EP3912248A1 - Verfahren zum betrieb einer ladestation für fahrzeuge - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer ladestation für fahrzeuge

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EP3912248A1
EP3912248A1 EP20700780.8A EP20700780A EP3912248A1 EP 3912248 A1 EP3912248 A1 EP 3912248A1 EP 20700780 A EP20700780 A EP 20700780A EP 3912248 A1 EP3912248 A1 EP 3912248A1
Authority
EP
European Patent Office
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voltage
charging
measured
charging current
phase line
Prior art date
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Pending
Application number
EP20700780.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian EWERT
Max Gerstadt
Nicole Heinrich
Walter Krepulat
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a charging station for vehicles with an electrical energy store and a charging station which is designed to carry out such a method.
  • Vehicles with an electrical energy store in particular hybrid and / or electric vehicles, can be supplied with electrical energy via a charging station.
  • the suitable charging stations are integrated into a multiphase, in particular three-phase, voltage network, a charging station providing several phase lines for the electrical power supply of the vehicles.
  • the electrical energy store of the respective vehicle is charged in a single phase, the vehicle being supplied with a charging current via a phase line.
  • a large number of vehicles can also be supplied with corresponding charging currents via a phase line.
  • the electrical energy is not temporarily stored in the voltage network, it is necessary for stable operation of the voltage network that the electrical energy produced essentially corresponds to the electrical energy consumed by electrical consumers. If consumption and energy generation are no longer in harmony, this has a negative impact on the stability of the grid voltage and grid frequency.
  • electrical consumers are, for example, vehicles with an electrical Energypei cher during a charging process.
  • a ripple control signal and a corresponding device can be used to completely separate vehicles from the respective voltage network during a charging process, if the electrical energy consumed by consumers is greater than the electrical energy made available by the power grid.
  • a charging station with a power rating of over 11 kW is installed, which is combined with a contactor and switches off the vehicle completely in the event of a network overload by a ripple control signal from the supply network operator.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for operating a charging station for vehicles with an electrical energy store which, in comparison with the prior art, enables improved stabilization of the voltage network.
  • the present invention is based on the general idea of using the vehicles connected to a charging station during a charging process as a regulatable electrical load for stabilizing the voltage network.
  • the method according to the invention for operating a charging station for vehicles with an electrical energy store provides that the charging station is supplied with electrical energy via a multi-phase voltage network.
  • the voltage network can be divided into a high-voltage network with voltages above 50 kV and a low-voltage network with voltages below 1 kV. It can be provided that the charging station is supplied with electrical energy via a multi-phase, in particular a three-phase, low-voltage network.
  • a line of a three-phase low-voltage network can comprise three phase lines and a neutral conductor, the effective voltage at a nominal mains frequency of 50 Hz between any phase line and the neutral conductor can be 230 V, the effective voltage between any two phase lines can be 400 V.
  • the charging station provides several, in particular three, phase lines for the electrical power supply of vehicles, at least one vehicle being supplied with a charging current via a phase line.
  • At least one mains voltage is measured which is applied to the phase line which supplies the vehicle with a charging current.
  • a comparison is made between the measured mains voltage and a stored nominal voltage range, with an adjustment of the charging current taking place if the measured mains voltage lies outside the stored nominal voltage range.
  • the effective value of the mains voltage of the respective phase line can be determined with reference to a neutral conductor.
  • the nominal voltage range can be, for example, 230 V ⁇ 10%, preferably 230 V ⁇ 5%, particularly preferably 230 V ⁇ 1%. In this way, the voltage network, in particular a low-voltage network, can advantageously be stabilized on a phase-specific basis.
  • the grid frequency can also be measured, compared with a nominal grid frequency range and the charging current adjusted if the measured grid frequency lies outside the stored nominal range.
  • phase-specific adjustment of the electrical load so that, for example, an unbalanced load in the voltage network can be compensated for or compensated for.
  • Such a phase-specific adjustment is not possible using a ripple control signal.
  • consumers, in particular charging vehicles, with a non-overloaded phase lines or phases are connected, in contrast to a shutdown by a ripple control signal control not restricted or switched off.
