient durchzuführen.In a further embodiment, an energy requirement of the energy storage devices connected to a plurality of output-side interfaces and/or a quantity of energy transferred to the energy storage devices during a charging process is determined by means of an evaluation device. Determining an energy requirement of the energy storage devices connected to the device is advantageous in order to carry out the transmission and, if necessary, the distribution of energy in a time-efficient manner.

Durch das Bestimmen eines Energiebedarfs kann eine zum vollständigen Laden notwendige Energiemenge bestimmt werden. Weiter kann eine an die jeweilige Energiespeichereinrichtung während eines Ladevorgangs übertragene Energiemenge erfasst werden, insbesondere die während eines Ladevorgangs bis zum aktuellen Zeitpunkt übertragene Energiemenge. Insbesondere kann ein Energieverbrauch einer Energiespeichereinrichtung beim Aufladen durch die Vorrichtung bestimmt werden.By determining an energy requirement, an amount of energy required for full charging can be determined. Furthermore, a quantity of energy transmitted to the respective energy storage device during a charging process can be detected, in particular the quantity of energy transmitted during a charging process up to the current point in time. In particular, an energy consumption of an energy storage device can be determined during charging by the device.

Weiter kann selbstverständlich auch ein Gesamtenergiebedarf aller mit der Vorrichtung gekoppelten Energiespeichereinrichtungen bestimmt werden kann bzw. eine an alle mit der Vorrichtung gekoppelten Energiespeichereinrichtungen übertragene Energiemenge erfasst werden.Furthermore, of course, a total energy requirement of all energy storage devices coupled to the device can also be determined or an amount of energy transmitted to all energy storage devices coupled to the device can be recorded.

So lässt sich insbesondere eine vorteilhafte wirtschaftliche Abrechnung der übertragenen Energiemenge erfassen und auswerten. Die übertragene Energiemenge kann beispielsweise mittels einer Kommunikationseinrichtung an eine vorrichtungsexterne Einrichtung kommuniziert werden. Auch eine direkte finanzielle (Kosten)Abrechnung der übertragenen Energiemenge mittels der Auswerteeinrichtung und/oder der Kommunikationseinrichtung ist denkbar.In this way, in particular, an advantageous economic billing of the amount of energy transmitted can be recorded and evaluated. The amount of energy transmitted can be communicated to a device external to the device, for example by means of a communication device. Also a direct financial (cost) billing of the transmitted amount of energy by means of the evaluation device device and/or the communication device is conceivable.

Es ist möglich, dass der Ladezustand und/oder der Gesundheitszustand bzw. mindestens eine den Gesundheitszustand repräsentierende Größe/Eigenschaft und/oder die übertragene Energiemenge energiespeichereinrichtungsspezifisch, also in einer ausgewählten Energiespeichereinrichtung zugeordneten Weise, bestimmt werden und entsprechende Informationen dann an eine vorrichtungsexterne Einrichtung übertragen werden. Insbesondere können eine Kennung einer Energiespeichereinrichtung bestimmt werden, z. B durch die Detektionseinrichtung, wobei dann Informationen über die Kennung und den Ladezustand und/oder den Gesundheitszustand bzw. die mindestens eine den Gesundheitszustand repräsentierende Größe/Eigenschaft und/oder die übertragene Energiemenge an eine vorrichtungsexterne Einrichtung übertragen werden. Somit kann ein energiespeichereinrichtungsspezifisches Monitoring erfolgen. Dies ermöglicht insbesondere eine rechtzeitige Wartung oder einen rechtzeitigen Austausch von nicht mehr funktionsfähigen oder nicht mehr wie gewünscht funktionsfähigen Energiespeichereinrichtungen.It is possible that the state of charge and/or the state of health or at least one variable/property representing the state of health and/or the amount of energy transmitted is energy storage device-specific, i.e. in a manner assigned to a selected energy storage device, and corresponding information is then transmitted to a device external to the device . In particular, an identifier of an energy storage device can be determined, e.g. B by the detection device, in which case information about the identifier and the state of charge and/or the state of health or the at least one variable/property representing the state of health and/or the amount of energy transmitted is transmitted to a device external to the device. Energy storage device-specific monitoring can thus take place. In particular, this enables timely maintenance or timely replacement of energy storage devices that are no longer functional or no longer functional as desired.

In einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Steuereinrichtung die Energieübertragung an eine mit einer ausgangsseitigen Schnittstelle verbundenen Energiespeichereinrichtung unterbrochen, wenn eine vorbestimmte Energiemenge übertragen ist. Die vorbestimmte Energiemenge kann eine von der Energiespeichereinrichtung vorgegebene Energiemenge sein. Vorzugsweise entspricht die vorbestimmte Energiemenge einer durch die Energiespeichereinrichtung aufnehmbaren Energiemenge. Die Energiemenge kann aber auch geringer als eine aufnehmbare Energiemenge sein, beispielsweise die in einer vorbestimmten Zeitdauer aufnehmbare Energiemenge. Weiter ist vorstellbar, dass die Energiemenge von einer vorrichtungsexternen Einrichtung vorbestimmt wird und der Vorrichtung mittels einer Kommunikationseinrichtung mitgeteilt wird. Ist die vorbestimmte Energiemenge übertragen, so wird die Energieübertragung mittels der Steuereinrichtung unterbrochen. Die Steuereinrichtung kann hierzu ein entsprechend angeordnetes Trennelement ansteuern. Durch das Unterbrechen der Energieübertragung kann in vorteilhafter Weise insbesondere ein Überladen der an die Vorrichtung angeschlossenen Energiespeichereinrichtungen verhindert werden.In a further embodiment, the energy transmission to an energy storage device connected to an output-side interface is interrupted by means of the control device when a predetermined amount of energy has been transmitted. The predetermined amount of energy can be an amount of energy specified by the energy storage device. The predetermined amount of energy preferably corresponds to an amount of energy that can be absorbed by the energy storage device. However, the amount of energy can also be less than an absorbable amount of energy, for example the amount of energy which can be absorbed in a predetermined period of time. It is also conceivable that the amount of energy is predetermined by a device external to the device and is communicated to the device by means of a communication device. Once the predetermined amount of energy has been transmitted, the energy transmission is interrupted by the control device. For this purpose, the control device can activate a correspondingly arranged separating element. By interrupting the energy transmission, overcharging of the energy storage devices connected to the device can be prevented in an advantageous manner.

In einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Steuereinrichtung eine von der Ladestation angeforderte elektrische Leistung, Stromstärke und/oder Spannung reduziert, wenn die durch die Ladestation bereitgestellte Leistung, Stromstärke und/oder Spannung die von den mit einer Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen verbundenen Energiespeichereinrichtungen benötigte elektrische Leistung, Stromstärke und/oder Spannung übersteigt. Eine Reduzierung der angeforderten elektrischen Leistung kann beispielsweise erfolgen, indem ein entsprechendes Steuersignal von der Vorrichtung an die Ladestation übertragen wird. Ein solches Steuersignal kann auch von einer Energiespeichereinrichtungen oder einem Elektro-Kleinfahrzeuge erzeugt und an die Steuereinrichtung übertragen werden. Insbesondere kann ein solches Steuersignal ein Lademodus repräsentieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung eine Pulsweite eines elektrischen Signals einstellen, welches von der Ladestation ausgewertet werden kann. Die Pulsweite kann einen Leistungs-/Stromstärke- oder Spannungsbedarf repräsentieren.In a further embodiment, the control device reduces the electrical power, current and/or voltage requested by the charging station if the power, current and/or voltage provided by the charging station exceeds the electrical power required by the energy storage devices connected to a large number of interfaces on the output side , current and/or voltage. The required electrical power can be reduced, for example, by a corresponding control signal being transmitted from the device to the charging station. Such a control signal can also be generated by an energy storage device or a small electric vehicle and transmitted to the control device. In particular, such a control signal can represent a charging mode. For example, the control device can set a pulse width of an electrical signal that can be evaluated by the charging station. The pulse width can represent a power/current or voltage requirement.

Zur Übertragung des in der Pulsweite von der Vorrichtung modulierbaren Signals kann das mindestens eine Verbindungskabel einen entsprechenden Leiter aufweisen.The at least one connecting cable can have a corresponding conductor for the transmission of the signal whose pulse width can be modulated by the device.

So können in vorteilhafter Weise Beschädigungen an der Vorrichtung und/oder den Energiespeichereinrichtungen, insbesondere durch eine Tiefenentladung, Überladung und/oder Überhitzung, vermieden werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine vorbestimmte Energiemenge mittels der Vorrichtung an eine oder mehrere der an die Vorrichtung angeschlossenen Energiespeichereinrichtungen bereits übertragen worden ist.In this way, damage to the device and/or the energy storage devices, in particular as a result of deep discharge, overcharging and/or overheating, can be avoided in an advantageous manner. This is particularly advantageous when a predetermined amount of energy has already been transferred by means of the device to one or more of the energy storage devices connected to the device.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie,
  • 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a device for transmitting electrical energy,
  • 2 a schematic representation of a further embodiment of a device for transmitting electrical energy, and
  • 3 a schematic representation of a further embodiment of a device for transmitting electrical energy.

1 zeigt eine Vorrichtung 200 zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation 100 an Energiespeichereinrichtungen 400 einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen 500. Die Ladestation 100 ist im oder am Erdboden 101 immobil befestigt und kann insbesondere Teil einer öffentlichen Lade-Infrastruktur für Elektrofahrzeug sein. Die Ladestation 100 ist an ein Stromnetz (nicht dargestellt) angeschlossen. Weiter weist die Ladestation 100 eine Schnittstellenaufnahme 102, nämlich eine Steckdose, die nach dem Typ-2 Standard ausgebildet sein kann, auf. Die Schnittstellenaufnahme 102 ist zur Kopplung mit einer eingangsseitigen Schnittstelle 201 geeignet, wobei die Vorrichtung 200 die Schnittstelle 201 umfasst ist. In 1 ist die eingangsseitige Schnittstelle 201 nicht mit der Schnittstellenaufnahme 102 gekoppelt. 1 shows a device 200 for transferring electrical energy from a charging station 100 to energy storage devices 400 of a large number of small electric vehicles 500. The charging station 100 is fixed immobile in or on the ground 101 and can in particular be part of a public charging infrastructure for electric vehicles. The charging station 100 is connected to a power grid (not shown). The charging station 100 also has an interface receptacle 102, namely a socket which can be designed according to the type 2 standard. The interface receptacle 102 is suitable for coupling to an input-side interface 201, the device 200 the Interface 201 is included. In 1 the input-side interface 201 is not coupled to the interface receptacle 102 .

