DE202015009263U1

DE202015009263U1 - Vermittlungsgerät für intelligente Aufladung von Elektrofahrzeugen

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Publication number: DE202015009263U1
Application number: DE202015009263.2U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2025-10-30
Also published as: CN107074119B; EP3212457B1; EP3212457A1; US10377265B2; CN107074119A; DK3212457T3; US20160121748A1; WO2016069850A1

Abstract

Vorrichtung, umfassend:
ein erster elektrischer Steckverbinder konfiguriert für die elektrische Verbindung mit einer Stromtankstelle;
ein zweiter elektrischer Steckverbinder konfiguriert für die elektrische Verbindung mit einem Elektrofahrzeug;
ein Kommunikationssystem konfiguriert für den Datenaustausch mit einem Optimierungsdienst, worin der Optimierungsdienst Optimierungsdaten für die Aufladung von Elektrofahrzeugen an einer Ladestation bereitstellt;
ein Datenverarbeitungssystem, das folgende Tätigkeiten ausführt:
das Empfangen von Optimierungsdaten von dem Optimierungsdienst mit Angabe einer vermittelten Ladekapazität, die von der Ladestation zur Verfügung gestellt wird; und
das Empfangen eines ersten Signals von dem ersten elektrischen Steckverbinder, das durch die Ladestation bereitgestellt wurde, und eine erste Ladekapazität der Ladestation angibt, sowie Bereitstellen eines zweiten Signals mit Angabe der zweiten Ladekapazität, die nicht höher als die erste Kapazität ist, an den zweiten elektrischen Steckverbinder des Elektrofahrzeugs, worin die zweite Ladekapazität auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt wird.

Description

HINTERGRUND
Stromtankstellen oder Stromversorgungsanlagen für Elektrofahrzeuge (Electrical Vehicle Supply Equipment (EVSE)) dienen der Versorgung von Elektrofahrzeugen (EVs) mit Strom. Moderne EVSEs verfügen über eine Technologie, die es ihnen ermöglicht, mit den Elektrofahrzeugen zu kommunizieren, um die Ladeleistung zu kontrollieren. Mithilfe dieser Funktion kann die Ladestation die für das Elektrofahrzeug verfügbare Ladekapazität mitteilen. Das EV wiederum wählt die Ladekapazität auf Basis der verfügbaren Ladekapazität aus. Die Auswahl basiert typischerweise auf dem Kriterium, die Elektrofahrzeugbatterie so schnell es geht aufzuladen.
In vielen Fällen ist es für das EV jedoch nicht erforderlich, die Batterie vollständig aufzuladen. EV-Fahrer können ihr Auto beispielsweise zur Arbeit fahren und es den ganzen Tag am Strom angeschlossen lassen, auch wenn das Laden nach nur wenigen Stunden abgeschlossen ist. Ebenso können Fahrer die Autos zu Hause über Nacht angeschlossen lassen, damit es am nächsten Morgen vollständig aufgeladen ist.
KURZDARSTELLUNG
Diese Spezifikation beschreibt Technologien im Zusammenhang mit Stromtankstellen, insbesondere ein Vermittlungsgerät, das zwischen dem Elektrofahrzeug und der Stromtankstelle zwischengeschaltet werden kann.
Im Allgemeinen kann ein innovativer Aspekt des in dieser Spezifikation beschriebenen Gegenstands in einem Apparat verkörpert werden, der für die Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Stromtankstelle konfiguriert ist: ein erster elektrischer Verbinder konfiguriert für die Stromverbindung mit einer Stromtankstelle; ein zweiter elektrischer Verbinder konfiguriert für die Stromverbindung mit einer Stromtankstelle; ein Kommunikationssystem, das für den Datenaustausch mit einem Optimierungsdienst konfiguriert wurde, worin der Optimierungsdienst Optimierungsdaten für das Aufladen der Elektrofahrzeuge von der Stromtankstelle liefert; ein Datenverarbeitungssystem, dass Tätigkeiten ausführt, die Folgendes umfassen: Empfangen von Optimierungsdaten des Optimierungsdienstes, die Optimierungsdaten geben die vermittelte Ladekapazität, die durch die Stromtankstelle zur Verfügung gestellt wird; und Empfangen eines ersten Signals von dem ersten elektrischen Verbinder, das von der Stromtankstelle gesendet wurde und einen erste Ladekapazität der Tankstelle indiziert, und Bereitstellen eines zweiten Signals, das die zweite Ladekapazität, die geringer als die erste Kapazität ist, an den zweiten elektrischen Verbinder des Elektrofahrzeugs liefert, worin die zweite Ladekapazität auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt wird. Weitere Ausführungsformen dieses Aspektes umfassen entsprechende Systeme, Apparate und Computerprogramme, die so konfiguriert sind, dass sie die auf Computerspeichergeräten kodierten Handlungen des Verfahrens ausführen.
Im Allgemeinen kann ein anderer Aspekt des in dieser Spezifikation beschriebenen Gegenstands in Verfahren verkörpert werden, die das Empfangen von Optimierungsdaten eines Optimierungsdienstes für die Stromtankstelle beinhalten, worin die Optimierungsdaten eine vermittelte Ladekapazität festlegen, die von der Ladestation bereitgestellt werden soll, das Empfangen eines erstes Signals von der Stromtankstelle, das die erste Ladekapazität der Ladestation indiziert, das Bestimmen einer zweiten Ladekapazität für die Ladestation auf Basis der empfangenen Optimierungsdaten des Optimierungsdienstes, worin die zweite Ladekapazität niedriger als die erste Ladekapazität ist und auf der vermittelten Ladekapazität basiert; und das Bereitstellen eines Signals mit der Angabe der zweiten Ladekapazität für das Elektrofahrzeug. Weitere Ausführungsformen dieses Aspektes umfassen entsprechende Systeme, Apparate und Computerprogramme, die so konfiguriert sind, dass sie die auf Computerspeichergeräten kodierten Handlungen des Verfahrens ausführen.
