DE102022119768A1 - Optimized charging management for an electric vehicle - Google Patents
Optimized charging management for an electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022119768A1 DE102022119768A1 DE102022119768.9A DE102022119768A DE102022119768A1 DE 102022119768 A1 DE102022119768 A1 DE 102022119768A1 DE 102022119768 A DE102022119768 A DE 102022119768A DE 102022119768 A1 DE102022119768 A1 DE 102022119768A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- charging
- electric vehicle
- default value
- curve
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 47
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 7
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007620 mathematical function Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 20
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 5
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
- B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Es werden ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs (2) sowie eine zugehörige Ladesteuerung (6) des Elektrofahrzeugs (2) angegeben. Verfahrensgemäß wird durch die Ladesteuerung (6) ein Vorgabewert (V) für die Ladestromstärke oder Ladeleistung eines von dem E-Fahrzeug (2) bezogenen Ladestroms (IL) zeitlich variierend vorgegeben.A method for charging an electric vehicle (2) and an associated charging control (6) of the electric vehicle (2) are specified. According to the method, a default value (V) for the charging current strength or charging power of a charging current (IL) obtained from the electric vehicle (2) is specified by the charging controller (6) in a time-varying manner.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs (kurz E-Fahrzeug) sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Ladesteuerung des E-Fahrzeugs.The invention relates to a method for charging an electric vehicle (E-vehicle for short) and to a charging control of the E-vehicle set up to carry out the method.
E-Fahrzeuge beziehen den zum Aufladen ihrer Batterie erforderlichen Ladestrom in der Regel direkt aus einer lokalen Stromverteilung (insbesondere durch Anschluss des E-Fahrzeugs an eine Haushaltssteckdose oder Kraftstromsteckdose) oder aus einer Ladestation, die entweder unmittelbar oder mittelbar über eine lokale Stromverteilung an ein öffentliches Stromnetz anschließbar ist, um den Ladestrom für das E-Fahrzeug zur Verfügung zu stellen. In dem letzteren Fall gibt die Ladestation durch Kommunikation mit einer Ladesteuerung des E-Fahrzeugs den Ladevorgang (also die Ausgabe des elektrischen Ladestroms) frei und gibt dabei einen (fahrzeuginternen) Vorgabewert für die Stromstärke oder Leistung des Ladestroms vor. Dieser Vorgabewert definiert die maximale Stromstärke bzw. Leistung des Ladestroms, die das E-Fahrzeug abrufen kann. Im Rahmen dieses Vorgabewerts steuert dann die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs während des Ladevorgangs den tatsächlich gezogenen Ladestrom. Bei Gleichstromladegeräten obliegt im Rahmen der zulässigen Stromstärken die Steuerung des Ladestroms dem Fahrzeug. Dieses definiert den Ladestrom, den das Gleichstromladegerät bereitstellen soll.E-vehicles usually obtain the charging current required to charge their battery directly from a local power distribution (in particular by connecting the e-vehicle to a household socket or power socket) or from a charging station, which is either directly or indirectly connected to a public power distribution via a local power distribution The power grid can be connected to provide charging current for the electric vehicle. In the latter case, the charging station enables the charging process (i.e. the output of the electrical charging current) through communication with a charging controller of the electric vehicle and thereby specifies a (vehicle-internal) default value for the current strength or power of the charging current. This default value defines the maximum current strength or power of the charging current that the electric vehicle can access. Within the framework of this default value, the charging control of the electric vehicle then controls the charging current actually drawn during the charging process. With DC chargers, the vehicle is responsible for controlling the charging current within the permitted current levels. This defines the charging current that the DC charger should provide.
Als „lokale Stromverteilung“ wird hier und im Folgenden die durch einen Netzverknüpfungspunkt von dem öffentlichen Stromnetz abgegrenzte elektrische Installation, z.B. eines Hauses (Hausstrominstallation) oder Gewerbebetriebs, bezeichnet. Die lokale Stromverteilung umfasst also diejenigen elektrischen Leitungen und Verbraucher sowie gegebenenfalls vorhandene Speicher und/der Stromerzeugungseinheiten, die sich aus Sicht des angeschlossenen E-Fahrzeugs diesseits des Netzverknüpfungspunktes befinden und somit nicht zu dem öffentlichen Stromnetz gehören.Here and below, “local power distribution” refers to the electrical installation that is separated from the public power grid by a network connection point, e.g. of a house (domestic power installation) or commercial business. The local electricity distribution therefore includes those electrical lines and consumers as well as any storage and/or power generation units that are located on this side of the network connection point from the perspective of the connected electric vehicle and therefore do not belong to the public electricity network.
Bei unmittelbarem Anschluss des E-Fahrzeugs an die lokale Stromverteilung wird der Ladevorgang regelmäßig sofort gestartet. Auch herkömmliche Ladestationen geben den Ladevorgang meistens frei, sobald das zu ladende E-Fahrzeug an die Ladestation angeschlossen wird. Häufig kann dabei an der Ladestation oder im E-Fahrzeug oder mittels einer auf die Ladestation oder das E-Fahrzeug wirkenden App der Vorgabewert der Ladestromstärke bzw. -leistung festgelegt werden. Die Ladung des E-Fahrzeugs erfolgt in diesen Fällen also in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Maximal-Stromstärke bzw. -Leistung.When the electric vehicle is directly connected to the local power distribution, the charging process is regularly started immediately. Conventional charging stations also usually enable the charging process as soon as the electric vehicle to be charged is connected to the charging station. The default value of the charging current or power can often be set at the charging station or in the electric vehicle or using an app that works on the charging station or the electric vehicle. In these cases, the electric vehicle is charged depending on a specified maximum current or power.
Insbesondere bei E-Fahrzeugen, die aus der Haustrominstallation eines mit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) ausgerüsteten Privathauses geladen werden, besteht ein starkes Bedürfnis danach, den Ladestrom für das E-Fahrzeug zu einem möglichst großen Teil aus der - nicht für den Hausstrombedarf benötigten - Überschussleistung der PV-Anlage zu beziehen. Der für den Eigenbedarf (also den Hausstrombedarf und die Ladung des E-Fahrzeugs) genutzte Anteil des von der PV-Anlage erzeugten Solarstroms sollen somit gesteigert und eine Rückspeisung des Solarstroms in das öffentliche Stromversorgungsnetz (auch „Versorgungsnetz“ oder kurz „Netz“) weitestmöglich vermieden werden. Weiterhin soll eine Zuführung des Ladestroms aus dem Netz vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden.Particularly in the case of electric vehicles that are charged from the domestic electricity installation of a private house equipped with a photovoltaic system (PV system), there is a strong need for the charging current for the electric vehicle to come as much as possible from - not for The electricity required for the house can be obtained from the surplus power of the PV system. The proportion of the solar power generated by the PV system used for personal use (i.e. domestic electricity needs and charging the electric vehicle) should be increased and the solar power should be fed back into the public power supply network (also “supply network” or “grid” for short) as far as possible be avoided. Furthermore, supply of charging current from the network should be avoided or at least largely reduced.
Um dieses Ziel zu erreichen, werden heute bereits solarstrom-optimierte Ladestationen eingesetzt. Solche Ladestationen haben entweder einen digitalen Eingang, um Leistungsdaten der PV-Anlage über eine Kommunikationseinrichtung abzufragen und danach die Ladeleistung zu regeln oder werden durch eine dazwischengeschaltete Energiesteuerung digital geregelt. Diese Energiesteuerung greift in der Regel auf Daten des PV-Wechselrichters oder eines Smartmeters (d.h. auf einen zum Versenden der erhobenen Messdaten eingerichteten Stromzähler) zu. Das Smartmeter muss meist zusätzlich zu bestehenden Zählern in der Unterverteilung das Hauses installiert werden und sendet der Ladestation dann ein die Ladeleistung steuerndes Signal zu. Die Kommunikation zwischen dem PV-Wechselrichter oder dem Smartmeter einerseits und der Ladestation andererseits erfolgt entweder drahtgebunden, z.B. über einen RS485-Bus oder drahtlos per Funk, z.B. über WLAN. Mitunter sind die Ladestation und der PV-Wechselrichter bzw. Smartmeter in eine Smarthome-Installation eingebunden.In order to achieve this goal, solar power-optimized charging stations are already being used today. Such charging stations either have a digital input to query performance data from the PV system via a communication device and then regulate the charging power or are digitally regulated by an intermediary energy control. This energy control usually accesses data from the PV inverter or a smart meter (i.e. an electricity meter set up to send the collected measurement data). The smart meter usually has to be installed in addition to existing meters in the sub-distribution of the house and then sends the charging station a signal that controls the charging power. The communication between the PV inverter or the smart meter on the one hand and the charging station on the other hand takes place either wired, e.g. via an RS485 bus, or wirelessly via radio, e.g. via WLAN. Sometimes the charging station and the PV inverter or smart meter are integrated into a smart home installation.
Bekannt sind auch Ladestationen, die in Kombination mit einem oder mehreren Stromsensoren verkauft werden. Mittels der Stromsensoren misst die Ladestation dabei direkt den Stromübergang am Netzverknüpfungspunkt, um danach den Solarstromanteil des Ladestroms zu erhöhen. Auch in diesem Fall erfolgt die Kommunikation zwischen der Ladestation und dem mindestens einen Sensor in der Regel drahtgebunden oder per Funk über ein digitales Kommunikationsprotokoll, z.B. einen RS485-Bus der WLAN.Charging stations that are sold in combination with one or more current sensors are also known. Using the current sensors, the charging station directly measures the current transfer at the grid connection point in order to then increase the solar power share of the charging current. In this case too, communication between the charging station and the at least one sensor usually takes place via wire or radio via a digital communication protocol, e.g. an RS485 bus of the WLAN.