Die eingangsseitige Schnittstelle 201 weist Leiterkontakte 202 und ein Schnittstellengehäuse 203 auf. Die Schnittstelle 201 und insbesondere die Leiterkontakte 202 sowie das Schnittstellengehäuse 203 können nach dem Typ-2 Standard oder einem anderen Standard ausgebildet sein. Insbesondere ist die Schnittstelle 201 zum Anschluss an eine vorbestimmte Schnittstellenaufnahme 102 einer Ladestation 100 angepasst.The input-side interface 201 has conductor contacts 202 and an interface housing 203 . The interface 201 and in particular the conductor contacts 202 and the interface housing 203 can be designed according to the type 2 standard or another standard. In particular, the interface 201 is adapted for connection to a predetermined interface receptacle 102 of a charging station 100 .

Die eingangsseitige Schnittstelle 201 ist über ein Verbindungskabel 205, welches insbesondere zur Energie- und/oder Signalübertragung dient, mit einem Gehäuse 206 der Vorrichtung 200 verbunden. Wird die Schnittstelle 201 mit der Schnittstellenaufnahme 102 der Ladestation 100 gekoppelt, beispielsweise durch einen Nutzer, so können Signale und/oder elektrische Energie zwischen der Ladestation 100 und der Vorrichtung 200 übertragen werden.The input-side interface 201 is connected to a housing 206 of the device 200 via a connecting cable 205, which is used in particular for energy and/or signal transmission. If the interface 201 is coupled to the interface mount 102 of the charging station 100 , for example by a user, then signals and/or electrical energy can be transmitted between the charging station 100 and the device 200 .

Das Gehäuse 206 dient zur Anordnung weiterer elektrischer Bauelemente in einem durch das Gehäuse 206 ausgebildeten Innenvolumen, wobei das Gehäuse 206 die in dem Innenvolumen angeordneten Bauelemente gegen äußere Einflüsse aus der Umgebung 600, wie beispielsweise Feuchtigkeit, schützt. Über eine Gehäuseschnittstelle 225 sind Signalverbindungsleitungen 226 und Verbindungsleitungen 207 zur Energieübertragung mit dem eingangsseitigen Verbindungskabel 205 bzw. eingangsseitigen Teil des Verbindungskabels 205 verbunden. Signalverbindungsleitungen 226 sind hierbei durch gepunktete Linien und Verbindungsleitungen 207 zur Energieübertragung als durchgezogene Linien dargestellt.The housing 206 is used to arrange further electrical components in an interior volume formed by the housing 206, the housing 206 protecting the components arranged in the interior volume against external influences from the environment 600, such as moisture. Signal connecting lines 226 and connecting lines 207 for energy transmission are connected to the input-side connecting cable 205 or the input-side part of the connecting cable 205 via a housing interface 225 . Signal connecting lines 226 are shown here by dotted lines and connecting lines 207 for power transmission are shown as solid lines.

Die Verbindungsleitungen 207 und die Signalverbindungsleitungen 226 verbinden hierbei die im und am Gehäuse 206 angeordneten Bauelemente miteinander elektrisch. Die elektrischen Bauelemente umfassen eine Steuereinrichtung 209, eine Detektionseinrichtung 210, sowie eine Energieverteileinrichtung 211. Weitere im Gehäuse 206 angeordnete, elektrische Bauelemente, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Dioden, (Super)Kondensatoren, Thyristoren und Widerstände, sind in 1 nicht dargestellt.The connecting lines 207 and the signal connecting lines 226 electrically connect the components arranged in and on the housing 206 to one another. The electrical components include a control device 209, a detection device 210 and an energy distribution device 211. Other electrical components arranged in the housing 206, such as microprocessors, diodes, (super)capacitors, thyristors and resistors, are in 1 not shown.

Die Energieverteileinrichtung 211 umfasst in der dargestellten Ausführungsform drei steuerbare Stromrichter 212, die einen von der Ladestation 100 bereitgestellten Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Aber auch andere Stromumwandlungen sind mittels anderer Ausführungsformen (nicht dargestellt) möglich. Ein Betrieb der Energieverteileinrichtung 211 bzw. der drei Stromrichter 212 wird von der Steuereinrichtung 209 gesteuert. Die Steuereinrichtung 209 kann über die Schnittstelle 201 eine durch die Ladestation 100 bereitstellbare Stromart, Stromstärke, sowie Leistung abfragen. Zudem kann die Steuereinrichtung 209 über die Schnittstelle 201 die bereitzustellende Soll-Stromart, Soll-Stromstärke, sowie Soll-Leistung an die Ladestation 100 übertragen. Weiter kann die Steuereinrichtung 209 elektrische Steuersignale erzeugen und über Signalverbindungsleitungen 226 übertragen, um die drei dargestellten Trennelemente 214 separat anzusteuern. Mittels der Trennelemente 214 kann eine elektrische Verbindung von jedem der drei Stromrichter 212 mit der eingangsseitigen Schnittstelle 201 bzw. mit der Ladestation 100 geöffnet und/oder geschlossen werden. Selbstverständlich können aber auch mehr oder weniger als drei Stromrichter 212 vorhanden sein. Die Energieverteileinrichtung 211 bzw. jeder Stromrichter 212 ist über eine Gehäuseschnittstelle 225 mit einem ausgangsseitigen Verbindungskabel 208 bzw. ausgangsseitigen Teils eines Verbindungskabels 208 verbunden, welches insbesondere zur Energie- und/oder Signalübertragung dient, wobei an einem freien Ende jedes Verbindungskabels 208 eine ausgangsseitige Schnittstelle 215 angeordnet ist.In the illustrated embodiment, the energy distribution device 211 comprises three controllable power converters 212, which convert an alternating current provided by the charging station 100 into direct current. However, other current conversions are also possible by means of other embodiments (not shown). Operation of the energy distribution device 211 or the three power converters 212 is controlled by the control device 209 . The control device 209 can use the interface 201 to query a current type, current strength and power that can be provided by the charging station 100 . In addition, the control device 209 can transmit to the charging station 100 via the interface 201 the desired current type, desired current intensity and desired power to be provided. Furthermore, the control device 209 can generate electrical control signals and transmit them via signal connecting lines 226 in order to separately control the three separating elements 214 shown. An electrical connection from each of the three power converters 212 to the input-side interface 201 or to the charging station 100 can be opened and/or closed by means of the isolating elements 214 . Of course, more or fewer than three power converters 212 can also be present. The energy distribution device 211 or each power converter 212 is connected via a housing interface 225 to an output-side connecting cable 208 or output-side part of a connecting cable 208, which is used in particular for energy and/or signal transmission, with a free end of each connecting cable 208 having an output-side interface 215 is arranged.