Ein anderer innovativer Aspekt des in dieser Spezifikation beschriebenen Gegenstands in einem Apparat verkörpert werden, der Folgendes beinhaltet: einen ersten Verbinder konfiguriert für die Stromverbindung mit einer Stromtankstelle; einen zweiten Steckverbinder konfiguriert für die Stromverbindung mit einer Stromtankstelle; ein Kommunikationssystem, das für den Datenaustausch mit einem Optimierungsdienst konfiguriert wurde, worin der Optimierungsdienst Optimierungsdaten für das Aufladen der Elektrofahrzeuge von der Ladestation liefert; ein Datenverarbeitungssystem, dass Tätigkeiten ausführt, die Folgendes umfassen: Empfangen von Optimierungsdaten des Optimierungsdienstes, die Optimierungsdaten geben die vermittelte Ladekapazität, die durch die Stromtankstelle zur Verfügung gestellt wird; und das Empfangen eines ersten Signals, das von der Stromtankstelle gesendet wurde, und das die erste Ladekapazität der Ladestation indiziert, und das Bereitstellen eines zweiten Signals, das die zweite Ladekapazität, die nicht grösser als die erste Kapazität ist, an den ersten elektrischen Steckverbinder des Elektrofahrzeugs liefert, worin die zweite Ladekapazität auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt wird.
Bestimmte Ausführungsformen des in dieser Spezifikation beschriebenen Gegenstands können so implementiert werden, dass sie einen oder mehrere der folgenden Vorteile verwirklichen. Die Nutzung des Vermittlungsgeräts verbessert die Effizienz der Stromtankstellen durch die Verwaltung der Elektrofahrzeuge entsprechend einer optimierten Ladekapazität, die auf einer allgemeinen Nachfrage nach dem Stromnetz und der Nachfrage nach dem Aufbau eines Strom- und Preissystems basiert. Das Vermittlungsgerät ermöglicht eine Integration der Fahrzeuge mit dem Netz. Die Verwendung des Vermittlungsgeräts verringert die Kosten im Zusammenhang mit Aufladung von Fahrzeugen, beispielsweise durch Spitzenausgleich. Das Vermittlungsgerät bietet Zugriff auf Optimierungsdienste für verwendete Stromtankstellen, die andernfalls keinen Zugriff auf Optimierungsdienste haben. Tankstellen und Elektrofahrzeuge müssen folglich nicht überarbeitet werden, um die Optimierungsdaten empfangen zu können, ergo gibt es nur geringe bis keine Auswirkungen für die bestehende Infrastruktur. Dies führt zu einer Kostenreduktion im Zusammenhang mit Modifizierungen verwendeter Stromtankstellen. Das Vermittlungsgerät kann des Weiteren so konfiguriert werden, dass es mit bestehenden Tankstellen konform ist, sodass bereits eine minimale Benutzereinrichtung oder Konfiguration des Geräts ausreichend ist.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungen eines Themengebietes, die in dieser Spezifikation beschrieben werden, sind in den begleiteten Bildern und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile des Gegenstands werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein Blockdiagramm einer exemplarischen Umgebung, in welcher ein Vermittlungsgerät die Aufladung eines Elektrofahrzeugs steuert.
1B zeigt ein Blockdiagramm eines Vermittlungsgeräts.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Prozesses für die Steuerung der Aufladung eines Elektrofahrzeugs mithilfe eines Vermittlungsgeräts für die intelligente Elektrofahrzeugaufladung.
3 zeigt ein exemplarisches Schaltdiagramm einer Schaltung zur Steuerung der Aufladung eines Elektrofahrzeugs.
Entsprechende Referenznummern und Kennzeichnungen in den verschiedenen Zeichnungen zeigen entsprechende Elemente an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der nachfolgend beschriebene Gegenstand bezieht sich auf Elektrofahrzeuge (EV) und Stromversorgungsanlagen für Elektrofahrzeuge (Electrical Vehicle Supply Equipment (EVSE)) oder Stromtankstellen. Die Stromtankstellen liefern Strom für Elektrofahrzeuge. Die Ladeleistung eines Elektrofahrzeugs wird durch das EV auf Basis der Stromtankstellenkapazität und der aktuellen Ladung des Elektrofahrzeugs bestimmt. Viele derzeit bestehende Stromtankstellen und EVSEs sind jedoch nicht in der Lage, ihre Ladeleistungen auf Basis anderer Faktoren als der Kapazität und dem aufzuladenden Fahrzeug, wie vorstehend beschrieben, zu optimieren. Diese anderen Faktoren können die Netznachfrage, die Gebrauchszeiten bestimmter Autos etc. berücksichtigen.