Mit vorstehend beschriebenen Ansätzen ist an sich bereits ein befriedigendes Lademanagement möglich. Ein Nachteil der vorstehend beschriebenen Ansätze ist allerdings, dass für die Umsetzung häufig eine vergleichsweise aufwendige Installation erforderlich ist. Bei einer drahtgebundenen Datenübertragung ist aufgrund der häufig vergleichsweise großen Entfernung zwischen der Ladestation und den eingesetzten Sensoren und Kommunikationseinrichtungen insbesondere die Verkabelung regelmäßig aufwändig und fehleranfällig. Bei Funklösungen entfällt zwar die Verkabelung. Ein Nachteil der Funkübertragung ist dafür aber die begrenzte Funkreichweite, die die Datenübertragung aufgrund ungünstiger räumlicher Gegebenheiten, z.B. aufgrund von zwischengelagerten Hauswänden zwischen dem im Keller angeordneter Unterverteiler und der in der Garage angeordneten Ladestation regelmäßig fehleranfällig macht oder sogar ganz ausschließt.With the approaches described above, satisfactory charging management is already possible. However, a disadvantage of the approaches described above is that a comparatively complex installation is often required for implementation. With wired data transmission, it is often comparatively large The distance between the charging station and the sensors and communication devices used, in particular the cabling, is often complex and prone to errors. With wireless solutions, there is no need for cabling. A disadvantage of radio transmission, however, is the limited radio range, which regularly makes data transmission prone to errors or even completely precludes it due to unfavorable spatial conditions, for example due to intermediate house walls between the sub-distributor arranged in the basement and the charging station arranged in the garage.
Zudem wird die Umsetzung der oben beschriebenen Ansätze häufig durch die Inkompatibilität der verschiedenen beteiligten Komponenten bezüglich der Datenübermittlung, z.B. des benutzten Kommunikationsprotokolls, erschwert. Beispielsweise ist eine neu angeschaffte Ladestation häufig signalübertragungstechnisch nicht mit vorhandenen Komponenten wie z.B. dem PV-Wechselrichter oder vorhandenen Stromzählern kompatibel, so dass zusätzliche Sensoren installiert werden müssen oder die erforderliche Kommunikation zwischen den bestehenden Komponenten und der Ladestation nur über zwischengeschaltete Adapter (z.B. Hardware-Adapter und/oder Softwarekomponenten zur Signalwandlung oder - übersetzung) hergestellt werden kann. Die Nutzung einer übergeordneten Kommunikationseinrichtung, z.B. einer Smarthome-Steuerung, erfordert andererseits eine - mitunter komplexe - Systemintegration.In addition, the implementation of the approaches described above is often made more difficult by the incompatibility of the various components involved with regard to data transmission, e.g. the communication protocol used. For example, a newly purchased charging station is often not compatible with existing components such as the PV inverter or existing electricity meters in terms of signal transmission, so that additional sensors have to be installed or the necessary communication between the existing components and the charging station can only be achieved via intermediate adapters (e.g. hardware adapters and/or software components for signal conversion or translation). On the other hand, the use of a higher-level communication device, e.g. a smart home control, requires - sometimes complex - system integration.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Lademanagement für Laden eines E-Fahrzeug mit besonders unaufwändig realisierbaren Mitteln bereitzustellen.The invention is based on the object of providing an optimized charging management for charging an electric vehicle using means that can be implemented in a particularly inexpensive manner.
Bezüglich eines Verfahrens zum Laden eines E-Fahrzeugs wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich einer Ladesteuerung für ein E-Fahrzeug wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.With regard to a method for charging an electric vehicle, this task is solved according to the invention by the features of claim 1. With regard to a charging control for an electric vehicle, the above task is solved according to the invention by the features of claim 9. Advantageous and partly inventive embodiments The invention is set out in the subclaims and the following description.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch die - in das E-Fahrzeug eingebaute und zur fahrzeuginternen Steuerung des Ladevorgangs vorgesehenen - Ladesteuerung ein (fahrzeuginterner) Vorgabewert der Ladestromstärke oder (elektrischen) Ladeleistung zeitlich variierend vorgegeben wird. Dieser Vorgabewert wird dabei insbesondere kontinuierlich oder in mehreren Stufen variiert. Dadurch, dass der Vorgabewert für die Ladestromstärke oder Ladeleistung erfindungsgemäß durch die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs vorgegeben wird, wird der Einsatz eines fahrzeugexternen Lademanagements überflüssig. Das E-Fahrzeug kann hierdurch an einer Haushaltssteckdose oder Kraftstromsteckdose einer gewöhnlichen lokalen Stromverteilung in gleicher Weise netzfreundlich geladen werden wie an einer dedizierten Ladestation.According to the invention, it is provided that a (vehicle-internal) default value of the charging current intensity or (electrical) charging power is specified in a time-varying manner by the charging controller installed in the electric vehicle and provided for the vehicle-internal control of the charging process. This default value is varied in particular continuously or in several stages. Because the default value for the charging current or charging power is specified according to the invention by the charging control of the electric vehicle, the use of vehicle-external charging management becomes unnecessary. The electric vehicle can thus be charged in a grid-friendly manner at a household socket or power socket of a normal local power distribution network in the same way as at a dedicated charging station.
Sofern das E-Fahrzeug an einer Ladestation geladen wird und die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs von der Ladestation auch einen fahrzeug-externen Vorgabewert der Ladestromstärke oder Ladeleistung (zusätzlich zu dem selbst ermittelten, fahrzug-internen Vorgabewert) erhält, begrenzt die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs die Ladestromstärke oder Ladeleistung im Regelfall stets auf den kleineren der beiden Vorgabewerte. Allerdings kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs beim Anschluss desselben an eine öffentliche oder private Ladestation der letzteren bezüglich der Vorgabe des Vorgabewerts eine Priorität einräumt (und zwar insbesondere dann, wenn der fahrzeug-externe Vorgabewert durch die Ladestation hinreichend differenziert angegeben wird). Die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs stellt in diesem Fall optional die Vorgabe des eigenen, fahrzeug-internen Vorgabewerts während eines solchen Ladevorgangs ein. Beispielsweise ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs die Vorgabe des eigenen Vorgabewerts einstellt, wenn das E-Fahrzeug an einer öffentlichen Schnellladesäule geladen wird. In einem anderen vorteilhaften Anwendungsfall räumt die Ladesteuerung auch dem von einer bestimmten privaten Ladestation übermittelten fahrzeug-externen Vorgabewert Priorität über den fahrzeug-internen Vorgabewert ein.If the electric vehicle is charged at a charging station and the charging control of the electric vehicle also receives a vehicle-external default value of the charging current or charging power from the charging station (in addition to the self-determined, vehicle-internal default value), the charging control of the electric vehicle limits Vehicle, the charging current or charging power is usually always set to the smaller of the two default values. However, it can also be provided within the scope of the invention that the charging control of the electric vehicle, when connecting it to a public or private charging station, gives the latter a priority with regard to the specification of the default value (in particular if the vehicle-external default value is determined by the charging station is specified in a sufficiently differentiated manner). In this case, the charging control of the electric vehicle optionally sets its own, vehicle-internal default value during such a charging process. For example, in an advantageous embodiment it is provided that the charging control of the electric vehicle sets the specification of its own default value when the electric vehicle is charged at a public fast charging station. In another advantageous application, the charging control also gives priority to the vehicle-external default value transmitted from a specific private charging station over the vehicle-internal default value.
Vorzugsweise wird der Vorgabewert anhand einer in dem E-Fahrzeug hinterlegten Ladekurve bestimmt, die insbesondere in Form einer zeitabhängigen mathematischen Funktion (also einer mathematischen Formel), in Form einer Stützpunkttabelle oder in einer Mischform aus Stützpunkten und Formel, hinterlegt ist. Die Ladekurve kann dabei im Rahmen der Erfindung den einzustellenden Vorgabewert der Ladestromstärke oder Ladeleistung unmittelbar wiedergeben:
Die Ladekurve kann im Rahmen der Erfindung (ausschließlich) in Abhängigkeit der Tageszeit (eines einzigen Tages) definiert sein, so dass die Ladekurve an jedem Tag die gleiche Form hat. Wenn die Ladekurve als Stützpunkttabelle vorliegt, umfasst sie in dieser Ausführung z.B. 24 Punkte (also einen Punkt pro Stunde), 96 Punkte (d.h. einen Punkt pro Viertelstunde) oder 1440 Punkte (d.h. einen Punkt pro Minute). Die Ladekurve kann alternativ auch einen Zeitraum von weniger als 24 Stunden abdecken. In diesem Fall wird die Ladekurve vorzugsweise jeweils nur innerhalb eines Abschnitts eines jeden Tages (z.B. nur zwischen 7 Uhr und 22 Uhr) abgearbeitet. Vorzugsweise ist die Ladekurve aber auch auf einer 24 Stunden überschreitenden Zeitskala veränderlich vorgegeben, so dass die Ladekurve beispielsweise
- - für unterschiedliche Wochentage,
- - für unterschiedliche Halbjahre, Trimester, Quartale oder Monate,
- - für jede der klassischen Jahreszeiten Frühjahr, Sommer, Herbst, Winter oder
- - für jeden Tag im Jahr
- - for different days of the week,
- - for different half-years, trimesters, quarters or months,
- - for each of the classic seasons spring, summer, autumn, winter or
- - for every day of the year
Vorzugsweise ist die Ladekurve in der Ladesteuerung selbst hinterlegt. Alternativ hierzu kann die Ladekurve aber auch in einem separaten Datenspeicher, z.B. einer Speicherkarte oder dem Speicher eines externen Kontrollgeräts des E-Fahrzeugs (z.B. einem Bordcomputer) hinterlegt sein und von dort aus der Ladesteuerung im Betrieb zur Verfügung gestellt werden.The charging curve is preferably stored in the charging control itself. Alternatively, the charging curve can also be stored in a separate data memory, e.g. a memory card or the memory of an external control device of the electric vehicle (e.g. an on-board computer) and from there made available to the charging control during operation.