Die Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen 215, in der dargestellten Ausführungsform drei ausgangsseitige Schnittstellen 215, weisen jeweils Leiterkontakte 216 auf, die zur Kopplung mit einer Schnittstellenaufnahme 401 der Energiespeichereinrichtung 400 dienen. Die ausgangsseitige Schnittstelle 215 ist von einem Schnittstellengehäuse 217 ummantelt. In der dargestellten Ausführungsform ist die ausgangsseitige Schnittstelle 215 nicht mit der Schnittstellenaufnahme 401 gekoppelt. Die ausgangsseitigen Schnittstellen 215 sind zum Anschluss an eine vorbestimmte Schnittstellenaufnahme 401 eines Elektro-Kleinfahrzeugs 500 bzw. einer Energiespeichereinrichtung 400 angepasst.The multiplicity of interfaces 215 on the output side, in the illustrated embodiment three interfaces 215 on the output side, each have conductor contacts 216 which are used for coupling to an interface receptacle 401 of the energy storage device 400 . The interface 215 on the output side is encased by an interface housing 217 . In the illustrated embodiment, the downstream interface 215 is not coupled to the interface receptacle 401 . The interfaces 215 on the output side are adapted for connection to a predetermined interface receptacle 401 of a small electric vehicle 500 or an energy storage device 400 .

In 1 sind die Energiespeichereinrichtungen 400 an den Elektro-Kleinfahrzeugen 500, nämlich E-Scootern, angeordnet. Die Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen 500, in der dargestellten Ausführungsform drei, ist so in der Umgebung 600 der Vorrichtung 200 angeordnet, dass die Vielzahl von Schnittstellen 215 durch geeignete Anordnung des beweglichen bzw. flexiblen Verbindungskabels 208 mit den Energiespeichereinrichtungen 400 der Elektro-Kleinfahrzeuge 500 verbunden werden kann. Insbesondere sind die ausgangsseitigen Schnittstellen 215 relativ zueinander beweglich.In 1 the energy storage devices 400 are arranged on the small electric vehicles 500, namely e-scooters. The large number of small electric vehicles 500, three in the illustrated embodiment, are arranged in the area 600 of the device 200 in such a way that the large number of interfaces 215 can be connected to the energy storage devices 400 of the small electric vehicles 500 can be connected. In particular, the output-side interfaces 215 are movable relative to one another.

Wird die Schnittstelle 215 mit der Schnittstellenaufnahme 401 der Energiespeichereinrichtung 400 gekoppelt, beispielsweise durch einen Nutzer, so können Signale und/oder elektrische Energie zwischen der ausgangsseitigen Schnittstelle 215 und der Energiespeichereinrichtung 400 übertragen werden. Ist eine elektrische Verbindung zwischen Ladestation 100 und Energiespeichereinrichtung 400 mittels der Vorrichtung 200 hergestellt, so kann Energie von der Ladestation 100 an die Energiespeichereinrichtung 400 übertragen werden.If the interface 215 is coupled to the interface receptacle 401 of the energy storage device 400, for example by a user, signals and/or electrical energy can be transmitted between the output-side interface 215 and of the energy storage device 400 are transmitted. If an electrical connection is established between the charging station 100 and the energy storage device 400 using the device 200 , then energy can be transmitted from the charging station 100 to the energy storage device 400 .