Wie nachstehend beschrieben, wird ein Vermittlungsgerät zwischen Elektrofahrzeugen und Tankstellen oder EVSEs zwischengeschaltet. Das Vermittlungsgerät ist in der Lage, mit einem Optimierungsdienst zu kommunizieren, welcher Optimierungsdaten wie Informationen zu Kosten, Zeit sowie Prognosedaten beinhaltet. Das Vermittlungsgerät kann ausserdem die Ladeleistungen der EVSEs für bestimmte Elektrofahrzeuge auf Basis der abgerufenen Optimierungsdaten steuern. Wenn ein Elektrofahrzeug beispielsweise voraussichtlich für acht Stunden an ein EVSE angeschlossen werden soll und die Kosten für Strom in den letzten vier Stunden der Acht-Stunden-Periode günstiger sind, kann das Vermittlungsgerät das EVSE so steuern, dass es das Elektrofahrzeug in den ersten vier Stunden mit einer niedrigen Leistung (bzw. das EV in den ersten vier Stunden überhaupt nicht auflädt) und in den letzten vier Stunden mit einer höheren Leistung auflädt. Dadurch könnten die Kosten für den Besitzer des Elektrofahrzeugs gesenkt werden. Weitere Optimierungsfaktoren könnten ebenfalls berücksichtigt werden.
Das Vermittlungsgerät ist ein Gerät, das keine Änderung der bereits implementierten EVSEs oder EVs erfordert. Das Vermittlungsgerät steuert die Ladeleistung eines Fahrzeugs durch die Modifizierung des Ausgabewertes der Ladekapazität eines EVSEs. Wenn ein EVSE angibt, dass es beispielsweise bis zu 8 kW Strom liefern kann, kann das EV 8 kW Strom für die Aufladung beziehen. Das Vermittlungsgerät kann jedoch Daten empfangen, in denen die optimale Ladeleistung als 4 kW angegeben wird, das Signal, das von der EVSE an das EV gesendet wird, kann dementsprechend so modifiziert werden, dass das EV nur bis zu 4 kW Stromleistung für die Aufladung beziehen kann. Dadurch können die derzeit betriebenen EVSEs effizienter arbeiten, ohne dass teure Kosten durch den Ersatz bestehender EVSEs verursacht würden.
Diese Merkmale und weitere Merkmale sind nachstehend detaillierter beschrieben.
1A zeigt ein Blockdiagramm einer exemplarischen Umgebung 100, in welcher ein Vermittlungsgerät 125 die Aufladung eines Elektrofahrzeugs 110 steuert. Die Ladestation 120 ist eine Stromtankstelle, die für die Belieferung von Elektrofahrzeugen mit Strom aus einem Stromnetz zuständig ist. Das Vermittlungsgerät 125 ist zwischen den Steckverbindern der Ladestation 120 und dem Elektrofahrzeug 110 zwischengeschaltet. Das Vermittlungsgerät 125 führt einen bidirektionalen Datenaustausch mit der Ladestation 120 und dem Elektrofahrzeug 110 aus. In einigen Ausführungsformen ist das Vermittlungsgerät 125 mit dem Elektrofahrzeug 110 und der Ladestation 120 durch elektrische Steckverbinder des Standards SAEJ1772 verbunden. Steckverbinder anderer Standards können ebenfalls verwendet werden.
Das Vermittlungsgerät 125 führt eine drahtlose Kommunikation 128 mit einem Optimierungsdienst 130 aus. Ein drahtloser Kommunikationsdienst beispielsweise, das mit einem vergleichbaren drahtlosen Gerät des Optimierungsdienstes kommuniziert, kann mit dem Vermittlungsgerät 125 integriert werden. In anderen Ausführungsformen kann das Vermittlungsgerät 125 mit dem Optimierungsdienst 130 über eine Kabelverbindung und über ein oder mehrere Netzwerke kommunizieren.
Der Optimierungsdienst 130 beinhaltet ausserdem einen Datenspeicher 135. In einigen Ausführungsformen erfasst der Optimierungsdienst 130 Daten im Zusammenhang mit der Aufladung elektrischer Fahrzeuge. In einigen Ausführungsformen erfasst und speichert der Optimierungsdienst 130 beispielsweise die Kosten-Nachfrage-Kurve für die Bereitstellung des Stroms aus dem Netz. In einigen Ausführungsformen können auch Daten, die die Strompreise zu unterschiedlichen Tageszeiten angeben, erfasst und gespeichert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Optimierungsdienst auch Informationen im Zusammenhang mit bestimmten Fahrzeugen beinhalten. Der Optimierungsdienst kann beispielsweise Informationen erfassen und speichern, die indizieren, dass ein bestimmtes Fahrzeug an eine bestimmte Ladestation jede Nacht von 22:00 Uhr bis 8:00 Uhr angeschlossen ist.
Der Datenspeicher 135 kann auch Daten speichern, die für die jeweilige Ladestation 120 spezifisch sind. Diese Daten können Angaben zu lokalen Netzwerke enthalten, mit denen die Station 120 verbunden ist, die maximale Ladekapazität der Ladestation und sonstige Daten, die bei der Entscheidungsfindung für optimierte Ladekapazitäten nützlich sein können.
In einigen Ausführungsformen führt der Optimierungsdienst eine Prognose bezüglich Attributen aus, die vergleichbar zu den vorstehend beschriebenen Attributen sind. Der Optimierungsdienst kann beispielsweise auf Basis gespeicherter Verlaufsdaten vorhersagen, dass ein bestimmtes Auto von 22:00 Uhr bis 8:00 Uhr an eine bestimmte Ladestation angeschlossen wird. Genauso kann der Optimierungsdienst auf Basis gespeicherter Verlaufsdaten die Preisentwicklung für Strom vorhersagen, beispielsweise niedrigere Preise von 2:00 Uhr bis 5:00 Uhr. In einigen Ausführungsformen können die Prognosen regelmässig erstellt und im Datenspeicher 135 gespeichert werden. In einigen Ausführungsformen werden die Prognosen nach Bedarf erstellt.