  • the measurement of the mains voltage and / or the comparison with the stored nominal voltage range and / or the adaptation of at least one charging current of a phase line and / or all phase lines takes place continuously, in particular once per second.
  • the term continuous can be understood to mean that the method steps to be carried out are carried out at predefined time intervals, in particular at equidistant time intervals. This enables timely stabilization of the voltage network, especially a low-voltage network.
  • the charging current can be reduced essentially continuously or in leaps or bounds. In the event of a sudden or gradual reduction in the charging current, predefined and / or stored charging current values can be set.
  • At least one charging current of the respective phase line is increased if it follows from the comparison between the respectively measured mains voltage and the stored nominal voltage range that the measured mains voltage is greater than a maximum value of the nominal voltage range.
  • the electrical load that is present on the respective phase line can be increased in order to achieve sufficient stability of the voltage network, in particular a low-voltage network.
  • the energy made available by the power grid has a volatile course in which there is occasionally an excess supply of electrical energy that is available in a suitable manner electrical consumers that are connected to the power grid must be taken up.
  • the charging current can be increased substantially steadily or also suddenly or in steps.
  • predefined and / or stored charging current values can be set. It can be provided that a maximum charging current is provided and / or stored, which must not be exceeded in order to prevent the vehicle or the energy storage device from being destroyed.
  • phase or phase line L1 the first vehicle being charged for 6 hours, the second vehicle for 3 hours and the third vehicle for 1 hour via the phase line. If it follows from the comparison between the measured mains voltage of phase L1 and the stored nominal voltage range that the measured mains voltage is less than a minimum value of the nominal voltage range, the charging current of the first vehicle is reduced to a minimum value. If the mains voltage does not recover due to this load change, the charging current of the second vehicle is reduced to a minimum value. If the line voltage does not recover due to this load change, the charging current of the third vehicle is reduced to a minimum value.
  • no charging currents are made available on a phase line if the measured mains voltage lies outside a stored limit voltage range. It can be provided that the charging process of all vehicles that are connected to this phase line is interrupted. In this way, failure of other consumers due to the insufficient mains voltage can be prevented. In addition, a damage to transformers and / or supply lines can be prevented.
  • the limit voltage range can include the nominal voltage range.
  • the adjustment of the charging current or the charging currents takes place in 1A steps. This makes it possible to adapt the electrical load to a finer and / or lower level than in the prior art, so that a balance can be established between the electrical energy made available in the voltage network and the electrical energy required by the electrical consumers.
  • At least one mains frequency is measured which is applied to at least one phase line, a comparison being made between the measured mains frequency and a stored nominal frequency range, with at least one charging current being adjusted if the measured mains frequency lies outside the nominal frequency range.
  • this also enables stabilization of a high-voltage network.
  • the measurement of the mains frequency and / or the comparison with the stored nominal frequency range and / or the adaptation at least one nes charging current continuously, in particular once per second.
  • the term continuous can be understood to mean that the method steps to be carried out are carried out at predefined time intervals, in particular at equidistant time intervals. This enables prompt stabilization of the voltage network, in particular a high-voltage network.
  • At least one charging current of the respective phase line is increased when carrying out the adaptation, if it follows from the comparison between the respectively measured mains frequency and the stored nominal frequency range that the measured mains frequency is greater than a maximum value of the nominal frequency range.
  • the respective charging current for the charge of the vehicles can be increased up to a limit value of the load capacity of the low-voltage network and / or up to a limit value of the load capacity of the vehicle or the energy store.
  • a lower cut-off frequency value of the cut-off frequency range can be 47.5 Hz.
  • the cut-off frequency range can encompass the nominal frequency range.
  • the invention relates to a charging station for vehicles with an electrical energy storage's.
  • the charging station according to the invention has at least one frequency measuring device and / or at least one voltage measuring device.
  • the charging station according to the invention comprises a control device which is designed and / or programmed to carry out the method according to the invention, the frequency measuring device and / or the voltage measuring device being communicating with the control device.