Mittels eines elektrischen Signals kann die Energiespeichereinrichtung 400 der Vorrichtung 200 einen Stromstärkebedarf, einen Leistungsbedarf und/oder einen Energiebedarf der Energiespeichereinrichtung 400 mitteilen. Die Detektionseinrichtung 210 kann ein solches elektrisches Signal detektieren. Die Detektionseinrichtung 210 umfasst eine Auswerteeinrichtung 213, die das detektierte Signal derart auswerten und an die Steuereinrichtung 209 übermitteln kann, dass die Energieverteileinrichtung 211 durch die Steuereinrichtung 209 in Abhängigkeit des Bedarfs gesteuert werden kann. Mit anderen Worten kann somit eine zum Laden der Energiespeichereinrichtung 400 benötigte Stromstärke, elektrische Leistung und/oder Energiemenge durch die die Ladestation 100 mittels der Vorrichtung 200 bereitgestellt werden. Weiter kann mittels der Steuereinrichtung 209 durch Steuern des Trennelementes 214 ein Ladevorgang beendet werden, wenn eine vorbestimmte Energiemenge an eine Energiespeichereinrichtung 400 übertragen worden ist.The energy storage device 400 can communicate to the device 200 a current requirement, a power requirement and/or an energy requirement of the energy storage device 400 by means of an electrical signal. The detection device 210 can detect such an electrical signal. The detection device 210 includes an evaluation device 213, which can evaluate the detected signal and transmit it to the control device 209 in such a way that the energy distribution device 211 can be controlled by the control device 209 depending on the requirement. In other words, a current intensity, electrical power and/or amount of energy required for charging the energy storage device 400 can be provided by the charging station 100 by means of the device 200 . Furthermore, a charging process can be ended by means of the control device 209 by controlling the separating element 214 when a predetermined amount of energy has been transferred to an energy storage device 400 .

Die Detektionseinrichtung 210 ist mit einer Kommunikationseinrichtung 219 verbunden. Die Kommunikationseinrichtung 219 umfasst eine Antenne, die an einer Außenseite 221 des Gehäuses 206 angeordnet sein kann. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Die durch die Detektions- bzw. Auswerteeinrichtung 210, 213 detektierten und ausgewerteten Daten können mittels der Kommunikationseinrichtung 219 an eine vorrichtungsexterne Einrichtung (nicht dargestellt) übertragen werden. Weiter können mittels der Kommunikationseinrichtung 219 Signale, insbesondere Funksignale 220, empfangen werden. So können beispielsweise Signale zur Steuerung der Energieübertragung von der vorrichtungsexternen Einrichtung an die Vorrichtung 200 übermittelt werden. Vorzugsweise ist hierdurch ein Aufladen einer mit der Vorrichtung 200 verbundenen Energiespeichereinrichtung 400 durch die vorrichtungsexterne Einrichtung start- und beendbar sowie weitere Funktionen der Vorrichtung 200 steuerbar. Weiter können die durch die Detektionseinrichtung 210 erfassten Daten zur Bestimmung eines Gesundheitszustands der Energiespeichereinrichtungen 400 genutzt werden und/oder mittels der Kommunikationseinrichtung 219 an die vorrichtungsexterne Einrichtung übermittelt werden. Selbstverständlich können auch Daten über eine an die Energiespeichereinrichtungen 400 übertragene Energiemenge mittel der Kommunikationseinrichtung 219 übertragen werden. Selbstverständlich können auch Daten über eine an die Energiespeichereinrichtungen 400 übertragene Energiemenge mittels der Kommunikationseinrichtung 219 übertragen werden.The detection device 210 is connected to a communication device 219 . The communication device 219 includes an antenna which can be arranged on an outer side 221 of the housing 206 . However, this arrangement is not mandatory. The data detected and evaluated by the detection or evaluation device 210, 213 can be transmitted to a device external to the device (not shown) by means of the communication device 219. Furthermore, signals, in particular radio signals 220, can be received by means of the communication device 219 . For example, signals for controlling the energy transmission can be transmitted from the device-external device to the device 200 . In this way, charging of an energy storage device 400 connected to device 200 can preferably be started and ended by the device external to the device, and further functions of device 200 can be controlled. Furthermore, the data recorded by the detection device 210 can be used to determine a state of health of the energy storage devices 400 and/or can be transmitted to the device external to the device by means of the communication device 219 . Of course, data about an amount of energy transmitted to the energy storage devices 400 can also be transmitted by means of the communication device 219 . Of course, data about an amount of energy transmitted to the energy storage devices 400 can also be transmitted using the communication device 219 .

Weiter ist an der Außenseite 221 des Gehäuses 206 eine Anzeigeeinrichtung 222 angeordnet. Die Anzeigeeinrichtung 222 umfasst ein LCD-Display 223, welches durch die Steuereinrichtung 209 derart mit Energie und elektrischen Signalen versorgt wird, dass Informationen dargestellt werden können. Die Informationen können durch die Detektionseinrichtung 210 erfasste Daten umfassen und beispielsweise einen Betriebszustand der Vorrichtung 200 darstellen. Ein solcher Betriebszustand kann beispielsweise die an die Vorrichtung 200 angeschlossenen Energiespeichereinrichtung 400 und den Ladezustand der jeweiligen Energiespeichereinrichtung 400 umfassen. So kann in vorteilhafter Weise ein Nutzer in der unmittelbaren Umgebung 600 der Vorrichtung 200 den Betriebszustand mitgeteilt bekommen.A display device 222 is also arranged on the outside 221 of the housing 206 . The display device 222 includes an LCD display 223, which is supplied with energy and electrical signals by the control device 209 in such a way that information can be displayed. The information can include data recorded by the detection device 210 and can represent an operating state of the device 200, for example. Such an operating state can include, for example, the energy storage device 400 connected to the device 200 and the charge state of the respective energy storage device 400 . A user in the immediate vicinity 600 of the device 200 can thus advantageously be informed of the operating state.