Die Verbindung zwischen dem Vermittlungsgerät 125 und dem Optimierungsdienst 130 erlaubt es dem Vermittlungsgerät 125 Optimierungsdaten vom Optimierungsdienst 130 zu empfangen. Die Optimierungsdaten können beispielsweise eine vermittelte Ladekapazität, die von der Ladestation 120 bereitgestellt wird, festlegen. Die vermittelte Ladekapazität kann der aktuell verfügbaren Ladekapazität der Ladestation 120 entsprechen oder darunter liegen. Je nach Optimierung kann die vermittelte Ladekapazität 0 sein; oder sie kann ein Anteil der aktuellen Ladekapazität, z. B. 50% sein. In Fällen, wo ein Satz von Ladekapazitäten verfügbar ist, z. B. 0 kW, 1 kW, 2 kW etc., kann die vermittelte Ladekapazität eine der gesonderten Ladekapazitäten sein, die die aktuelle Ladekapazität nicht überschreiten.
Im Betrieb liefert die Ladestation 120 an ein Elektrofahrzeug 110 ein Signal, das ihre verfügbare Ladekapazität spezifiziert. Das Elektrofahrzeug wiederum wählt eine Ladekapazität aus, die der aktuellen Ladekapazität der Ladestation entspricht oder darunter liegt, und beginnt dann die Aufladung mit der ausgewählten Ladekapazität. Durch die Modifizierung des Signals, das die verfügbare Ladekapazität angibt, ist das Vermittlungsgerät 125 dementsprechend in der Lage, die Aufladung des Elektrofahrzeugs 110 durch die Ladestation 120 zu steuern.
1B zeigt ein Blockdiagramm eines Vermittlungsgeräts 125. Das Vermittlungsgerät 125 beinhaltet einen ersten elektrischen Steckverbinder 131, einen zweiten elektrischen Steckverbinder 132, einen Energiebus 134, einen Steckverbinder 140 und ein Kommunikationssubsystem 150. Der erste elektrische Steckverbinder 131 ist für die elektrische Verbindung mit der Stromtankstelle 120 konfiguriert, und der zweite elektrische Steckverbinder 132 ist für die elektrische Verbindung mit dem Elektrofahrzeug 110 konfiguriert. Ein Energiebus 134 kann einen oder mehrere Stromleiter beinhalten, die die Steckverbinder 131 und 132 verbinden.
Das Kommunikationssystem 150 ist für den Datenaustausch mit dem Optimierungsdienst 130 konfiguriert. Das Kommunikationssystem 150 kann ein drahtloses oder ein verkabeltes Kommunikationssystem sein.
Der Controller 140 ist ein Datenverarbeitungssystem, dass Tätigkeiten zur Steuerung der Rate, mit der ein Elektrofahrzeug 110 aufgeladen wird, ausführt. Im Betrieb empfängt der Controller 140 Optimierungsdaten von dem Optimierungsdienst mithilfe des Kommunikationssubsystems 150. Die Optimierungsdaten legen eine vermittelte Ladekapazität, die von der Ladestation bereitgestellt wird, fest.
Der Controller 140 empfängt ebenfalls das erste Signal, vom ersten elektrischen Steckverbinder 131, das durch die Ladestation 120 gesendet wurde, Das Signal gibt die erste Ladekapazität der Ladestation 120 an. Der Controller 140 wiederum liefert dementsprechend ein zweites Signal an das Elektrofahrzeug 110, das eine zweite Ladekapazität angibt, die niedriger oder gleich der ersten Kapazität des zweiten elektrischen Steckverbinders 132 ist.
Die zweite Ladekapazität wird auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt. In einigen Ausführungsformen kann der Controller 140 die erste Ladekapazität von der Ladestation 120 empfangen und die Daten, die die erste Ladekapazität indizieren, an den Optimierungsdienst 130 liefern. Der Optimierungsdienst 130 sendet die Daten zur vermittelten Ladekapazität, die weniger oder gleich der ersten Ladekapazität ist, wieder zurück.
In anderen Ausführungsformen stellt der Controller 140 keine Daten zur ersten Ladekapazität an den Optimierungsdienst 130 bereit. Stattdessen empfängt der Controller die vermittelte Ladekapazität von dem Optimierungsdienst 130 und wählt die geringste der beiden Ladekapazitäten, die durch die Ladestation 120 und den Optimierungsdienst 130 spezifiziert wurden. Sollte die vermittelte Ladekapazität beispielsweise höher sein als die erste Ladekapazität, wird der Controller 140 die erste Ladekapazität auswählen und die entsprechenden Daten an das Elektrofahrzeug 110 senden. Der Controller 140 kann optional an den Optimierungsdienst 130 berichten, dass der Dienst 130 eine Ladekapazität spezifiziert, die nicht durch die Ladestation 120 unterstützt wird, sodass der Optimierungsdienst diese Daten in künftigen Anfragen für Optimierungsdaten für diese Ladestation 120 berücksichtigen kann.