Die Steuerung des Vorgabewerts anhand der hinterlegten Ladekurve hat den Vorteil, dass ein individuell optimiertes Lademanagement ohne aufwändige Installation, insbesondere ohne Einsatz von Stromzählern oder Stromsensoren in der lokalen Stromverteilung und deren datenübertragungstechnische Verbindung mit dem E-Fahrzeug möglich ist. Eine Zusammenwirkung dem E-Fahrzeug mit einem fahrzeugexternen Stromzähler oder Stromsensor ist daher bei der erfindungsgemäßen Ladesteuerung vorzugsweise auch nicht vorgesehen.Controlling the default value based on the stored charging curve has the advantage that individually optimized charging management is possible without complex installation, in particular without the use of electricity meters or current sensors in the local power distribution and their data transmission connection to the electric vehicle. Interaction between the electric vehicle and an electricity meter or current sensor external to the vehicle is therefore preferably not provided for in the charging control according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Ladekurve derart hinterlegt, dass sie mit Hilfe von Eingabemitteln, insbesondere durch einen Nutzer oder Techniker, frei oder in vorgegebenen Freiheitsgraden und Grenzen veränderbar ist. Die Eingabemittel, z.B. eine Tastatur, können dabei im Rahmen der Erfindung in das E-Fahrzeug integriert sein und damit ein Bestandteil der letzteren sein. Alternativ sind die Eingabemittel als Bestandteil eines fahrzeugexternen (also nicht zu dem E-Fahrzeug gehörenden) Programmiermoduls vorgesehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Eingabemittel in einer Software-Applikation zur Konfiguration der Ladesteuerung (nachfolgend kurz „Konfigurations-App“) implementiert, die in einem fahrzeugexternen Gerät (z.B. einem Smartphone, Tablet oder sonstigen Computer) installierbar ist. Die Eingabemittel können hierbei beispielsweise in einer graphischen Benutzeroberfläche realisiert sein, in der die Ladekurve mittels eines Fingers oder eines Zeichenstifts aufgemalt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the charging curve is stored in such a way that it can be changed freely or within predetermined degrees of freedom and limits with the help of input means, in particular by a user or technician. The input means, e.g. a keyboard, can be integrated into the electric vehicle within the scope of the invention and thus be part of the latter. Alternatively, the input means are provided as part of a programming module external to the vehicle (i.e. not part of the electric vehicle). In a particularly advantageous embodiment, the input means are implemented in a software application for configuring the charging control (hereinafter referred to as “configuration app”), which can be installed in a device external to the vehicle (e.g. a smartphone, tablet or other computer). The input means can be implemented, for example, in a graphical user interface in which the charging curve can be drawn using a finger or a drawing pen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer besonders vorteilhaften Anwendung eingesetzt, um einen besonders hohen Anteil an Solar- und/oder Windstrom an dem Ladestrom sicherzustellen. Hierbei ist die Ladekurve derart vorgegeben, dass sie mit einem durchschnittlichen Verlauf der Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke korreliert ist. Die Ladekurve ist hierbei vorzugsweise (aber nicht zwingend) spezifisch an den durchschnittlichen (oder historischen) Verlauf der Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs angepasst. Diese Verfahrensvariante ist dann besonders vorteilhaft, wenn das E-Fahrzeug an eine lokale Stromverteilung angeschlossen ist, in die eine PV-Anlage oder ein Windkraftanlage geschaltet ist. Im Sinne eines umweltfreundlichen Ladens ist die an die durchschnittliche Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke angepasste Ladekurve aber auch dann sinnvoll, wenn das E-Fahrzeug den Ladestrom ausschließlich aus dem öffentlichen Stromnetz bezieht, da hierdurch die Ausnutzung des regional und regenerativ erzeugten Netzstroms verbessert wird.The method according to the invention is used in a particularly advantageous application in order to ensure a particularly high proportion of solar and/or wind power in the charging current. The charging curve is specified in such a way that it is correlated with an average course of solar radiation and/or wind strength. The charging curve is preferably (but not necessarily) specifically adapted to the average (or historical) course of solar radiation and/or wind strength at the geographical location of the electric vehicle. This method variant is particularly advantageous if the electric vehicle is connected to a local power distribution into which a PV system or a wind turbine is connected. In terms of environmentally friendly charging, the charging curve adapted to the average solar radiation and/or wind strength also makes sense if the electric vehicle draws the charging power exclusively from the public power grid, as this improves the utilization of regional and regeneratively generated grid power.
Der Begriff „korreliert“ bedeutet hier allgemein, dass die Ladekurve dem durchschnittlichen Verlauf der Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs (insbesondere in einer linearen oder nichtlinearen Beziehung) folgt, also bei höherer durchschnittlicher Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke einen höheren Wert und bei niedrigerer durchschnittlicher Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke einen niedrigeren Wert aufweist. Die Ladekurve kann sich dabei - je nach der geographischen Abhängigkeit der Ladekurve - auch verändern, wenn das E-Fahrzeug bewegt wird.The term “correlated” here generally means that the charging curve follows the average course of solar radiation and/or wind strength at the geographical location of the electric vehicle (in particular in a linear or non-linear relationship), i.e. a higher one with higher average solar radiation or wind strength Value and has a lower value when the average solar radiation or wind strength is lower. The charging curve can also change - depending on the geographical dependency of the charging curve - when the electric vehicle is moved.
Der geographische Standort des E-Fahrzeugs kann dabei im Rahmen der Erfindung unterschiedlich genau eingegrenzt werden. Beispielsweise kann die Ladekurve in unterschiedlichen Ausführungen derart angegeben werden, dass sie
- - für den Subkontinent (z.B. Westeuropa),
- - die Zeitzone,
- - das Land oder den Landesteil (z.B. Bundesstaat oder Verwaltungsbezirk), oder
- - die Stadt oder den Postleitzahlenbereich,
- - for the subcontinent (e.g. Western Europe),
- - the time zone,
- - the country or part of the country (e.g. federal state or administrative district), or
- - the city or postal code area,
In einer besonders einfach realisierbaren, aber dennoch effektiven Ausführung der Erfindung ist die Ladekurve derart vorgegeben, dass sie mit der jahreszeitlich variierenden Tageslänge an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs korreliert ist, also dem Verlauf der jahreszeitlich variierenden Tageslänge folgt. Beispielsweise ist die Ladekurve derart vorgebeben, dass sie einen von Null verschiedenen Vorgabewert für die Ladestromstärke jeweils nur tagsüber während eines Zeitraums aufweist, der an jedem Tag eine gegebene Zeitspanne nach der jeweiligen kalendarischen Sonnenaufgangszeit beginnt, und eine vorgegebene Zeitspanne vor der jeweiligen kalendarischen Sonnenuntergangszeit endet. Der Ladestrom wird dabei insbesondere zwischen den Zeiten des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs sukzessive (d.h. kontinuierlich oder in mehreren Schritten) auf einen Spitzenwert erhöht und anschließend wieder sukzessive erniedrigt. Die Ladung startet insbesondere mit dem minimalem Ladestrom, den das E-Fahrzeug zulässt.In a particularly easy to implement, but still effective, embodiment of the invention, the charging curve is predetermined in such a way that it is correlated with the seasonally varying day length at the geographical location of the electric vehicle, i.e. follows the course of the seasonally varying day length. For example, the charging curve is predetermined in such a way that it has a non-zero default value for the charging current strength only during the day during a period of time that begins on each day a given period of time after the respective calendar sunrise time and ends a predetermined period of time before the respective calendar sunset time. The charging current is increased gradually (i.e. continuously or in several steps) to a peak value, particularly between the times of sunrise and sunset, and then gradually reduced again. In particular, charging starts with the minimum charging current that the electric vehicle allows.
Optional werden zusätzlich die Höhe (insbesondere der Spitzenwert) der Ladekurve während des Tages in Anpassung an die jahreszeitlich variierenden Durchschnittswerte der Sonneneinstrahlung und/oder der Windstärke angepasst. Beispielsweise nimmt die Ladekurve hierbei im Tagesverlauf während des Sommers höhere Werte an als während des Winters.Optionally, the height (in particular the peak value) of the charging curve is also adjusted during the day to adapt to the seasonally varying average values of solar radiation and/or wind strength. For example, the charging curve takes on higher values over the course of the day during the summer than during the winter.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Vorgabewert in Abhängigkeit von mindestens einer Angabe zu einer PV-Anlage, insbesondere der Nennleistung der PV-Anlage, der Neigung der PV-Anlage, der geographischen Position der PV-Anlage und/oder der geographischen Ausrichtung der PV-Anlage bezüglich der Himmelsrichtungen variiert. Zusätzlich oder alternativ wird der Vorgabewert in dieser Erfindungsvariante in Anhängigkeit von einer Angabe zu einer Windkraftanlage, insbesondere der Nennleistung der Windkraftanlage, variiert. Hierdurch kann in Anwendungsfällen, in denen das E-Fahrzeug auch lokal aus einer PV-Anlage oder einer Windanlage versorgt wird, der nutzbare Solar- bzw. Windstrom besonders gut für die Bereitstellung des Ladestroms genutzt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the default value is determined depending on at least one piece of information about a PV system, in particular the nominal power of the PV system, the inclination of the PV system, the geographical position of the PV system and/or the geographical orientation of the PV system PV system varies in terms of cardinal directions. Additionally or alternatively, the default value in this variant of the invention is varied depending on information about a wind turbine, in particular the nominal power of the wind turbine. This means that in applications in which the electric vehicle is also powered locally from a PV system or a wind system, the usable solar or wind power can be used particularly well to provide charging power.