  • This charging station can carry out a simultaneous stabilization of the low-voltage and the high-voltage network by carrying out measurements of the network voltage and / or the network frequency, with deviations a setpoint-specific regulation of the charging currents, in particular in accordance with DIN EN 50160, takes place from setpoints and / or setpoint ranges.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher, bei dem die Ladestation über ein mehrphasiges Spannungsnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, bei dem die Ladestation mehrere Phasenleitungen zur elektrischen Energieversorgung von Fahrzeugen bereitstellt, bei dem wenigstens ein Fahrzeug über eine Phasenleitung mit einem Ladestrom versorgt wird, bei dem wenigstens eine Netzspannung gemessen wird, die an der Phasenleitung anliegt, die das Fahrzeug mit einem Ladestrom versorgt, bei dem ein Vergleich zwischen der gemessenen Netzspannung und einem hinterlegten Nennspannungsbereich durchgeführt wird, wobei eine Anpassung des Ladestroms erfolgt, falls die gemessene Netzspannung außerhalb des hinterlegten Nennspannungsbereiches liegt. Zusätzlich kann auch die Netzfrequenz gemessen werden, mit einem Nennnetzfrequenzbereich verglichen werden und eine Anpassung des Ladestroms erfolgen, falls die gemessene Netzfrequenz außerhalb des hinterlegten Nennbereiches liegt.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Ladestation für Fahrzeuge
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher sowie eine Ladestation, die zur Ausführung eines solchen Verfahrens ausgebildet ist.
Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere Hybrid- und/oder Elektrofahrzeuge, können über eine Ladestation mit elektrischer Ener gie versorgt werden. Die dazu geeigneten Ladestationen sind in ein mehrphasi ges, insbesondere dreiphasiges, Spannungsnetz eingebunden, wobei eine La destation mehrere Phasenleitungen zur elektrischen Energieversorgung der Fahrzeuge bereitstellt. Eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers des jeweiligen Fahrzeugs erfolgt einphasig, wobei das Fahrzeug über eine Phasenlei tung mit einem Ladestrom versorgt wird. Hierbei können über eine Phasenleitung auch eine Vielzahl von Fahrzeugen mit entsprechenden Ladeströmen versorgt werden.
Da eine Zwischenspeicherung der elektrischen Energie im Spannungsnetz nicht vorgesehen ist, ist es für einen stabilen Betrieb des Spannungsnetzes erforder lich, dass die produzierte elektrische Energie im Wesentlichen der durch elektri sche Verbraucher abgenommenen elektrischen Energie entspricht. Stehen Ver brauch und Energieerzeugung nicht mehr im Einklang, so wirkt sich das negativ auf die Stabilität von Netzspannung und Netzfrequenz aus. Solche elektrischen Verbraucher sind beispielsweise Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespei cher während eines Ladevorgangs.
Im Stand der Technik ist es bekannt, dass zum Beispiel über ein Rundsteuersig nal und eine entsprechende Vorrichtung Fahrzeuge während eines Ladevor gangs vom jeweiligen Spannungsnetz vollständig getrennt werden können, wenn die von den Verbrauchern aufgenommene elektrische Energie größer ist als die vom Spannungsnetz zur Verfügung gestellte elektrische Energie.
Häufig wird bei Ladeleistungen über 11 kW ein separater Energiezähler verbaut, welcher mit einem Schütz kombiniert wird und das Fahrzeug bei Netzüberlastung per Rundsteuersignal durch den Versorgungsnetzbetreiber vollständig abschaltet.