Diese Aspekte werden nachstehend ausführlich beschrieben mit Bezug auf 2, welches ein Flussdiagramm eines exemplarischen Prozesses 200 für die Steuerung der Aufladung eines Elektrofahrzeugs mithilfe eines Vermittlungsgeräts für die intelligente Elektrofahrzeugaufladung zeigt.
Der Prozess 200 startet mit dem Empfangen eines ersten Handshake-Signals von einem Elektrofahrzeug (202). Ein Handshake-Signal kann beispielsweise ein elektrisches Signal sein, dass die Ladestation darüber informiert, dass ein Elektrofahrzeug an die Ladestation angeschlossen wurde und für die Stromaufladung bereit ist.
Das Vermittlungsgerät liefert das empfangene erste Handshake-Signal an die entsprechende Stromladestation (204). Das Vermittlungsgerät kann das erste Handshake-Signal an die Ladestation weiterleiten, ohne das Signal dabei zu verändern.
Im nächsten Schritt des Prozesses 200 empfängt das Vermittlungsgerät ein zweites Handshake-Signal von der Stromladestation (206). Das zweite Handshake-Signal ist vergleichbar mit dem ersten Handshake-Signal. Das zweite Handshake-Signal kann jedoch beispielsweise ein elektrisches Signal von der Ladestation an das Elektrofahrzeug sein, um den Empfang des ersten Handshake-Signals zu bestätigen.
Das Vermittlungsgerät sendet danach das empfangene zweite Handshake-Signal an das Elektrofahrzeug (208). Das Vermittlungsgerät kann das zweite Handshake-Signal an die Ladestation weiterleiten, ohne das Signal dabei zu verändern. Wie oben beschrieben können die natürlichen Komponentenverluste die über das Vermittlungsgerät transferierten Signale beeinflussen, jedoch wirken sich solche geringen Verluste nicht auf das Signal aus.
Nach dem Abschluss der Handshake-Vorgänge empfängt das Vermittlungsgerät im nächsten Schritt des Prozesses 200 Optimierungsdaten von einem Optimierungsdienst für die Ladestation (210). In einigen Ausführungsformen werden die Optimierungsdaten drahtlos mithilfe des Vermittlungsgeräts übertragen. Die Optimierungsdaten sind Daten, anhand derer das Vermittlungsgerät die Aufladevorgänge für Elektrofahrzeuge optimieren und die vermittelte Ladekapazität für die Ladestation bestimmen kann.
Im nächsten Schritt des Prozesses 200 empfängt das Vermittlungsgerät ein Signal mit der Angabe zur ersten Ladekapazität der Stromladestation (210). Das Vermittlungsgerät bestimmt wieder eine zweite Ladekapazität für die Ladestation auf Basis der empfangenen Daten vom Optimierungsdienst (214). In einigen Ausführungsformen modifiziert das Vermittlungsgerät das empfangene Signal mit Angabe zur ersten Ladekapazität der Ladestation in das Signal mit der Angabe der zweiten Ladekapazität, wie im Phantom 214 dargestellt.
Schliesslich sendet der Prozess 200 das modifizierte Signal mit der Angabe der zweiten Ladekapazität an das Elektrofahrzeug. Daher wird das Fahrzeug mit einer durch die zweite Ladekapazität spezifizierten Rate aufgeladen.
Der Prozess 200 kann regelmässig wiederholt werden, z. B. alle N Minuten, während das Fahrzeug aufgeladen wird. Der Optimierungsdienst 130 kann beispielsweise bestimmen, dass das Fahrzeug nicht in den ersten zwei Stunden, nachdem es an die Ladestation angeschlossen wurden, aufgeladen werden, und dementsprechend Daten senden, die eine vermittelte Laderate von 0 kW angeben. Der Optimierungsdienst 130 kann daher bestimmen, dass das Fahrzeug mit einer Ladeleistung von maximal 4 kW aufgeladen werden sollte, und dementsprechend Daten liefern, die eine vermittelte Ladeleistung von 4 kW spezifizieren.
In einigen Ausführungsformen, kann der Prozess 200 regelmässig wiederholt werden, z. B. alle N Sekunden, während das Fahrzeug aufgeladen wird. In einigen Ausführungsformen können die vorstehend beschriebenen Daten Daten beinhalten, die Generierungsdaten und Ladedaten für das Zuteilungsnetz für die Vielzahl von Elektrofahrzeugen spezifizieren. Die Optimierungsdaten können dazu verwendet werden, die Ladeleistungen der Vielzahl von Elektrofahrzeugen simultan zu verändern, um die Frequenz des Zuteilungsnetzes zu regulieren. Zu Spitzenzeiten, bei Überladung des Netzes können die Vermittlungsgeräte beispielsweise die Ladeleistungen der Elektrofahrzeuge in Echtzeit reduzieren, um die Generierung gegenüber der Last auszugleichen. Gleichermassen können die Vermittlungsgeräte die Last zu gering ausgelasteten Zeiten erhöhen, um die Generierung gegenüber der Last auszugleichen.
Die vorstehend beschriebenen Vorgänge können in Echtzeit oder in Quasi-Echtzeit ausgeführt werden. Der Prozess 200 kann beispielsweise sekündlich wiederholt werden, um die Generierung gegenüber der Last auszugleichen, und eine festgelegte Netzfrequenz beizubehalten und die Frequenzschwankung auszugleichen.