In 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher die Ladestation 100 einer Vorrichtung 200 einen Wechselstrom mit einer vorbestimmten Leistung, insbesondere 22 kW bereitstellt, wobei ein Transformator 224 mit einer Primär- und mehreren Sekundärwicklungen den Wechselstrom derart wandelt, dass mittels der mehreren Sekundärwicklungen, insbesondere niedrigere, Spannungen bereitgestellt werden können, die insbesondere für die Wandlung von Wechsel- in Gleichstrom durch die Stromrichter 212 geeignet sind. Beispielsweise kann die Ladestation 100 einen 3-phasigen Wechselstrom bei einer Spannung von 400 V bereitstellen, wobei der Transformator 224 die Spannung so wandelt, dass für die Stromrichter 212 eine Spannung zwischen 100-240 V bereitgestellt werden kann. Der so gewandelte Wechselstrom kann an die Stromrichter 212 verteilt werden. Die Stromrichter 212 wandeln in der dargestellten Ausführungsform den durch den Transformator 224 gewandelten Wechselstrom in Gleichstrom um, wobei der so gewandelte Gleichstrom über die Schnittstellen 215 an die Energiespeichereinrichtungen 400 der Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen 500 übertragen werden kann. Die Stromrichter 212 und der Transformator 224 bilden hierbei die Energieverteileinrichtung 211. So können in vorteilhafter Weise hohe elektrische Leistungen gewandelt bzw. übertragen werden.In 2 an embodiment is shown, in which the charging station 100 of a device 200 provides an alternating current with a predetermined power, in particular 22 kW, wherein a transformer 224 with a primary and several secondary windings converts the alternating current in such a way that by means of the several secondary windings, in particular lower ones, Voltages can be provided which are particularly suitable for the conversion of alternating current into direct current by the power converter 212. For example, the charging station 100 can provide a 3-phase alternating current at a voltage of 400 V, with the transformer 224 converting the voltage in such a way that the power converter 212 can be provided with a voltage of between 100-240 V. The alternating current converted in this way can be distributed to the power converters 212 . In the illustrated embodiment, the power converters 212 convert the alternating current converted by the transformer 224 into direct current, it being possible for the direct current thus converted to be transmitted via the interfaces 215 to the energy storage devices 400 of the plurality of small electric vehicles 500 . The power converter 212 and the transformer 224 form the energy distribution device 211. In this way, high electrical power can be converted or transmitted in an advantageous manner.

In 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, in welchem eine Ladestation 100 einer Vorrichtung 200 über eine eingangsseitige Schnittstelle 201 einen Gleichstrom/eine Gleichspannung bereitstellt, wobei die elektrische Energie von einer Energiezwischenspeichereinrichtung 227 zwischengespeichert wird. Ist beispielsweise eine durch die Steuereinrichtung 209 bzw. Detektionseinrichtung 210 bestimmte Energiemenge in der Energiezwischenspeichereinrichtung 227 gespeichert, so kann die Vorrichtung 200 von der Ladestation 100 getrennt werden. Dies hat zum Vorteil, dass die Vorrichtung 200 an einer Ladestation 100 geladen und unabhängig von der Ladestation 100 Energie an die Energiespeichereinrichtungen 400 übertragen kann.In 3 an embodiment is shown in which a charging station 100 of a device 200 provides a direct current/a direct voltage via an input-side interface 201, with the electrical energy being temporarily stored by an intermediate energy storage device 227. If, for example, an energy determined by the control device 209 or detection device 210 If the quantity of energy is stored in the intermediate energy storage device 227, the device 200 can be separated from the charging station 100. This has the advantage that the device 200 can be charged at a charging station 100 and can transmit energy to the energy storage devices 400 independently of the charging station 100 .

Eine Energieverteileinrichtung 211 verteilt hierbei die von der Energiezwischenspeichereinrichtung 227 elektrische Energie. Die so bereitgestellte Gleichspannung insbesondere mittels der Energieverteileinrichtung 211 in eine oder mehrere andere Gleichspannungen gewandelt werden. Die so gewandelte elektrische Energie kann über die ausgangsseitigen Schnittstellen 215 an die an die Vorrichtung 200 angeschlossenen Energiespeichereinrichtungen 400 übertragen werden. Dies hat zum Vorteil, dass mittels der Energieverteileinrichtung 211 kein Wechselstrom in Gleichstrom gewandelt werden muss, was Bauraum und Herstellungskosten der Vorrichtung 200 reduzieren kann.An energy distribution device 211 distributes the electrical energy from the intermediate energy storage device 227 . The DC voltage provided in this way can be converted into one or more other DC voltages, in particular by means of the energy distribution device 211 . The electrical energy converted in this way can be transmitted via the output-side interfaces 215 to the energy storage devices 400 connected to the device 200 . This has the advantage that no alternating current has to be converted into direct current by means of the energy distribution device 211 , which can reduce installation space and production costs of the device 200 .

Es ist allerdings nicht zwingend, dass die Vorrichtung 200 die dargestellte Energiezwischenspeichereinrichtung 227 umfasst. Auch kann die Energieverteileinrichtung 211 direkt, also nicht über eine solche Energiezwischenspeichereinrichtung 227, mit der eingangsseitigen Schnittstelle 201 verbunden sein.However, it is not mandatory for the device 200 to include the intermediate energy storage device 227 shown. The energy distribution device 211 can also be connected to the input-side interface 201 directly, that is to say not via such an intermediate energy storage device 227 .