Nachteilig hieran ist, dass die Fahrzeuge nach einer solchen Abschaltung des Ladevorgangs in vielen Fällen nicht ohne eine Handlung des Fahrzeugführers in das Spannungsnetz eingekoppelt werden können. Somit kann es Vorkommen, dass das Fahrzeug, obwohl es für eine vordefinierte Zeit mit der Ladestation ver bunden war, trotzdem keinen aufgeladenen elektrischen Energiespeicher auf weist. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei einem Überschuss an elektrischer Ener gie im Spannungsnetz diese Fahrzeuge nicht mehr unmittelbar als elektrische Verbraucher zur Verfügung stehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Be trieb einer Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher anzugeben, das im Vergleich zum Stand der Technik eine verbesserte Stabilisie rung des Spannungsnetzes ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängi gen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der ab hängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die an eine Ladestation angebundenen Fahrzeuge während eines Ladevorgangs als regelba re elektrische Last zur Stabilisierung des Spannungsnetzes einzusetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher sieht vor, dass die Ladestation über ein mehrphasiges Spannungsnetz mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Span nungsnetz kann dabei in ein Hochspannungsnetz mit elektrischen Spannungen über 50 kV und in ein Niederspannungsnetz mit elektrischen Spannungen unter 1 kV unterteilt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Ladestation über ein mehrphasiges, insbesondere ein dreiphasiges, Niederspannungsnetz mit elektri scher Energie versorgt wird. Eine Leitung eines dreiphasigen Niederspannungs netzes kann drei Phasenleitungen und einen Neutralleiter umfassen, wobei die Effektivspannung bei einer Nennnetzfrequenz von 50 Hz zwischen einer beliebi gen Phasenleitung und dem Neutralleiter 230 V betragen kann, wobei die Effek tivspannung zwischen zwei beliebigen Phasenleitungen 400 V betragen kann.
Die Ladestation stellt mehrere, insbesondere drei, Phasenleitungen zur elektri schen Energieversorgung von Fahrzeugen bereit, wobei wenigstens ein Fahr zeug über eine Phasenleitung mit einem Ladestrom versorgt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens eine Netzspannung ge messen, die an der Phasenleitung anliegt, die das Fahrzeug mit einem Lade strom versorgt. Es wird ein Vergleich zwischen der gemessenen Netzspannung und einem hinterlegten Nennspannungsbereich durchgeführt, wobei eine Anpas sung des Ladestroms erfolgt, falls die gemessene Netzspannung außerhalb des hinterlegten Nennspannungsbereiches liegt. Bei einer Messung der Netzspan nung kann der Effektivwert der Netzspannung der jeweiligen Phasenleitung be züglich eines Neutralleiters ermittelt werden. Der Nennspannungsbereich kann beispielsweise 230 V ± 10 %, bevorzugt 230 V ± 5 %, besonders bevorzugt 230 V ± 1 %, betragen. Hierdurch lässt sich vorteilhafter Weise das Spannungsnetz, insbesondere ein Niederspannungsnetz, phasenindividuell stabilisieren.
Zusätzlich kann auch die Netzfrequenz gemessen werden, mit einem Nennnetz frequenzbereich verglichen werden und eine Anpassung des Ladestroms erfol gen, falls die gemessene Netzfrequenz außerhalb des hinterlegten Nennberei ches liegt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass mehrere Fahrzeuge über mehrere Phasenleitungen jeweils mit La deströmen versorgt werden. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass mehre re Fahrzeuge über eine gemeinsame Phasenleitung mit Ladeströmen versorgt werden.
Es ist vorgesehen, dass alle Netzspannungen gemessen werden, die an den Phasenleitungen anliegen, wobei die Messung der Netzspannung der jeweiligen Phasenleitung einzeln erfolgt. Ferner ist es vorgesehen, dass jeweils ein Ver gleich zwischen den gemessenen Netzspannungen und einem hinterlegten Nennspannungsbereich durchgeführt wird, wobei eine Anpassung des Lade stroms und/oder der Ladeströme der jeweiligen Phasenleitung erfolgt, falls die gemessene Netzspannung der jeweiligen Phasenleitung außerhalb des hinterleg ten Nennspannungsbereiches liegt.