Exemplarische Ausführungsformen
Der vorstehend beschriebene Prozess kann beispielsweise mithilfe eines Controllers mit einem Halbleiterschalter, einem Relaisschalter oder anderen Schaltertypen implementiert werden. 3 zeigt ein exemplarisches Schaltdiagramm einer Schaltung zur Steuerung der Aufladung eines Elektrofahrzeugs entsprechend dem Prozess 200. Die Schaltung 300 verwendet zur Implementierung des Prozesses 200 einen Halbleiterschalter 360. In einer Implementierung ist der Halbleiterschalter 360 ein Vishay DG401-Schalter. Wie vorstehend beschrieben können andere Schaltertypen ebenfalls verwendet werden.
Der Mikrocontroller 350 steuert den Halbleiterschalter 360. In einigen Ausführungsformen ist der Mikrocontroller 350 ist mit dem aktivierten Terminal 340 und dem Steuerterminal 320 verbunden. Das Steuerterminal 310 ist mit einem Elektrofahrzeug verbunden, welches mit einer Ladestation zwecks Aufladung verbunden ist. Das Terminal 330 der Ladestation ist mit der Ladestation verbunden.
In einer Implementierung wählt die Schaltung 300 zwischen dem Ladestationsignal 330 und dem Steuersignal 320, der durch den Mikrocontroller 350 generiert wurde. Die Einspeiseklemmen A 323 und B 322 sind mit einer positiven und einer negativen 15 V-Stromquelle verbunden. In dieser Implementierung liefert der Mikrocontroller 350 ein Signal an das aktivierte Signal 340, um entweder abwechselnd das Ladestationsignal 330 oder das Fahrersignal 320 an das Elektrofahrzeug zu senden. Auf diese Weise kann der Mikrocontroller 350 die Ladeleistung des EV durch die Änderung der Pulsweitenmodulation des Ladestationsignals 330 steuern, um die durch das Ladestationssignal festgelegte Ladeleistung in eine andere, gewünschte Ladeleistung umzuwandeln. Wie vorstehend beschrieben, kann diese Leistung auf Basis der Optimierungsdaten, die durch den Optimierungsdienst bereitgestellt wurden, bestimmt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Steuerterminal mit Masse verbunden (nicht abgebildet). Die Einspeiseklemmen A 323 und B 322 sind ebenfalls mit Masse verbunden. Dies ermöglicht es, dem Halbleiterschalter 360, über Steuersignale gesteuert zu werden. Die Steuersignale wiederum passieren den Mikrocontroller 350, selbst wenn der Mikrocontroller nicht eingeschaltet ist.
Das Steuerterminal ist mit Masse verbunden (nicht abgebildet). Der Mikrocontroller 350 kann so das Steuerterminal 320 mit Masse verbinden, auf Basis der Eingaben durch den Mikrocontroller 350 an das Freigabeterminal 340. Dies ermöglicht es dem Mikrocontroller wiederum, die Einschaltdauer der Aufladung durch die Verbindung des Steuerterminals mit Masse für einen Anteil der Einschaltdauer zu reduzieren, basierend auf dem vom Mikrocontroller 350 an das Freigabeterminal 340 bereitgestellten Signal.
In einigen Ausführungsformen ist das Signal, das an das Freigabeterminal gesendet wurde, ein synchronisiertes Pulsweitenmodulations-Signal, welches den Halbleiterschalter 360 dazu veranlasst, einen Anteil der ursprünglichen Einschaltdauer zu erden. In alternativen Ausführungsformen kann der Mikrocontroller 350 ein unsynchronisiertes Signal an das Freigabesignal senden, um das Signal der Ladestation 330 direkt zu aktivieren oder zu deaktivieren.
In einigen Ausführungsformen kann eine einzelne Spannungsversorgungsschaltung von AC-Leitungen angesteuert werden, die erst bei Verbindung des Fahrzeugs aktiviert werden. Steuersignale können unverändert transferiert werden, bis das Fahrzeug kommuniziert, dass es zur Aufladung bereit ist. Nach der Aktivierung der AC-Leitungen wird der Mikrocontroller 360 eingeschaltet und ist dann in der Lage, das Steuersignal und entsprechend die Ladeleistung zu verändern.
Zusätzliche Informationen zu Ausführungsformen
Obwohl vorstehend genannt wurde, dass das Vermittlungsgerät 125 zwischen einer Ladestation als dem Elektrofahrzeug zwischengeschaltet wird, kann das Gerät ebenfalls mit einer Ladestation oder sogar mit einem Elektrofahrzeug integriert werden. Wenn das Gerät beispielsweise mit der Ladestation integriert ist, verbindet sich der erste elektrische Steckverbinder der Ladestation mit dem Fahrzeug. Die Ladestation beinhaltet ein Kommunikationssystem, das mit dem Optimierungsdienst Daten austauscht. Die Ladestation beinhaltet ebenfalls ein Datenverarbeitungssystem, das Optimierungsdaten vom Optimierungsdienst sowie ein erstes Signal von der Ladestation mit Angabe einer ersten Ladekapazität der Ladestation empfängt. Der Datenverarbeitungsapparat liefert dementsprechend ein zweites Signal mit Angabe einer zweiten Ladekapazität, die nicht höher als die erste Kapazität an den ersten elektrischen Steckverbinder des Elektrofahrzeugs. Die zweite Ladekapazität wird auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt.