Diese Angaben zu einer spezifischen PV- oder Windkraftanlage sind insbesondere Teil einer optional vorgesehenen Heimat-Einstellung der Ladesteuerung, die manuell durch einen Nutzer aktivierbar ist oder von der Ladesteuerung automatisch immer dann aktiviert wird, wenn der Standort des E-Fahrzeugs mit einem vorgebbaren Heimatort übereinstimmt. In einer Erweiterung dieses Konzept sind in der Ladesteuerung mehrere Heimat-Einstellungen hinterlegbar und jeweiligen Heimatorten zuordenbar, um das E-Fahrzeug an verschiedenen häufig frequentierten Orten (z.B. dem Wohnort und dem Arbeitsort des Fahrzeugnutzers) in einer jeweils an die örtlichen Gegebenheiten angepassten Weise zu laden. In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung werden die vorstehend genannten Angaben zu einer PV-Anlage und/oder einer Windanlage bei der Erstellung der Ladekurve (und damit insbesondere einmalig bei der Inbetriebnahme des E-Fahrzeugs) berücksichtigt. Insbesondere können diese Angaben in der vorstehend genannten Konfigurations-App eingegeben werden, die dann unter Berücksichtigung dieser Angaben die Ladekurve berechnet. Alternativ können vorstehend genannten Angaben zu einer PV-Anlage und/oder einer Windanlage aber auch herangezogen werden, um eine unabhängig hiervon berechnete Ladekurve im Betrieb des E-Fahrzeugs in Anpassung an die PV- und Windkraftanlage zu modifizieren. In einer weiteren Ausführungsvariante wird eine standortspezifische Ladekurve erst auf das Fahrzeug geladen, z.B. durch selbstständige Kommunikation der Ladesteuerung mit dem Internet oder über ein elektronisches Mobilgerät des Nutzers, wenn ein Ladevorgang in dem jeweiligen geografischen Geltungsbereich gestartet wird.This information about a specific PV or wind turbine is in particular part of an optionally provided home setting of the charging control, which can be activated manually by a user or is automatically activated by the charging control whenever the location of the electric vehicle matches a predetermined home location . In an extension of this concept, several home settings can be stored in the charging control and assigned to respective home locations in order to charge the electric vehicle at various frequently frequented locations (e.g. the vehicle user's home and work location) in a manner adapted to the local conditions . In an expedient embodiment of the invention, the above-mentioned information on a PV system and/or a wind system is taken into account when creating the charging curve (and thus in particular once when the electric vehicle is put into operation). In particular, this information can be entered in the above-mentioned configuration app, which then calculates the charging curve taking this information into account. Alternatively, the above-mentioned information about a PV system and/or a wind turbine can also be used to modify an independently calculated charging curve during operation of the electric vehicle in adaptation to the PV and wind turbine. In a further embodiment variant, a location-specific charging curve is only loaded onto the vehicle, e.g. through independent communication of the charging control with the Internet or via the user's electronic mobile device, when a charging process is started in the respective geographical area.
Die obigen Angaben erlauben eine präzise und individuelle Anpassung der Ladekurve hinsichtlich ihrer Höhe und tageszeitlichen Verzerrung an den von einer PV-Anlage gelieferten Solarstrom. Beispielsweise wird dabei berücksichtigt, dass das Maximum der Solarleistung je nach der geographischen Ausrichtung der PV-Anlage bei ungestörtem Verlauf der Sonneneinstrahlung früher oder später im Tagesverlauf auftritt. Die Berücksichtigung der Neigung der PV-Anlage erlaubt wiederum, den jahreszeitlichen Verlauf der durchschnittlichen Solarstromerzeugung in der Ladekurve abzubilden; so wird beispielsweise berücksichtigt, dass bei einer stark geneigten PV-Anlage die Unterschiede der sommerlichen und winterlichen Solarleistung geringer sind als bei einer wenig geneigten PV-Anlage.The above information allows a precise and individual adjustment of the charging curve in terms of its height and time of day distortion to the solar power supplied by a PV system. For example, it is taken into account that the maximum solar output occurs earlier or later in the day depending on the geographical orientation of the PV system if the solar radiation is undisturbed. Taking the inclination of the PV system into account allows the seasonal progression of average solar power generation to be reflected in the charging curve; For example, it is taken into account that with a highly inclined PV system the differences in summer and winter solar output are smaller than with a slightly inclined PV system.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Vorgabewert in Abhängigkeit von einer Information über die (aktuelle oder prognostizierte) tatsächliche Sonneneinstrahlung und/oder in Abhängigkeit von einer Information über die (aktuelle oder prognostizierte) tatsächliche Windstärke an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs variiert. Als Information über die tatsächliche Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke werden dabei insbesondere
- - Messdaten eines in das E-Fahrzeug integrierten oder mit dem E-Fahrzeug (drahtgebunden oder drahtlos) verbundenen Strahlungssensors bzw. Windsensors,
- - der gemessenen Netzspannung (insbesondere anhand von Messdaten eines Netzspannungssensors), und/oder
- - Prognosedaten eines Wetterdienstes
- - Measurement data from a radiation sensor or wind sensor integrated into the e-vehicle or connected to the e-vehicle (wired or wireless),
- - the measured mains voltage (in particular based on measurement data from a mains voltage sensor), and/or
- - Forecast data from a weather service
Die optionale Heranziehung der Netzspannung (also der Messdaten des Netzspannungssensors) als Steuergröße für die Einstellung des Vorgabewertes beruht auf der Erkenntnis, dass die Netzspannung geringfügig mit der lokalen und regionalen Stromverfügbarkeit schwankt. Erkanntermaßen wird die lokale bzw. regionale Stromverfügbarkeit maßgeblich von wetterabhängigen Stromerzeugungseinheiten, nämlich PV-Anlagen und Windkraftanlagen in der lokalen Stromverteilung oder deren Umgebung, beeinflusst, was sich in messbaren Schwankungen der Netzspannung äußert. Je nach der lokalen und regionalen Stromerzeugungsinfrastruktur, also dem Vorhandensein von PV-Anlagen oder Windkraftanlagen in der lokalen Stromverteilung oder deren Umgebung, schlagen sich Zeitintervalle mit hoher Sonneneinstrahlung oder hoher Windstärke erkanntermaßen mehr oder weniger ausgeprägt in einer geringfügigen Erhöhung der Netzspannung nieder, während in Zeitintervallen mit geringer Sonneneinstrahlung und geringer Windstärke die Netzspannung geringfügig zurückgeht. Dieses Phänomen wird hier vorzugsweise genutzt, um über die Messung der Netzspannung mittelbar auf die tatsächliche Sonneneinstrahlung oder Windstärke zu schließen und den Ladevorgang entsprechend zu steuern. Insbesondere wird der Vorgabewert bei vergleichsweise hoher Netzspannung erhöht und bei vergleichsweise niedriger Netzspannung erniedrigt.The optional use of the mains voltage (i.e. the measurement data from the mains voltage sensor) as a control variable for setting the default value is based on the knowledge that the mains voltage fluctuates slightly with the local and regional electricity availability. It is recognized that the local or regional electricity availability is significantly influenced by weather-dependent electricity generation units, namely PV systems and wind turbines in the local electricity distribution or their surroundings, which manifests itself in measurable fluctuations in the grid voltage. Depending on the local and regional electricity generation infrastructure, i.e. the presence of PV systems or wind turbines in the local electricity distribution or their surroundings, time intervals with high solar radiation or high wind strength are recognized to be more or less pronounced in a slight increase in the grid voltage, while in time intervals With low solar radiation and low wind strength, the grid voltage drops slightly. This phenomenon is preferably used here to indirectly determine the actual solar radiation or wind strength by measuring the mains voltage and to control the charging process accordingly. In particular, the default value is increased when the mains voltage is comparatively high and reduced when the mains voltage is comparatively low.
Prognosedaten eines Wetterdienstes werden insbesondere automatisch von dem E-Fahrzeug aus dem Internet abgerufen.In particular, forecast data from a weather service is automatically retrieved from the Internet by the electric vehicle.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung werden die Prognosedaten mittels der vorstehend genannten Konfigurations-App oder einer davon verschiedenen App für ein mobiles Endgerät (z.B. Smartphone oder Tablet) eines Nutzers des E-Fahrzeugs ermittelt und immer dann auf das E-Fahrzeug übertragen, wenn die jeweilige App mit dem E-Fahrzeug, z.B. über Bluetooth, verbunden ist; insbesondere immer dann, wenn sich das mobile Endgerät, auf dem die App installiert ist, in der Nähe des E-Fahrzeugs befindet. Hierbei wird vorzugsweise nicht nur ein aktueller Prognosewert (z.B. für die kommende Stunde) übertragen, sondern eine Langzeitprognose, die Prognosedaten für mehrere Tage, beispielsweise für jede Stunde der kommenden 16 Tage, enthält. Immer dann, wenn die jeweilige App wieder mit dem E-Fahrzeug verbunden wird, wird die in dem E-Fahrzeug hinterlegte Langzeitprognose mit aktualisierten Werten überspielt. In einer Variante dieser Ausführungsform wird mittels der App anhand der Prognosedaten eine angepasste Ladekurve berechnet. In diesem Fall wird - zusätzlich zu den oder anstelle der rohen Prognosedaten - die anhand der Prognose angepasste Ladekurve auf das E-Fahrzeug übertragen, wenn das mobile Endgerät mit dem E-Fahrzeug verbunden ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs selbst offline betrieben werden kann (und vorzugsweise auch wird). Insbesondere ist die Ladesteuerung nicht mit Mitteln zur Verbindung mit dem Internet ausgerüstet, was eine einfache und unaufwändige Realisierung der Ladesteuerung ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Rechenkapazität des mobilen Endgeräts für die Beschaffung der Prognosedaten, und ggf. die Berechnung der angepassten Ladekurve genutzt werden kann. Dies erlaubt eine entsprechend kleinere Dimensionierung der Rechenleistung der der Ladesteuerung des E-Fahrzeugs. Alternativ hierzu werden die Prognosedaten durch die Ladesteuerung oder ein anderes Steuergerät im E-Fahrzeug direkt aus dem Internet heruntergeladen.In a possible embodiment of the invention, the forecast data is determined using the above-mentioned configuration app or a different app for a mobile device (e.g. smartphone or tablet) of a user of the e-vehicle and is always transmitted to the e-vehicle when the the respective app is connected to the electric vehicle, e.g. via Bluetooth; especially whenever the mobile device on which the app is installed is close to the electric vehicle. Here, not only a current forecast value (e.g. for the coming hour) is preferably transmitted, but also a long-term forecast that contains forecast data for several days, for example for every hour of the next 16 days. Whenever the respective app is reconnected to the electric vehicle, the long-term forecast stored in the electric vehicle is transferred with updated values. In a variant of this embodiment, an adapted charging curve is calculated using the app based on the forecast data. In this case - in addition to or instead of the raw forecast data - the charging curve adjusted based on the forecast is transferred to the e-vehicle when the mobile device is connected to the e-vehicle. An advantage of this embodiment is that the charging control of the electric vehicle itself can (and preferably will) be operated offline. In particular, the charging control is not equipped with means for connecting to the Internet, which enables the charging control to be implemented simply and inexpensively. A further advantage of this embodiment is that the computing capacity of the mobile device can be used to obtain the forecast data and, if necessary, to calculate the adapted charging curve. This allows a correspondingly smaller dimensioning of the computing power of the charging control of the electric vehicle. Alternatively, the forecast data is downloaded directly from the Internet by the charging controller or another control device in the electric vehicle.