Somit wird eine phasenindividuelle Anpassung der elektrischen Last ermöglicht, sodass beispielsweise eine Schieflast im Spannungsnetz kompensiert bzw. aus geglichen werden kann. Eine solche phasenindividuelle Anpassung ist mittels eines Rundsteuersignals nicht möglich. Zusätzlich werden Verbraucher, insbe sondere aufladende Fahrzeuge, die mit einer nicht überlasteten Phasenleitungen bzw. Phasen verbunden sind, im Gegensatz zu einer Abschaltung durch eine Rundsteuersignalsteuerung nicht eingeschränkt bzw. abgeschaltet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Messung der Netzspannung und/oder der Vergleich mit dem hinterlegten Nennspannungsbereich und/oder die Anpassung wenigstens eines Ladestroms einer Phasenleitung und/oder aller Phasenleitungen kontinuier lich, insbesondere einmal pro Sekunde, erfolgt. Unter dem Begriff kontinuierlich kann zu verstehen sein, dass die auszuführenden Verfahrensschritte in vordefi nierten Zeitintervallen, insbesondere in äquidistanten Zeitabständen, durchge führt werden. Hiermit ist eine zeitnahe Stabilisierung des Spannungsnetzes, ins besondere eines Niederspannungsnetzes, möglich.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweiligen Phasenleitung reduziert wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzspannung und dem hinterlegten Nennspannungsbe reich folgt, dass die gemessene Netzspannung kleiner ist als ein Minimalwert des Nennspannungsbereiches. Hierdurch lässt sich die elektrische Last reduzieren, die an der jeweiligen Phasenleitung anliegt, um eine ausreichende Stabilität des Spannungsnetzes, insbesondere eines Niederspannungsnetzes, zu erzielen.
Die Reduzierung des Ladestroms kann im Wesentlichen stetig oder auch sprunghaft bzw. stufenweise erfolgen. Bei einem sprunghaften bzw. stufenweisen Reduzieren des Ladestroms können vorgegebene und/oder hinterlegte Lade stromwerte eingestellt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Lade- ström der jeweiligen Phasenleitung erhöht wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzspannung und dem hinterlegten Nennspannungsbe reich folgt, dass die gemessene Netzspannung größer ist als ein Maximalwert des Nennspannungsbereiches. Hierdurch lässt sich die elektrische Last erhöhen, die an der jeweiligen Phasenleitung anliegt, um eine ausreichende Stabilität des Spannungsnetzes, insbesondere eines Niederspannungsnetzes, zu erzielen. Be sonders beim Einsatz regenerativer Energiequellen, wie zum Beispiel Wind- und oder Sonnenenergiequellen, weist die vom Spannungsnetz zur Verfügung ge stellte Energie einen volatilen Verlauf auf, bei dem auch zeitweise ein Überange bot an elektrischer Energie zur Verfügung steht, die in geeigneter Weise von den elektrischen Verbrauchern, die mit dem Spannungsnetz verbunden sind, aufge nommen werden muss.
Die Erhöhung des Ladestroms kann im Wesentlichen stetig oder auch sprunghaft bzw. stufenweise erfolgen. Bei einem sprunghaften bzw. stufenweisen Erhöhen des Ladestroms können vorgegebene und/oder hinterlegte Ladestromwerte ein gestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein maximaler Ladestrom vorge geben und/oder hinterlegt ist, der nicht überschritten werden darf, um eine Zer störung des jeweiligen Fahrzeuges bzw. des Energiespeichers zu verhindern.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass bei mehreren Fahrzeugen, die von einer Phasenleitung mit Lade strömen versorgt werden, für jedes Fahrzeug ein Zeitrang hinterlegt wird, an dem das Fahrzeug mit der Phasenleitung verbunden wurde. Eine Anpassung der La deströme an einer Phasenleitung erfolgt zunächst für einzelne Fahrzeuge gemäß des Zeitrangs, wobei die Anpassung des Ladestroms zunächst für das Fahrzeug mit ältestem Zeitrang ausgeführt wird. Wenn mehrere Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge, über eine überlastete Phasenleitung aufgeladen werden, so wird entsprechend einer„first come, first serve“-Strategie zuerst das Fahrzeug im Ladestrom reduziert, welches am längs ten lädt, also den ältestem Zeitrang aufweist. So wird ein optimaler Kompromiss zwischen einer Aufladung der Energiespeicher der Fahrzeuge und einem Beitrag zur Stabilisierung des Spannungsnetzes, insbesondere eines Niederspannungs netzes, erzielt.