Ausführungsformen des Gegenstands und die in dieser Spezifikation beschriebenen Tätigkeiten können in digitalen elektronischen Schaltungen oder in Computer-Software, Firmware oder Hardware implementiert werden, einschliesslich der in dieser Spezifikation offengelegten Strukturen und ihrer strukturellen Entsprechungen oder in Kombinationen von einer oder mehrerer von ihnen. Ausführungsformen des in dieser Spezifikation beschriebenen Gegenstands können als ein oder mehrere Computerprogramme, d. h. als ein oder mehrere Module von Computerprogrammanweisungen implementiert werden, die auf einem Computer-Speichermedium für die Durchführung durch oder die Kontrolle des Betriebs des datenverarbeitenden Apparats kodiert werden.
Bei einem Computer-Speichermedium kann es sich um ein maschinell lesbares Speichergerät, einen maschinell lesbaren Speicherträger, ein zufälliges oder serielles Speicher-Array oder Speichergerät oder um eine Kombination aus einem oder mehreren dieser Geräte handeln oder in ihnen enthalten sein. Ausserdem ist ein Computer-Speichermedium zwar kein verbreitetes Signal, aber ein Computer-Speichermedium kann eine Quelle oder ein Bestimmungsort von Computerprogrammanweisungen sein, die in einem künstlich erzeugten verbreiteten Signal kodiert werden.
Die in dieser Spezifikation beschriebenen Tätigkeiten können als Tätigkeiten implementiert werden, die von einem datenverarbeitenden Apparat mit Daten durchgeführt werden, die auf einem oder mehreren maschinell lesbaren Speichergeräten gespeichert werden oder von anderen Quellen entgegengenommen werden. Der Begriff „datenverarbeitender Apparat“ umfasst alle Arten von Apparaten, Geräten und Maschinen für die Verarbeitung von Daten, einschliesslich beispielsweise durch einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem oder mehreren Chips oder Kombinationen des Vorstehenden. Der Apparat kann eine Sonderzweckschaltung wie ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) beinhalten. Der Apparat kann neben der Hardware auch einen Code einschließen, der eine Durchführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm in der Frage erstellt, z. B. einen Code, der Prozessor-Firmware, einen Protokollstapel, ein Datenbank-Managementsystem, ein Betriebssystem, eine plattformunabhängige Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination einer oder mehrerer der genannten darstellt. Der Apparat und die Durchführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechnermodell-Infrastrukturen umsetzen, wie Webdienstleistungen, verteilte Rechen- und Grid-Computing-Infrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch bezeichnet als Programm, Software, Softwareanwendung, Script oder Code) kann in einer beliebigen Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschliesslich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder verfahrensorientierter Sprachen, und das Programm kann in jeder beliebigen Form eingesetzt sein, darunter als unabhängiges Programm oder als ein Modul, eine Komponente, eine Subroutine, ein Objekt oder eine andere Einheit, die zur Benutzung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss aber nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Teil einer Datei gespeichert sein, die andere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere Scripts, die in einem Dokument in Markup-Sprache gespeichert sind), in einer einzelnen Datei speziell für das betreffende Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, die ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Code speichern). Ein Computerprogramm kann auf einem Computer oder mehreren Computern eingerichtet sein oder ausgeführt werden, die an einem Standort angeordnet sind oder über mehrere Standorte verteilt sind und über ein Kommunikationsnetz verbunden sind.
Die Verfahren und Logikflüsse, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, können durch Handlungen, wie dem Betreiben von Eingabedaten und dem Erzeugen von Ausgaben. durch einen oder mehrere programmierbare Prozessoren, die einen oder mehrere Computerprogramme ausführen, durchgeführt werden. Die Prozesse und die logischen Abläufe können auch durch logische Sonderzweckschaltungen durchgeführt werden, und der Apparat kann als Sonderzweckschaltungen implementiert werden, z. B. ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung).
Prozessoren, die für die Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, beinhalten beispielsweise sowohl allgemeine und als auch Spezial-Mikroprozessoren sowie alle Arten eines oder mehrerer Prozessoren jeglicher Art Computer ein. Im Allgemeinen nimmt ein Prozessor Anweisungen und Daten von einem Festwertspeicher oder einem Arbeitsspeicher oder von beiden entgegen. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor für das Durchführen von Tätigkeiten gemäß Anweisungen und ein oder mehr Speichergeräte für das Speichern von Anweisungen und Daten. Ganz allgemein gehören zu einem Computer auch ein oder mehr Massenspeichergeräte für das Speichern von Daten, z.B. Magnet-, magnetooptische oder optische Disketten, um Daten entgegenzunehmen und/oder zu übertragen, bzw. ist ein Computer operativ an ein solches Speichergerät gekoppelt. Jedoch muss ein Computer solche Geräte nicht haben. Geräte, die für das Speichern von Computerprogrammanweisungen und -daten geeignet sind, schliessen alle Formen von Permanentspeichern, Medien- und Speichergeräten ein, einschliesslich beispielsweise Halbleiter-Speichergeräte, z. B. EPROM, EEPROM und USB-Flash-Speicher; Magnetdisketten, z. B. interne Festplatten oder herausnehmbare Disketten; magnetooptische Disketten; und CD-ROMs und DVD-ROMs. Der Prozessor und der Speicher können durch logische Sonderzweckschaltungen ergänzt werden oder darin eingebaut sein.