BezugszeichenlisteReference List

100100
Ladestationcharging station
101101
Erdbodenground
102102
Schnittstellenaufnahme der LadestationInterface recording of the charging station
200200
Vorrichtungcontraption
201201
eingangsseitige Schnittstelleinput-side interface
202202
Leiterkontakte der eingangsseitigen SchnittstelleWire contacts of the input side interface
203203
Schnittstellegehäuse der eingangsseitigen SchnittstelleInterface housing of the input-side interface
205205
eingangsseitiges Verbindungskabelinput connection cable
206206
Gehäuse der Vorrichtunghousing of the device
207207
Verbindungsleitungconnection line
208208
ausgangsseitige Verbindungskabeloutput connection cable
209209
Steuereinrichtungcontrol device
210210
Detektionseinrichtungdetection device
211211
Energieverteileinrichtungenergy distribution device
212212
Stromrichterpower converter
213213
Auswerteeinrichtungevaluation device
214214
Trennelementseparator
215215
ausgangsseitige Schnittstelleoutput-side interface
216216
Leiterkontakte der ausgangsseitigen SchnittstelleWire contacts of the output side interface
217217
Schnittstellengehäuse der ausgangsseitigen SchnittstelleInterface housing of the output-side interface
219219
Kommunikationseinrichtungcommunication facility
220220
Funksignaleradio signals
221221
Außenseite des Gehäusesoutside of the case
222222
Anzeigeeinrichtungdisplay device
223223
LCD-DisplayLCD display
224224
Transformatortransformer
225225
Gehäuseschnittstellehousing interface
226226
Signalverbindungsleitungsignal connection line
227227
Energiezwischenspeichereinrichtungintermediate energy storage device
400400
Energiespeichereinrichtungenergy storage device
401401
Schnittstellenaufnahme der EnergiespeichereinrichtungInterface recording of the energy storage device
500500
Elektro-Kleinfahrzeugsmall electric vehicle
600600
UmgebungVicinity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102016216565 A1 [0006]DE 102016216565 A1 [0006]

Claims (13)