Die Information über die tatsächliche Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke kann im Rahmen der Erfindung in Kombination mit einer hinterlegten Ladekurve oder unabhängig davon verwendet werden. In dem ersteren Fall wird beispielsweise die vorgegebene Ladekurve in Abhängigkeit von der Information über die tatsächliche Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke angehoben/abgesenkt oder skaliert. In dem letzteren Fall wird für die Anpassung des Vorgabewerts der Ladestromstärke insbesondere keine hinterlegte Ladekurve herangezogen. Vielmehr wird der Vorgabewert nur unter Berücksichtig der Information über die tatsächliche Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke variiert.The information about the actual solar radiation or wind strength can be used within the scope of the invention in combination with a stored charging curve or independently of it. In the former case, for example, the predetermined charging curve is raised/lowered or scaled depending on the information about the actual solar radiation or wind strength. In the latter case, no stored charging curve is used to adapt the default value of the charging current. Rather, the default value is only varied taking into account the information about the actual solar radiation or wind strength.
Die erfindungsgemäße Ladesteuerung ist allgemein zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Ausführungsformen des Verfahrens korrespondieren daher mit entsprechenden Ausführungsformen der Ladesteuerung. Ausführungen zu Varianten des Verfahrens und deren jeweilige Effekte und Vorteile können entsprechend auf die Ladesteuerung übertragen werden, und umgekehrt.The charging control according to the invention is generally set up to carry out the method according to the invention described above. Embodiments of the method therefore correspond to corresponding embodiments of the charging control. Comments on variants of the method and their respective effects and advantages can be transferred accordingly to the charging control and vice versa.
Bei der Ladesteuerung handelt es sich um eine dem E-Fahrzeug zugeordnete und insbesondere fest in das E-Fahrzeug einbaubare bzw. eingebaute Baueinheit. Sie umfasst in beispielhafter Ausbildung eine elektrische Ladeschaltung, beispielsweise in Form eines steuerbaren Gleichrichters, der dazu dient, den als Wechselstrom zugeführten Ladestrom in einen der Fahrzeugbatterie zuzuführenden Gleichstrom mit einstellbarer Spannung oder Stromstärke umzuwandeln. Die Ladesteuerung umfasst in beispielhafter Ausbildung weiterhin eine Steuerlogik zur Ansteuerung der Ladeschaltung.The charging control is a structural unit that is assigned to the e-vehicle and in particular can be permanently installed or installed in the e-vehicle. It includes exemplary examples Formation of an electrical charging circuit, for example in the form of a controllable rectifier, which serves to convert the charging current supplied as alternating current into a direct current with adjustable voltage or current to be supplied to the vehicle battery. In an exemplary embodiment, the charging control further includes control logic for controlling the charging circuit.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst die Ladesteuerung zusätzlich zu einer in das E-Fahrzeug einbaubaren oder eingebauten elektronischen Baueinheit eine Software-Applikation (Konfigurations-App), die zur Konfiguration der (im Fahrzeug angeordneten) Steuerlogik der Ladesteuerung vorgesehen und eingerichtet ist, und die z.B. auf einem Smartphone oder Computer installierbar ist. Das Smartphone bzw. der Computer sind dabei in der Regel kein Bestandteil der erfindungsgemäßen Ladesteuerung und werden regelmäßig auch unabhängig von der Ladesteuerung hergestellt und vertrieben. Vielmehr werden das Smartphone bzw. der Computer von der Ladesteuerung lediglich als externe Ressource für Rechenleistung, Speicherplatz und Kommunikationsdienste genutzt (ähnlich wie das öffentliche Stromnetz von der Ladesteuerung nur als Ressource für elektrische Leistung genutzt wird, ohne dadurch zu einem Bestandteil der Ladesteuerung zu werden). Die Konfigurations-App ist mit der Ladesteuerung oder einem gegebenenfalls vorhandenen externen Steuergerät des E-Fahrzeugs vorzugsweise über eine drahtlose Datenübertragungsstrecke (insbesondere mittels Bluetooth oder Mobilfunk) verbindbar. Die Konfigurations-App nutzt hierfür eine entsprechende Sende- und Empfangseinheit des Smartphones bzw. Computers.In an expedient embodiment, the charging control comprises, in addition to an electronic unit that can be installed or installed in the electric vehicle, a software application (configuration app) which is intended and set up for configuring the control logic of the charging control (arranged in the vehicle), and which e.g. can be installed on a smartphone or computer. The smartphone or the computer are generally not part of the charging control according to the invention and are regularly manufactured and sold independently of the charging control. Rather, the smartphone or computer is only used by the charging controller as an external resource for computing power, storage space and communication services (similar to how the public power grid is only used by the charging controller as a resource for electrical power without becoming part of the charging controller). . The configuration app can be connected to the charging controller or any external control device of the electric vehicle, preferably via a wireless data transmission link (in particular via Bluetooth or mobile communications). For this purpose, the configuration app uses a corresponding transmitting and receiving unit on the smartphone or computer.
Die Ladesteuerung ist dazu eingerichtet, einen Ladevorgang zum Aufladen eines E-Fahrzeugs freizugeben und hierbei einen (fahrzeuginternen) Vorgabewert zeitlich variierend, insbesondere kontinuierlich oder in mehreren Stufen variierend, vorzugeben. Vorzugsweise ist die Ladesteuerung dazu eingerichtet, den Vorgabewert anhand einer in dem E-Fahrzeug hinterlegten Ladekurve, insbesondere in Form einer zeitabhängigen mathematischen Funktion oder Stützpunkttabelle, zu bestimmen.The charging control is set up to enable a charging process for charging an electric vehicle and to specify a (vehicle-internal) default value that varies over time, in particular continuously or in several stages. The charging control is preferably set up to determine the default value based on a charging curve stored in the electric vehicle, in particular in the form of a time-dependent mathematical function or base table.
Als Steuerlogik umfasst die Ladesteuerung vorzugsweise ein programmierbares Bauteil, z.B. einen Mikroprozessor oder Einplatinen-Computer, in dem eine die Funktionen der Steuerlogik implementierende Software (Firmware) lauffähig installiert ist. Alternativ hierzu kann die Steuerlogik auch durch einen nicht-programmierbaren Hardwareschaltkreis (z.B. in Form eines ASIC) gebildet sein. Wiederum alternativ kann die Steuerlogik durch eine Kombination aus programmierbaren und/oder nicht-programmierbaren Komponenten gebildet sein.As control logic, the charging controller preferably comprises a programmable component, e.g. a microprocessor or single-board computer, in which software (firmware) implementing the functions of the control logic is installed and ready to run. Alternatively, the control logic can also be formed by a non-programmable hardware circuit (e.g. in the form of an ASIC). Alternatively, the control logic can be formed by a combination of programmable and/or non-programmable components.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Ladesteuerung Eingabemittel der vorstehend beschrieben Art, mittels welcher die Ladekurve veränderbar ist. Wie vorstehend beschrieben sind diese Eingabemittel entweder in dem E-Fahrzeug selbst und/oder in einem externen Programmiermodul (d.h. einem Programmiergerät oder gegebenenfalls der vorstehend erwähnten Konfigurations-App) integriert.In an advantageous embodiment, the charging control comprises input means of the type described above, by means of which the charging curve can be changed. As described above, these input means are integrated either in the electric vehicle itself and/or in an external programming module (i.e. a programming device or, if applicable, the configuration app mentioned above).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Ladesteuerung ist die Ladekurve derart vorgegeben, dass sie mit einem durchschnittlichen (oder historischen) Verlauf der Sonneneinstrahlung und/oder Windstärke, insbesondere spezifisch für den geographischen Standort des E-Fahrzeugs, korreliert ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ladekurve dabei mit der jahreszeitlich variierenden Tageslänge an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs korreliert. In a further advantageous embodiment of the charging control, the charging curve is predetermined in such a way that it is correlated with an average (or historical) course of solar radiation and/or wind strength, in particular specifically for the geographical location of the electric vehicle. In an advantageous embodiment, the charging curve is correlated with the seasonally varying day length at the geographical location of the electric vehicle.