Zwar enthält diese Spezifikation viele spezifische Implementierungsdetails, jedoch sollten diese nicht als Beschränkungen des Umfangs oder des Anspruchs ausgelegt werden, sondern vielmehr als Beschreibungen spezifischer Merkmale bestimmter Ausführungsformen bestimmter Erfindungen. Bestimmte Merkmale, die in dieser Spezifikation im Kontext der unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzelnen Ausführungsform implementiert werden. Andererseits können verschiedene Merkmale, die im Kontext einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden, in mehreren Ausführungsformen oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Außerdem können ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination in einigen Fällen aus der Kombination herausgelöst werden, auch wenn die Merkmale vorstehend als in gewissen Kombinationen funktionierend beschrieben oder gar als eine Kombination beansprucht werden, und die beanspruchte Kombination kann an eine Unterkombination oder eine Variation einer Unterkombination verwiesen werden.
Ebenso werden Tätigkeiten in den Zeichnungen zwar in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt, aber dies sollte nicht als Anfordernis verstanden werden, dass solche Tätigkeiten in der bestimmten gezeigten Reihenfolge oder in einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge ausgeführt werden müssen oder dass alle dargestellten Tätigkeiten ausgeführt werden müssen, um erwünschte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und eine Parallelbearbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus sollte die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht in allen Ausführungsformen erforderlich aufgefasst werden, und es versteht sich, dass die beschriebenen Programmkomponenten und Systeme im Allgemeinen zusammen in ein einziges Softwareprodukt integriert oder zu mehreren Softwareprodukten verkapselt werden können.
Folglich wurden bestimmte Ausführungsformen des Gegenstands beschrieben. Weitere Ausführungsformen gehören zum Umfang der folgenden Ansprüche. In einigen Fällen können die in den Ansprüchen beschriebenen Handlungen in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und dennoch erwünschte Ergebnisse erzielen. Zusätzlich erfordern die in den beigefügten Figuren dargestellten Prozesse nicht notwendigerweise die bestimmte gezeigte Reihenfolge oder aufeinanderfolgende Reihenfolge, um erwünschte Ergebnisse zu erzielen. Bei bestimmten Implementierungen können Multitasking und eine Parallelbearbeitung vorteilhaft sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standards SAEJ1772 [0018]

Claims

Vorrichtung, umfassend: ein erster elektrischer Steckverbinder konfiguriert für die elektrische Verbindung mit einer Stromtankstelle; ein zweiter elektrischer Steckverbinder konfiguriert für die elektrische Verbindung mit einem Elektrofahrzeug; ein Kommunikationssystem konfiguriert für den Datenaustausch mit einem Optimierungsdienst, worin der Optimierungsdienst Optimierungsdaten für die Aufladung von Elektrofahrzeugen an einer Ladestation bereitstellt; ein Datenverarbeitungssystem, das folgende Tätigkeiten ausführt: das Empfangen von Optimierungsdaten von dem Optimierungsdienst mit Angabe einer vermittelten Ladekapazität, die von der Ladestation zur Verfügung gestellt wird; und das Empfangen eines ersten Signals von dem ersten elektrischen Steckverbinder, das durch die Ladestation bereitgestellt wurde, und eine erste Ladekapazität der Ladestation angibt, sowie Bereitstellen eines zweiten Signals mit Angabe der zweiten Ladekapazität, die nicht höher als die erste Kapazität ist, an den zweiten elektrischen Steckverbinder des Elektrofahrzeugs, worin die zweite Ladekapazität auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Datenverarbeitungssystem folgende Operationen ausführt: das Übermitteln eines ersten Handshake-Signal von dem ersten elektrischen Steckverbinder an den zweiten elektrischen Steckverbinder, wobei das Signal unverändert ist, und das Übermitteln eines zweiten Handshake-Signal von dem zweiten elektrischen Steckverbinder an den ersten elektrischen Steckverbinder, wobei das Signal unverändert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste Signal und das zweite Signal dem Standard SAE J1772 entsprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Bereitstellen eines zweiten Signals mit Angabe einer zweiten Ladekapazität das Modifizieren des ersten Signals mit Angabe der ersten Ladekapazität der Ladestation umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin das erste Signal mit Angabe einer ersten Ladekapazität ein Pulsweitenmodulations-Signal ist und worin die Modifizierung das Modifizieren eines Pulsweitenmodulations-Signals umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die zweite Ladekapazität die vermittelte Ladekapazität ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Apparat ein batteriebetriebener Apparat ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Apparat mithilfe eines Leistungssignals, welches vom Elektrofahrzeug gesendet wurde, eingeschaltet wird. Vorrichtung, umfassend: ein erster elektrischer Steckverbinder konfiguriert für die elektrische Verbindung mit einem Elektrofahrzeug ein Kommunikationssystem konfiguriert für den Datenaustausch mit einem Optimierungsdienst, worin der Optimierungsdienst Optimierungsdaten für die Aufladung von Elektrofahrzeugen an einer Ladestation bereitstellt; ein Datenverarbeitungssystem, das folgende Tätigkeiten ausführt: das Empfangen von Optimierungsdaten von dem Optimierungsdienst mit Angabe einer vermittelten Ladekapazität, die von der Ladestation zur Verfügung gestellt wird; und das Empfangen eines ersten Signals von der Ladestation, das durch die Ladestation bereitgestellt wurde, und eine erste Ladekapazität der Ladestation angibt, sowie Bereitstellen eines zweiten Signals mit Angabe der zweiten Ladekapazität, die nicht höher als die erste Kapazität ist, an den ersten elektrischen Steckverbinder des Elektrofahrzeugs, worin die zweite Ladekapazität auf Basis der vermittelten Ladekapazität bestimmt wird.