Im Folgenden wird diese Ausführungsform des Verfahrens anhand eines Bei spiels erläutert. Es sei beispielhaft angenommen, dass drei Fahrzeuge über eine Phase bzw. Phasenleitung L1 geladen werden, wobei das erste Fahrzeug 6 Stunden, das zweite Fahrzeug 3 Stunden und das dritte Fahrzeug 1 Stunde über die Phasenleitung aufgeladen wird. Folgt aus dem Vergleich zwischen der ge messenen Netzspannung der Phase L1 und dem hinterlegten Nennspannungs bereich, dass die gemessene Netzspannung kleiner ist als ein Minimalwert des Nennspannungsbereiches, wird der Ladestrom des ersten Fahrzeuges auf einen Minimalwert reduziert. Wenn sich die Netzspannung durch diese Laständerung nicht erholt, wird der Ladestrom des zweiten Fahrzeuges auf einen Minimalwert reduziert. Wenn sich die Netzspannung durch diese Laständerung nicht erholt, wird der Ladestrom des dritten Fahrzeuges auf einen Minimalwert reduziert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass an einer Phasenleitung keine Ladeströme zur Verfügung gestellt werden, falls die gemessene Netzspannung außerhalb eines hinterlegten Grenzspannungsbereiches liegt. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der La devorgang aller Fahrzeuge, die mit dieser Phasenleitung verbunden sind, unter brochen wird. Hierdurch kann ein Ausfall von weiteren Verbrauchern aufgrund der zu geringen Netzspannung verhindert werden. Zusätzlich kann eine Beschä- digung von Transformatoren und/oder Versorgungsleitungen verhindert werden. Der Grenzspannungsbereich kann den Nennspannungsbereich umfassen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass die Anpassung des Ladestroms oder der Ladeströme in 1A-Schritten erfolgt. Hiermit ist eine im Vergleich zum Stand der Technik feinere und/oder kleinstufigere Anpassung der elektrischen Last möglich, sodass zwischen der zur Verfügung gestellten elektrischen Energie im Spannungsnetz und der von den elektrischen Verbrauchern benötigten elektrischen Energie ein Gleichgewicht hergestellt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Netzfrequenz gemessen wird, die an we nigstens einer Phasenleitung anliegt, wobei ein Vergleich zwischen der gemes senen Netzfrequenz und einem hinterlegten Nennfrequenzbereich ausgeführt wird, wobei eine Anpassung wenigstens eines Ladestroms erfolgt, wenn die ge messene Netzfrequenz außerhalb des Nennfrequenzbereiches liegt.
Hierdurch wird neben einer Stabilisierung eines Niederspannungsnetzes auch eine Stabilisierung eines Hochspannungsnetzes ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass eine Anpassung aller Ladeströme aller Phasenleitungen erfolgt. Hierdurch kann eine gleichmäßige Belastung und/oder Entlastung der einzelnen Phasen bzw. Phasenleitung erzielt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Messung der Netzfrequenz und/oder der Vergleich mit dem hinterlegten Nennfrequenzbereich und/oder die Anpassung wenigstens ei- nes Ladestroms kontinuierlich, insbesondere einmal pro Sekunde, erfolgt. Unter dem Begriff kontinuierlich kann zu verstehen sein, dass die auszuführenden Ver fahrensschritte in vordefinierten Zeitintervallen, insbesondere in äquidistanten Zeitabständen, durchgeführt werden. Hiermit ist eine zeitnahe Stabilisierung des Spannungsnetzes, insbesondere eines Hochspannungsnetzes, möglich.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweiligen Phasenleitung reduziert wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzfrequenz und dem hinterlegten Nennfrequenzbereich folgt, dass die gemessene Netzfrequenz kleiner ist als ein Minimalwert des Nenn frequenzbereiches.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Lade strom der jeweiligen Phasenleitung erhöht wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzfrequenz und dem hinterlegten Nennfrequenzbe reich folgt, dass die gemessene Netzfrequenz größer ist als ein Maximalwert des Nennfrequenzbereiches. Eine Erhöhung des jeweiligen Ladestroms für die La dung der Fahrzeuge kann bis zu einem Grenzwert der Netzbelastbarkeit des Niederspannungsnetzes und/oder bis zu einem Grenzwert der Belastbarkeit des Fahrzeuges bzw. des Energiespeichers erfolgen.