Vorrichtung (200) zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation (100) an Energiespeichereinrichtungen (400) einer Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen (500), wobei die Vorrichtung (200) mindestens ein elektrisches Verbindungskabel (205, 208) mit mindestens einer eingangsseitigen Schnittstelle (201) zum Anschluss der Ladestation (100) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektrische Verbindungskabel (205, 208) eine Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) zum Anschluss der Energiespeichereinrichtungen (400) der Vielzahl von Elektro-Kleinfahrzeugen (500) umfasst, wobei die Vorrichtung (200) mindestens eine Energieverteileinrichtung (211) zur Verteilung der von der Ladestation (100) bereitgestellten Energie auf die Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) und mindestens eine Steuereinrichtung (209) zur Steuerung der Energieübertragung und -verteilung umfasst.Device (200) for transferring electrical energy from a charging station (100) to energy storage devices (400) of a large number of small electric vehicles (500), the device (200) having at least one electrical connecting cable (205, 208) with at least one input-side interface ( 201) for connecting the charging station (100), characterized in that the at least one electrical connecting cable (205, 208) comprises a large number of output-side interfaces (215) for connecting the energy storage devices (400) of the large number of small electric vehicles (500). , wherein the device (200) comprises at least one energy distribution device (211) for distributing the energy provided by the charging station (100) to the plurality of output-side interfaces (215) and at least one control device (209) for controlling the energy transmission and distribution. Vorrichtung (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) mindestens zwei ausgangsseitige Schnittstellen (215) umfasst, wobei die mindestens zwei Schnittstellen (215) gleichartige Schnittstelleneigenschaften aufweisen.Device (200) according to claim 1 , characterized in that the device (200) comprises at least two output-side interfaces (215), wherein the at least two interfaces (215) have similar interface properties. Vorrichtung (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine erste Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) und mindestens eine weitere Menge von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) umfasst, wobei die Schnittstelleneigenschaften der Schnittstellen (215) der jeweiligen Menge gleichartig sind und die Schnittstelleneigenschaften verschiedener Mengen voneinander verschieden sind, wobei die erste und/oder die weitere Menge mindestens zwei Schnittstellen (215) umfasst.Device (200) according to claim 1 or 2 , characterized in that the device (200) comprises a first set of output-side interfaces (215) and at least one further set of output-side interfaces (215), the interface properties of the interfaces (215) of the respective set being of the same type and the interface properties of different sets are different from one another, the first and/or the further set comprising at least two interfaces (215). Vorrichtung (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine eingangsseitige Schnittstelle (201) mindestens einen Anschluss zur Energieübertragung und mindestens einen Anschluss zur Signalübertragung umfasst.Device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one input-side interface (201) comprises at least one connection for energy transmission and at least one connection for signal transmission. Vorrichtung (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine Kommunikationseinrichtung (219) zur Übertragung von Informationen zwischen der Vorrichtung (200) und einer vorrichtungsexternen Einrichtung aufweist.Device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (200) has a communication device (219) for the transmission of information between the device (200) and a device external to the device. Vorrichtung (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine Detektionseinrichtung (210) zur Detektion einer bereitstellbaren Stromstärke/Leistung und/oder eines Stromstärke/Leistungsbedarfs von mindestens einer Energiespeichereinrichtung (400) und/oder eines Gesundheitszustands mindestens einer Energiespeichereinrichtung (400) oder mindestens einer den Gesundheitszustand zumindest teilweise repräsentierenden Größe/Eigenschaft und/oder eines Ladezustands mindestens einer Energiespeichereinrichtung (400) umfasst.Device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (200) has a detection device (210) for detecting a current strength/power that can be provided and/or a current strength/power requirement of at least one energy storage device (400) and/or a state of health at least one energy storage device (400) or at least one variable/property that at least partially represents the state of health and/or a state of charge of at least one energy storage device (400). Vorrichtung (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine Energiezwischenspeichereinrichtung (227) umfasst.Device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the device (200) comprises an intermediate energy storage device (227). Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie von einer Ladestation (100) an mindestens eine Energiespeichereinrichtung (400) eines Elektro-Kleinfahrzeugs (500) mittels einer Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine eingangsseitige Schnittstelle (201) mit der Ladestation (100) und mindestens eine ausgangsseitige Schnittstelle (215) mit mindestens einer Energiespeichereinrichtung (400) eines Elektro-Kleinfahrzeugs (500) verbunden wird, wobei eine Energieverteileinrichtung (211) die elektrische Energie derart verteilt und eine Steuereinrichtung (209) einen Betrieb der Vorrichtung (200) derart steuert, dass die mindestens eine Energiespeichereinrichtung (211) geladen wird.Method for transferring electrical energy from a charging station (100) to at least one energy storage device (400) of a small electric vehicle (500) by means of a device (200) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that at least one input-side interface (201) is connected to the charging station (100) and at least one output-side interface (215) is connected to at least one energy storage device (400) of a small electric vehicle (500), with an energy distribution device (211) the distributes electrical energy in such a way and a control device (209) controls operation of the device (200) in such a way that the at least one energy storage device (211) is charged. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Ladestation (100) bereitgestellte elektrische Energie mittels der Energieverteileinrichtung (211) derart auf eine Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) verteilt wird, dass mindestens zwei daran angeschlossene Energiespeichereinrichtungen (400) von Elektro-Kleinfahrzeugen (500) gleichzeitig geladen werden.Method for transmitting electrical energy claim 8 , characterized in that the electrical energy provided by the charging station (100) is distributed by means of the energy distribution device (211) to a large number of output-side interfaces (215) in such a way that at least two energy storage devices (400) of small electric vehicles (500) connected thereto be loaded at the same time. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Auswerteeinrichtung (209) eine Speicherkapazität und/oder ein Ladezustand und/oder ein Gesundheitszustand mindestens einer mit einer ausgangsseitigen Schnittstelle (215) verbundenen Energiespeichereinrichtung (400) oder mindestens eine diesen Gesundheitszustand zumindest teilweise repräsentierende Größe/Eigenschaft bestimmt wird.Method for transmitting electrical energy claim 8 or 9 , characterized in that an evaluation device (209) is used to determine a storage capacity and/or a state of charge and/or a state of health of at least one energy storage device (400) connected to an output-side interface (215) or at least one variable/property that at least partially represents this state of health . Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Auswerteeinrichtung (209) ein Energiebedarf der mit einer Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) verbundenen Energiespeichereinrichtungen (400) und/oder eine an die Energiespeichereinrichtungen (400) übertragene Energiemenge bestimmt wird.Method for transmitting electrical energy according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that an energy requirement of the energy storage devices (400) connected to a plurality of output-side interfaces (215) and/or a quantity of energy transmitted to the energy storage devices (400) is determined by means of an evaluation device (209). Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung (209) die Energieübertragung an eine mit einer ausgangsseitigen Schnittstelle (215) verbundenen Energiespeichereinrichtung (400) unterbrochen wird, wenn eine vorbestimmte Energiemenge übertragen ist.Method for transmitting electrical energy according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that the control device (209) interrupts the energy transmission to an energy storage device (400) connected to an output-side interface (215) when a predetermined amount of energy has been transmitted. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung (209) eine von der Ladestation (100) angeforderte elektrische Leistung, Stromstärke und/oder Spannung reduziert wird, wenn die durch die Ladestation (100) bereitgestellte Leistung, Stromstärke und/oder Spannung die von den mit einer Vielzahl von ausgangsseitigen Schnittstellen (215) verbundenen Energiespeichereinrichtungen (400) benötigte elektrische Leistung, Stromstärke und/oder Spannung übersteigt.Method for transmitting electrical energy according to one of Claims 8 until 12 , characterized in that by means of the control device (209) from the charging station (100) requested electrical power, current and / or voltage is reduced when the through the charging station (100) provided power, current and / or voltage of the with exceeds the electrical power, current intensity and/or voltage required by a large number of energy storage devices (400) connected to the output-side interfaces (215).
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Norm DIN EN 62196-2, VDE 0623-5-2 2017-11-00. Stecker, Steckdosen, Fahrzeugkupplungen und Fahrzeugstecker - Konduktives Laden von Elektrofahrzeugen - Teil 2: Anforderungen und Hauptmaße für die Kompatibilität und Austauschbarkeit von Stift- und Buchsensteckvorrichtungen für Wechselstrom (IEC 62196-2:2016); Deutsche Fassung EN 62196-2:2017.
Norm SAE J1772 2017-10-00. SAE Electric vehicle and plug in hybrid electric vehicle conductive charge coupler

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