Vorzugsweise umfasst die Ladesteuerung ein Anpassungsmodul, das dazu eingerichtet ist, den Vorgabewert in Abhängigkeit von mindestens einer Angabe zu einer PV-Anlage, insbesondere der Nennleistung, der Neigung, der geographischen Position und/oder der geographischen Ausrichtung der PV-Anlage, und/oder in Anhängigkeit von einer Angabe zu einer Windkraftanlage, insbesondere der Nennleistung der Windkraftanlage, zu variieren. Das Anpassungsmodul ist wahlweise als (Hardware- oder Software-)Bestandteil der Ladesteuerung oder eines externen Steuergeräts im E-Fahrzeug oder als (Software-)Bestandteil der vorstehend erwähnten Konfigurations-App implementiert.Preferably, the charging control includes an adaptation module that is set up to adjust the default value depending on at least one piece of information about a PV system, in particular the nominal power, the inclination, the geographical position and/or the geographical orientation of the PV system, and/or to vary depending on information about a wind turbine, in particular the nominal power of the wind turbine. The adaptation module is implemented either as a (hardware or software) component of the charging controller or an external control device in the electric vehicle or as a (software) component of the configuration app mentioned above.
Vorzugsweise ist die Ladesteuerung dazu eingerichtet, den Vorgabewert in Abhängigkeit von einer Information über die (aktuelle oder prognostizierte) tatsächliche Sonneneinstrahlung und/oder in Abhängigkeit von einer Information über die (aktuelle oder prognostizierte) tatsächliche Windstärke an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs zu variieren. Bei Feststellung einer hohen Strahlungsintensität (Sonnenschein) wird hierbei insbesondere die Ladekurve höher ausgeregelt als bei niedriger Strahlungsintensität (Bewölkung). Zusätzlich oder alternativ wird optional bei Feststellung einer hohen Windstärke die Ladekurve höher ausgeregelt als bei niedriger Windstärke.Preferably, the charging control is set up to vary the default value depending on information about the (current or predicted) actual solar radiation and/or depending on information about the (current or predicted) actual wind strength at the geographical location of the electric vehicle . When a high radiation intensity (sunshine) is detected, the charging curve in particular is adjusted to a higher level than when the radiation intensity is low (cloud cover). Additionally or alternatively, if a high wind speed is detected, the charging curve is adjusted higher than when the wind speed is low.
Die Ladesteuerung sind in vorteilhafter Ausführung dazu eingerichtet, als Information über die tatsächliche Sonneneinstrahlung bzw. Windstärke Messdaten eines in das E-Fahrzeug integrierten oder mit dem E-Fahrzeug verbundenen Strahlungssensors bzw. Windsensors, eines Netzspannungssensors und/oder Prognosedaten eines Wetterdienstes heranzuziehen. Die vorstehend genannten Sensoren können ein eigener Bestandteil der erfindungsgemäßen Ladesteuerung sein.In an advantageous embodiment, the charging controller is set up to use measurement data from a radiation sensor or wind sensor integrated into the e-vehicle or connected to the e-vehicle, a mains voltage sensor and/or forecast data from a weather service as information about the actual solar radiation or wind strength. Those mentioned above Sensors can be a separate component of the charging control according to the invention.
In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung sind die Ladesteuerung oder ein gegebenenfalls vorhandenes anderes Steuergerät im E-Fahrzeug mit einer Kommunikationselektronik, beispielsweise einem Mobilfunk-, LAN- und/oder WLAN-Adapter, zum drahtgebundenen oder drahtlosen Datenaustausch mit einem entfernten Server, insbesondere im Internet ausgerüstet, z.B. um Prognosedaten eines Wetterdienstes selbstständig abzurufen.In an expedient embodiment of the invention, the charging controller or any other control device in the electric vehicle is equipped with communication electronics, for example a mobile radio, LAN and/or WLAN adapter, for wired or wireless data exchange with a remote server, in particular on the Internet equipped, e.g. to independently retrieve forecast data from a weather service.
Das E-Fahrzeug umfasst optional einen Empfänger für Signale eines globalen Positionsbestimmungssystems (z.B. einem GPS-Empfänger). Die Ladesteuerung ist hierbei dazu eingerichtet, mittels des genannten Empfängers den geographischen Standort des E-Fahrzeugs selbsttätig zu bestimmen. Alternativ ist die Ladesteuerung dazu eingerichtet, mittels des genannten Empfängers den geographischen Standort des E-Fahrzeugs durch Kommunikation mit einem Datenübertragungsnetzwerk (z.B. einem Mobilfunk oder WLAN-Netz) selbsttätig zu bestimmen. Wiederum alternativ kann der geographische Standort des E-Fahrzeugs im Rahmen der Erfindung automatisch durch die gegebenenfalls vorhandene Konfigurations-App ermittelt und an das E-Fahrzeug übertragen oder bei der Erstellung der Ladekurve berücksichtigt werden.The electric vehicle optionally includes a receiver for signals from a global positioning system (e.g. a GPS receiver). The charging control is set up to automatically determine the geographical location of the electric vehicle using the receiver mentioned. Alternatively, the charging control is set up to automatically determine the geographical location of the electric vehicle by communicating with a data transmission network (e.g. a mobile phone or WLAN network) using the receiver mentioned. Alternatively, within the scope of the invention, the geographical location of the e-vehicle can be automatically determined by the configuration app that may be present and transferred to the e-vehicle or taken into account when creating the charging curve.
Das E-Fahrzeug ist vorzugsweise mit einer Echtzeituhr ausgestattet, um den Vorgabewert in Abhängigkeit der Tageszeit sowie optional des Wochentages und/oder der Stellung des aktuellen Tages im Jahr zu ermitteln.The electric vehicle is preferably equipped with a real-time clock in order to determine the default value depending on the time of day and optionally the day of the week and/or the position of the current day in the year.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bestimmt die Ladesteuerung mittels der Echtzeituhr über einen Jahreskalender Sonnenaufgangs- und Sonnenuntergangszeitpunkte. Sie errechnet zwischen diesen Zeitpunkten eine Abschätzung für den Solarstromanteil in dem im öffentlichen Stromnetz oder - wenn sich das E-Fahrzeug an einem ausgewiesenen Heimatort befindet - die Solarstromkurve einer in die heimische Hausstrominstallation geschalteten PV-Anlage, an der sich die Ladung orientiert. Damit kennt die Ladesteuerung des E-Fahrzeugs die zeitliche Einordnung der zu erwartenden Solarleistung und steuert den Ladestrom z.B. zwischen 6A und 16A und/oder zwischen einphasigem Laden und dreiphasigem Laden. Hierdurch wird im Ergebnis mit einfachen Mitteln ein hoher Solarstromanteil des Ladestroms erzielt.In an advantageous exemplary embodiment, the charging control uses the real-time clock to determine sunrise and sunset times using an annual calendar. Between these points in time, it calculates an estimate of the solar power share in the public power grid or - if the electric vehicle is in a designated home location - the solar power curve of a PV system connected to the home power installation, on which the charging is based. This means that the charging control of the electric vehicle knows the timing of the expected solar power and controls the charging current, for example between 6A and 16A and/or between single-phase charging and three-phase charging. As a result, a high solar power share of the charging current is achieved using simple means.
Eine Kommunikation zwischen dem E-Fahrzeug und einem Stromzähler oder sonstigen Strommessgerät in der lokalen Stromverteilung ist bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht erforderlich und daher vorzugsweise auch nicht vorgesehen.Communication between the electric vehicle and an electricity meter or other electricity measuring device in the local electricity distribution is not required in all of the exemplary embodiments described above and is therefore preferably not provided.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einem schematischen Blockschaltbild ein Elektro-Fahrzeug (E-Fahrzeug), das über eine lokale Stromverteilung (hier beispielhaft eine elektrische Haustrominstallation) an ein öffentliches Stromnetz anschließbar ist, wobei eine Ladesteuerung des E-Fahrzeugs einen Vorgabewert der Ladestromstärke anhand einer hinterlegten, zeitabhängigen Ladekurve bestimmt, die mit dem durchschnittlichen Verlauf der Sonneneinstrahlung an dem geographischen Standort des E-Fahrzeugs korreliert ist, -
2 in einem schematischen Blockschaltbild in größerem Detail die Ladesteuerung sowie ihre Verschaltung mit einem Bord-Computer und einer Batterie des E-Fahrzeugs, -
3 in drei übereinander angeordneten, chronologischen Diagrammen, drei Ausschnitte der Ladekurve für drei verschiedene Tage im Jahr, nämlich für einen Tag im Sommer (oberes Diagramm), einen Tag im Frühjahr oder Herbst (mittleres Diagramm) und einen Tag im Winter (unteres Diagramm), -
4 zur Veranschaulichung eines alternativen, mittels der Ladesteuerung durchgeführten Ladenverfahrens in drei übereinander angeordneten, chronologischen Diagrammen den zeitlichen Verlauf eines von einem Strahlungssensor des E-Fahrzeugs erfassten Messsignals (oberes Diagramm), eine in dem E-Fahrzeug hinterlegte, zeitabhängige Ladekurve (mittleres Diagramm), und den Verlauf des Vorgabewerts der Ladestromstärke (unteres Diagramm), und -
5 in Darstellung gemäß1 eine alternative Ladesituation, in der das Elektro-Fahrzeug zum Bezug des Ladestroms an eine Ladestation angeschlossen ist, die wiederum über die lokale Stromverteilung (hier die Haustrominstallation) an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist., und
-
1 in a schematic block diagram, an electric vehicle (e-vehicle) that can be connected to a public power grid via a local power distribution (here, for example, an electrical house power installation), whereby a charging control of the e-vehicle determines a default value of the charging current based on a stored, time-dependent charging curve determined, which is correlated with the average course of solar radiation at the geographical location of the electric vehicle, -
2 in a schematic block diagram in greater detail the charging control and its connection to an on-board computer and a battery of the electric vehicle, -
3 in three chronological diagrams arranged one above the other, three sections of the charging curve for three different days of the year, namely for one day in summer (upper diagram), one day in spring or autumn (middle diagram) and one day in winter (lower diagram), -
4 To illustrate an alternative charging process carried out using the charging control, in three chronological diagrams arranged one above the other, the time course of a measurement signal recorded by a radiation sensor of the electric vehicle (upper diagram), a time-dependent charging curve stored in the electric vehicle (middle diagram), and the course of the default value of the charging current (bottom diagram), and -
5 in representation according to1 an alternative charging situation in which the electric vehicle is connected to a charging station to obtain the charging current, which in turn is connected to the public power grid via the local power distribution (here the house power installation)., and
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numbers in all figures.