Im Folgenden wird diese Ausführungsform des Verfahrens anhand eines Bei spiels erläutert. Es sei beispielhaft angenommen, dass vier Fahrzeuge über einer Phase bzw. Phasenleitung des Niederspannungsnetzes laden, wobei eine Infra strukturgrenze, z.B. aufgrund einer Absicherung eines Hausanschlusses, bei ei nem kumulierten Strom von 63 A liegt (und in einer Lastmanagementsoftware parametrisiert ist). Sei angenommen, dass die Fahrzeuge z.B. aufgrund einer Vorgabe zum Eigenverbrauch, den Einsatz von Photovoltaikanlagen oder zur Reduktion des Peakverbrauchs bei einem kumuliertem Grenzladestrom von 32 A aufgeladen werden, so kann diese Vorgabe bei Feststellung einer Netzfrequenz von über z.B. 50,5 Hz übersteuert und/oder überschrieben werden. Den Fahr zeugen werden jeweils höhere Ladeströme angeboten und durch das erfin dungsgemäße Verfahren auf den Infrastrukturgrenzwert von 63A geregelt. Diese Regelung kann individuell für alle Phasen des Niederspannungsnetzes erfolgen wobei auch Vorgaben zur Schieflast eingehalten werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorge sehen, dass an allen Phasenleitungen keine Ladeströme zur Verfügung gestellt werden, falls die gemessene Netzfrequenz außerhalb eines hinterlegten Grenz frequenzbereiches liegt. Ein unterer Grenzfrequenzwert des Grenzfrequenzberei ches kann 47,5 Hz sein. Der Grenzfrequenzbereich kann den Nennfrequenzbe reich umfassen.
Ferner betrifft die Erfindung eine Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektri schen Energiespeicher. Die erfindungsgemäße Ladestation weist wenigstens eine Frequenzmessvorrichtung und/oder wenigstens eine Spannungsmessvor richtung auf. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Ladestation eine Steuerein richtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und/oder programmiert ist, wobei die Frequenzmessvorrichtung und/oder die Spannungsmessvorrichtung kommunizierend mit der Steuereinrichtung verbun den ist.
Diese Ladestation kann eine gleichzeitige Stabilisierung des Niederspannungs und des Hochspannungsnetzes durchführen, indem Messungen der Netzspan nung und/oder der Netzfrequenz durchgeführt werden, wobei bei Abweichungen von Sollwerten und/oder Sollwertbereichen eine phasenindividuelle Regelung der Ladeströme, insbesondere gemäß der DIN EN 50160, erfolgt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen
Energiespeicher,
- bei dem die Ladestation über ein mehrphasiges Spannungsnetz mit elektri scher Energie versorgt wird,
- bei dem die Ladestation mehrere Phasenleitungen zur elektrischen Energie versorgung von Fahrzeugen bereitstellt,
- bei dem wenigstens ein Fahrzeug über eine Phasenleitung mit einem Lade strom versorgt wird,
- bei dem wenigstens eine Netzspannung gemessen wird, die an der Phasen leitung anliegt, die das Fahrzeug mit einem Ladestrom versorgt,
- bei dem ein Vergleich zwischen der gemessenen Netzspannung und einem hinterlegten Nennspannungsbereich durchgeführt wird,
- wobei eine Anpassung des Ladestroms erfolgt, falls die gemessene Netz spannung außerhalb des hinterlegten Nennspannungsbereiches liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
- bei dem mehrere Fahrzeuge über mehrere Phasenleitungen jeweils mit Lade strömen versorgt werden,
- bei dem alle Netzspannungen gemessen werden, die an den Phasenleitungen anliegen, wobei die Messung der Netzspannung der jeweiligen Phasenleitung einzeln erfolgt, - bei dem jeweils ein Vergleich zwischen den gemessenen Netzspannungen und einem hinterlegten Nennspannungsbereich durchgeführt wird,
- wobei eine Anpassung des Ladestroms und/oder der Ladeströme der jeweili gen Phasenleitung erfolgt, falls die gemessene Netzspannung der jeweiligen Phasenleitung außerhalb des hinterlegten Nennspannungsbereiches liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messung der Netzspannung und/oder der Vergleich mit dem hinterleg ten Nennspannungsbereich und/oder die Anpassung wenigstens eines Lade stroms einer Phasenleitung und/oder aller Phasenleitungen kontinuierlich, insbe sondere einmal pro Sekunde, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweili gen Phasenleitung reduziert wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzspannung und dem hinterlegten Nennspannungsbereich folgt, dass die gemessene Netzspannung kleiner ist als ein Minimalwert des Nenn spannungsbereiches.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweili gen Phasenleitung erhöht wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils ge messenen Netzspannung und dem hinterlegten Nennspannungsbereich folgt, dass die gemessene Netzspannung größer ist als ein Maximalwert des Nenn spannungsbereiches.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- dass bei mehreren Fahrzeugen, die von einer Phasenleitung mit Ladeströmen versorgt werden, für jedes Fahrzeug ein Zeitrang hinterlegt wird, an dem das Fahrzeug mit der Phasenleitung verbunden wurde,
- wobei bei einer Anpassung der Ladeströme an einer Phasenleitung zunächst für einzelne Fahrzeuge gemäß des Zeitrangs ausgeführt wird,
- wobei die Anpassung des Ladestroms zunächst für das Fahrzeug mit ältes tem Zeitrang ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an einer Phasenleitung keine Ladeströme zur Verfügung gestellt werden, falls die gemessene Netzspannung außerhalb eines hinterlegten Grenzspan nungsbereiches liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anpassung des Ladestroms oder der Ladeströme in 1 A-Schritten erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
- bei dem wenigstens eine Netzfrequenz gemessen wird, die an wenigstens einer Phasenleitung anliegt,
- bei dem ein Vergleich zwischen der gemessenen Netzfrequenz und einem hinterlegten Nennfrequenzbereich ausgeführt wird,
- wobei eine Anpassung wenigstens eines Ladestroms erfolgt, wenn die ge
messene Netzfrequenz außerhalb des Nennfrequenzbereiches liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Anpassung aller Ladeströme aller Phasenleitungen erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messung der Netzfrequenz und/oder der Vergleich mit dem hinterlegten Nennfrequenzbereich und/oder die Anpassung wenigstens eines Ladestroms kontinuierlich, insbesondere einmal pro Sekunde, erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweili gen Phasenleitung reduziert wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils gemessenen Netzfrequenz und dem hinterlegten Nennfrequenzbereich folgt, dass die gemessene Netzfrequenz kleiner ist als ein Minimalwert des Nennfre quenzbereiches.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Durchführung der Anpassung wenigstens ein Ladestrom der jeweili gen Phasenleitung erhöht wird, falls aus dem Vergleich zwischen der jeweils ge messenen Netzfrequenz und dem hinterlegten Nennfrequenzbereich folgt, dass die gemessene Netzfrequenz größer ist als ein Maximalwert des Nennfrequenz bereiches.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass an allen Phasenleitungen keine Ladeströme zur Verfügung gestellt werden, falls die gemessene Netzfrequenz außerhalb eines hinterlegten Grenzfrequenz bereiches liegt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers des jeweiligen Fahr zeugs einphasig erfolgt, wobei das Fahrzeug über eine Phasenleitung mit ei nem Ladestrom versorgt wird, und/oder
- dass die an die Ladestation angebundenen Fahrzeuge während eines Lade vorgangs als regelbare elektrische Last zur Stabilisierung des Spannungsnet zes eingesetzt werden.
16. Ladestation für Fahrzeuge mit einem elektrischen Energiespeicher,
- mit wenigstens einer Frequenzmessvorrichtung und/oder wenigstens einer Spannungsmessvorrichtung,
- mit einer Steuereinrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder 15 ausgebildet und/oder programmiert ist,
- wobei die Frequenzmessvorrichtung und/oder die Spannungsmessvorrichtung kommunizierend mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
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