Zur Zuführung des Ladestroms IL zu der Batterie 4 ist die Ladesteuerung 6 über eine (fahrzeuginterne) Ladestromleitung 18 einerseits mit der Batterie 4, und andererseits einem Ladestecker 20 des E-Fahrzeugs 2 verbunden.To supply the charging current I L to the
Für den Ladeprozess wird der Ladestecker 20 des E-Fahrzeugs 2 wiederum über ein Ladekabel 22 mit der Hausstrominstallation 10 verbunden. Im Beispiel gemäß
Der Ladesteuerung 6 ist der Ladestrom IL aus der Hausstrominstallation 10 in Form eines ein- oder dreiphasigen Wechselstroms zugeführt. In bevorzugter Ausführung ist die Ladesteuerung 6 hierbei dazu ausgebildet, je nach Art des Anschlusses sowohl einphasigen Wechselstrom als auch dreiphasigen Wechselstrom zu verarbeiten.The charging
Die Ladesteuerung 6 umfasst gemäß
Die Steuerlogik 28 ist vorzugsweise durch ein programmierbares Elektronikbauteil, insbesondere einen Mikroprozessor gebildet, in dem eine Steuersoftware 30 lauffähig installiert ist. In alternativer Ausführung ist die Steuerlogik 28 durch einen nicht-programmierbaren Hardware-Schaltkreis, insbesondere in Form eines ASIC, gebildet. Die Steuerlogik 28 wird wiederum von dem übergeordneten Bord-Computer 8 des E-Fahrzeugs 2 angesteuert, insbesondere aktiviert und deaktiviert. Zusätzlich oder alternativ erhält die Steuerlogik 28 von dem Bord-Computer 8 Zustandsdaten über den Betriebszustand des E-Fahrzeugs 2 und/oder sendet an den Bord-Computer 8 Zustandsdaten der Ladesteuerung 6 (z.B. Messwerte der Batteriespannung UB und/oder der Stromstärke des Ladestroms IL und/oder die Dauer des laufenden Ladevorgangs). Außerdem nutzt die Ladesteuerung 6 optional einen in den Bord-Computer 8 integrierten oder mit dem Bord-Computer 8 verbundenen Mobilfunk-Transceiver 32, um in nachfolgend näher beschriebener Weise Daten mit dem Internet auszutauschen. Zur Messung der Stromstärke des Ladestroms IL umfasst die Ladesteuerung 6 ferner einen in die Ladestromleitung 18 geschalteten Stromsensor 34.The
Während eines Ladevorgangs wird die Ladesteuerung 6 des E-Fahrzeugs 2 aus der Hausstrominstallation 10 über das Ladekabel 22 mit dem Ladestrom IL versorgt,, der je nach Verfügbarkeit und Bedarf zu variierenden Anteilen aus einem vom der PV-Anlage 16 erzeugten Solarstrom IS und einem aus dem Stromnetz 12 gezogenen Netzstrom IN gespeist wird.During a charging process, the charging
Die Steuerlogik 28 der Ladesteuerung 6 initiiert einen Ladevorgang entweder auf Anforderung eines Nutzers oder automatisch, wenn sie die Verbindung des Ladesteckers 20 mit einer geeigneten Stromquelle, z. B. der Hausstrominstallation 10, erkennt. Die Steuerlogik 28 steuert hierzu den Gleichrichter 26 zur Ausgabe des gleichgerichteten Ladestroms IL an die Batterie 4 an.The
Während des Ladevorgangs regelt die Steuerlogik 28 die Stromstärke des Ladestroms IL (Ladestromstärke) einerseits nach Bedarf. Sie variiert hierzu grundsätzlich die Ladestromstärke quasi-kontinuierlich (d.h. in vielen kleinen Stufen) zwischen einem Minimalwert Vmin (z.B. entsprechend einer Ladestromstärke von 6A) und einem zeitlich variablen Vorgabewert V, so dass die Batterie 4 schnellstmöglich ohne Risiko einer Überlastung geladen wird, und sie beendet den Ladevorgang durch Abschaltung des Gleichrichters 26 (und somit Reduzierung der Ladestromstärke auf null), wenn die Batterie 4 aufgeladen ist. Den Vorgabewert V erzeugt die Steuerlogik 28 im Beispiel gemäß
Die Steuerlogik 28 bestimmt den Vorgabewert V anhand einer in einem Datenspeicher der Steuerlogik 28 in Abhängigkeit von der Zeit t und dem geographischen Ort hinterlegten Ladekurve L (mit L = L(t)), z. B. nach der Formel
Hierin steht der Parameter k für eine konfigurierbare, also hinsichtlich ihres Werts änderbare, im Betrieb der Ladesteuerung 6 aber konstante Größe.Here, the parameter k stands for a configurable size, i.e. its value can be changed, but is constant during operation of the charging
Die Ladekurve L ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Ladesteuerung 6 als Stützstellentabelle realisiert, die im Rahmen einer vorgegebenen zeitlichen Auflösung (z.B. im Abstand von jeweils 5 Minuten) für jeden Zeitpunkt im Jahresverlauf einen bestimmten zugeordneten Wert aufweist. Die Steuerlogik 28 fragt beispielsweise eine Echtzeituhr des E-Fahrzeugs 2 ab und liest anhand der von dieser Uhr ausgegebenen Zeit t (also z.B. alle 5 Minuten) sukzessive Wert für Wert aus der Stützstellentabelle aus.In a preferred embodiment of the charging
Wie in den Diagrammen der
Vorzugsweise weist die Ladekurve L für jeden Tag im Jahr einen spezifisch auf diesen Tag zugeschnittenen Tagesverlauf auf. Wie aus den Diagrammen der
In einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel lädt die Ladesteuerung 6 vor jedem Ladevorgang die Ladekurve L oder einen die Dauer des Ladevorgangs abdeckenden Abschnitt derselben in einer an den jeweiligen geographischen Standort des E-Fahrzeugs 2 angepassten Form von einem Internet-Server herunter, wobei sie den Mobilfunk-Transceiver 32 des E-Fahrzeugs 2 nutzt. Diese aus dem Internet heruntergeladenen Varianten der Ladekurve L sind dabei jeweils an die durchschnittliche Sonneneinstrahlung und die durchschnittliche Verfügbarkeit von Solarstrom an dem jeweiligen geographischen Standort des E-Fahrzeugs 2 angepasst.In an expedient exemplary embodiment, the charging
Optional ist in der Ladesteuerung 6 weiterhin (ggf. jeweils) eine spezielle Heim-Variante der Ladekurve L für mindestens einen ausgewiesenen Heimatort des E-Fahrzeugs 2, zusammen mit geographischen Angaben zu dem Heimatort hinterlegbar. Diese Heim-Variante der Ladekurve L wird beispielsweise bei der Inbetriebnahme des E-Fahrzeugs 6 in einen Datenspeicher der Steuerlogik 28 eingespielt und im Betrieb des E-Fahrzeugs 2 von der Steuerlogik 28 immer dann aktiviert, wenn sich das E-Fahrzeug 2 an dem zugeordneten Heimatort befindet. Die Heim-Variante der Ladekurve L zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass sie individuelle Eigenschaften der an dem Heimatort befindlichen Hausstrominstallation 10, insbesondere den Solarstrombeitrag der PV-Anlage 16, individuell berücksichtigt.Optionally, a special home variant of the charging curve L for at least one designated home location of the
Die Erstellung der Heim-Variante der Ladekurve L kann durch die Steuerlogik 28 (und somit in dem E-Fahrzeug 2) selbst erfolgen. In einer alternativen Ausführungsvariante wird die Heim-Variante der Ladekurve L mittels einer Konfigurations-App 36 berechnet, die in dem dargestellten Beispiel in einem fahrzeugexternen Gerät, beispielsweise einem mit der Steuerlogik 28 (drahtlos oder drahtgebunden verbindbaren) Smartphone 38 eines Technikers oder Fahrzeugnutzers, installiert ist.The creation of the home variant of the charging curve L can be done by the control logic 28 (and thus in the electric vehicle 2) itself. In an alternative embodiment variant, the home variant of the charging curve L is calculated using a configuration app 36, which in the example shown is installed in a device external to the vehicle, for example a
Die Konfigurations-App 36 fordert den Techniker bzw. Nutzer in diesem Fall beispielsweise zur Eingabe folgender Angaben auf:
- a) Heimatort, z.B. in Form einer Postleitzahl
- b) optional Nennleistung der PV-
Anlage 16, - c) optional Neigung der PV-
Anlage 16, und - d) optional geographische Ausrichtung der PV-
Anlage 16 bezüglich der Himmelsrichtungen (insbesondere Azimutwinkel).
- a) Home town, e.g. in the form of a postal code
- b) optional nominal power of the
PV system 16, - c) optional inclination of the
PV system 16, and - d) optional geographical alignment of the
PV system 16 with respect to the cardinal points (in particular azimuth angles).
Alternativ zu Punkt a) ist die Konfigurations-App 36 dazu ausgebildet, die geographische Lage des Heimatorts durch Zugriff auf einen GPS-Sensor des Smartphones 38 oder Auswertung der Mobilfunkzelle, in der das Smartphone 38 angemeldet ist, automatisch zu bestimmen.As an alternative to point a), the configuration app 36 is designed to determine the geographical location of the home town by accessing a GPS sensor on the
Anhand des spezifizierten Heimatorts lädt die Konfigurations-App 36 automatisch durch Verbindung mit dem Internet Daten über die jahreszeitlich variierende Tageslänge und den durchschnittlichen Verlauf der Sonneneinstrahlung am Heimatort für jeden Tag des Jahres herunter.Based on the specified home location, the configuration app 36 automatically downloads data about the seasonally varying day length and the average course of solar radiation at the home location for each day of the year by connecting to the Internet.
Die Konfigurations-App 36 erstellt anhand dieser Daten die Heim-Variante der Ladekurve L derart, dass der Tagesverlauf der Ladekurve L für jeden Tag des Jahres an den Verlauf der durchschnittlichen Sonneneinstrahlung angepasst wird.The configuration app 36 uses this data to create the home version of the charging curve L in such a way that the daily course of the charging curve L is adapted to the course of the average solar radiation for every day of the year.
Sofern der Nutzer die unter b) bis d) aufgezählten Daten über die PV-Anlage 16 angibt, wird die Ladekurve L durch ein - hier als Teil der Konfigurations-App 36 implementiertes - Anpassungsmodul 42 entsprechend der baubedingten Effizienzkurve der PV-Anlage 16 modifiziert.
Optional ist die Konfigurations-App 36 derart programmiert, dass die Angaben b) bis d) zu mehreren PV-Anlagen eingegeben werden können. Aus diesen Angaben berechnet das Anpassungsmodul 42 in diesem Fall den durchschnittlichen Verlauf des von den mehreren PV-Anlagen gelieferten Gesamt-Solarstroms und berücksichtigt diese Größe bei der Erstellung der Ladekurve L.Optionally, the configuration app 36 is programmed in such a way that information b) to d) can be entered for several PV systems. In this case, the
Wie vorstehend angedeutet, bietet die Ladesteuerung 6 optional die Möglichkeit, jeweils eigene Ladekurven L für mehrere Heimatorte (z.B. den Wohnort und die Arbeitsstätte des Fahrzeugnutzers) zusammen mit jeweils zugeordneten geographischen Angaben zur Lage des jeweiligen Heimatorts zu hinterlegen.As indicated above, the charging
Die so erstellte Ladekurve L wird von der Konfigurations-App 36 anschließend auf die Steuerlogik 28 übertragen und dort für die spätere Nutzung im Betrieb des E-Fahrzeugs 2 abgespeichert. Die Konfiguration-App 36 wird anschließend vorzugsweise von dem E-Fahrzeug 2 datenübertragungstechnisch getrennt. Im Betrieb des E-Fahrzeugs 2 ist eine datenübertragungstechnische Verbindung des E-Fahrzeugs 2 zu der Konfigurations-App 36 oder weiteren elektronischen Komponenten (außerhalb des E-Fahrzeugs 2) nicht erforderlich und regelmäßig auch nicht vorhanden.The charging curve L created in this way is then transferred from the configuration app 36 to the
Wie in
In einer anhand von
Die Information über die Sonneneinstrahlung am Standort des E-Fahrzeugs 2, und somit die Information über den verfügbaren Solarstrom wird in der Ausführung gemäß
In
Die Erfindung wird an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besonders deutlich, ist auf diese Ausführungsbeispiele aber nicht beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung aus den Ansprüchen und der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die an den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale der Ladesteuerung im Rahmen der Ansprüche auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The invention is particularly clear from the exemplary embodiments described above, but is not limited to these exemplary embodiments. Rather, further embodiments of the invention can be derived from the claims and the above description. In particular, the individual features of the charging control described in the above exemplary embodiments can also be combined with one another in a different way within the scope of the claims.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 22
- E-FahrzeugE-vehicle
- 44
- Batteriebattery
- 66
- LadesteuerungLoad control
- 88th
- BordcomputerOn-board computer
- 1010
- HausstrominstallationHouse electricity installation
- 1212
- NetzverknüpfungspunktNetwork connection point
- 1414
- Stromnetzpower grid
- 1616
- PV-AnlagePV system
- 1818
- AnschlussdoseJunction box
- 2020
- LadesteckerCharging plug
- 2222
- LadekabelCharging cable
- 2424
- SteckdosePower outlet
- 2626
- Gleichrichterrectifier
- 2828
- SteuerlogikControl logic
- 3030
- SteuersoftwareTax software
- 3232
- Mobilfunk-TransceiverCellular transceiver
- 3434
- StromsensorCurrent sensor
- 3636
- Konfigurations-AppConfiguration app
- 3838
- SmartphoneSmartphone
- 4242
- AnpassungsmodulCustomization module
- 4444
- Strahlungssensor Radiation sensor
- tt
- ZeitTime
- tAtA
- Zeitpunkt (des Sonnenaufgangs)time (of sunrise)
- tUtU
- Zeitpunkt (des Sonnenuntergangs)time (of sunset)
- ILIL
- Ladestromcharging current
- ININ
- NetzstromMains power
- ISIS
- SolarstromSolar power
- LL
- LadekurveCharging curve
- LmaxLmax
- MaximalwertMaximum value
- LminLmin
- MinimalwertMinimum value
- MM
- Messsignalmeasurement signal
- M0M0
- SchwellwertThreshold
- Vv
- VorgabewertDefault value
- VminVmin
- Minimumminimum
- VmaxVmax
- Maximummaximum
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022119768.9A DE102022119768A1 (en) | 2022-08-05 | 2022-08-05 | Optimized charging management for an electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022119768.9A DE102022119768A1 (en) | 2022-08-05 | 2022-08-05 | Optimized charging management for an electric vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022119768A1 true DE102022119768A1 (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=89575192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022119768.9A Pending DE102022119768A1 (en) | 2022-08-05 | 2022-08-05 | Optimized charging management for an electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022119768A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011008676A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | System and method for charging batteries of vehicles |
DE102011008675A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | Method for charging a battery of a vehicle |
DE102011008674A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | Method for charging vehicle battery, involves providing power connection of appropriate power connector and control unit by load management unit based on charging curve transmitted from control unit |
DE102013002078A1 (en) | 2013-02-06 | 2013-08-29 | Daimler Ag | Method for charging battery of e.g. fully electrically driven vehicle, involves considering user requirements, boundary conditions and amount of electrical solar energy during determination and adjustment of loading profiles |
DE102020216372A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Charging device, electric vehicle and method for controlling a charging process for an electric vehicle |
-
2022
- 2022-08-05 DE DE102022119768.9A patent/DE102022119768A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011008676A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | System and method for charging batteries of vehicles |
DE102011008675A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | Method for charging a battery of a vehicle |
DE102011008674A1 (en) | 2011-01-15 | 2012-07-19 | Daimler Ag | Method for charging vehicle battery, involves providing power connection of appropriate power connector and control unit by load management unit based on charging curve transmitted from control unit |
DE102013002078A1 (en) | 2013-02-06 | 2013-08-29 | Daimler Ag | Method for charging battery of e.g. fully electrically driven vehicle, involves considering user requirements, boundary conditions and amount of electrical solar energy during determination and adjustment of loading profiles |
DE102020216372A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Charging device, electric vehicle and method for controlling a charging process for an electric vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016217162B4 (en) | Charging system and method for controlling optimal charging processes | |
DE102014213248B4 (en) | Method and system for charging an energy storage device of a mobile energy consumer | |
EP3927575B1 (en) | Charging device for charging an electrical energy store of a motor vehicle, system and method for controlling a charging device | |
DE102013002078A1 (en) | Method for charging battery of e.g. fully electrically driven vehicle, involves considering user requirements, boundary conditions and amount of electrical solar energy during determination and adjustment of loading profiles | |
DE102012105029A1 (en) | Electric power supply system | |
DE102010002237A1 (en) | Method and device for electrical power distribution | |
DE102016202002A1 (en) | Dynamic communication of the actual charging power | |
DE102009036816A1 (en) | Control of charging stations | |
EP3533660B1 (en) | Method for load control of a charging station for an electric vehicle | |
DE102021101812A1 (en) | Method for operating a motor vehicle for charging a traction battery and motor vehicle | |
EP3597474A1 (en) | Charging system comprising at least one charging station and method for operating a charging system for charging electric vehicles | |
EP3820011A1 (en) | Load management system and method for controlling such a load management system | |
EP3532340B1 (en) | Energy management system for a vehicle | |
EP3335925A1 (en) | Device for coordinated blind power generation and regulation and virtual blind power plant on the basis of the same | |
EP3284152B1 (en) | Energy transmission control between an energy supply network and end-user facilities on the basis of energy flow and network quality | |
DE102010001874A1 (en) | Storage e.g. lithium ion accumulator, for storing electrical power in e.g. wind power station for supplying electrical power to consumer in single family house, has control controlling delivery and receiving of energy from/by mains | |
DE102022119768A1 (en) | Optimized charging management for an electric vehicle | |
DE102020216372A1 (en) | Charging device, electric vehicle and method for controlling a charging process for an electric vehicle | |
DE102015109113B4 (en) | Storage unit for a consumer, storage system and method for controlling a storage system | |
DE102021213626A1 (en) | Optimized charging management for a charging station | |
DE102022203455A1 (en) | Optimized load management for a heat pump | |
DE102022119767A1 (en) | Grid-friendly charging management for an electric vehicle | |
DE102022202440A1 (en) | Grid-friendly charging management for a charging station | |
DE102022203456A1 (en) | Grid-friendly load management for a heat pump | |
DE102015226673A1 (en) | High-voltage DC-DC converter for charging an electric vehicle and operating method for the converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |