WO2024008390A1 - Verfahren und ladesystem zum austauschen einer elektrischen ladungsmenge zwischen mindestens einem elektrofahrzeug und mindestens einer energieversorgungseinrichtung über eine ladeeinrichtung - Google Patents

Verfahren und ladesystem zum austauschen einer elektrischen ladungsmenge zwischen mindestens einem elektrofahrzeug und mindestens einer energieversorgungseinrichtung über eine ladeeinrichtung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for exchanging an amount of electrical charge between at least one electric vehicle and at least one energy supply device via a charging device.
  • the invention also relates to a charging system for exchanging an amount of electrical charge with at least one electric vehicle, at least one energy supply device and at least one charging device, so that the electric vehicle can be electrically connected to the energy supply device via the charging device.
  • the electric vehicle usually has a battery as an energy source, which supplies an inverter and this then supplies an electric motor. As the period of use progresses, the battery of the electric vehicle discharges and must be recharged using an existing charging infrastructure and a charging system in order to continue driving.
  • the charging infrastructures known from practice usually include spatially distributed charging devices with which the electric vehicle can be electrically connected to an energy supply device and recharged by the energy supply device.
  • the fact that electric vehicles known from practice require a dense charging infrastructure with many charging devices in order to be economical can result in disadvantages in electrical energy distribution.
  • Electrical energy distribution usually takes place via an electrical network that electrically couples the individual electric vehicles, the charging devices and the energy supply devices with one another.
  • the object is achieved according to the invention according to a method according to claim 1, wherein in a connection step the electric vehicle is electrically connected to the energy supply device via the charging device, wherein in a subsequent selection step a user of the electric vehicle is provided with an assignment selection of the electric vehicle to the energy supply device and wherein the The amount of electrical charge to be exchanged between the electric vehicle and the energy supply device is specified in accordance with the assignment selection of the user of the charging device by a control device connected to the charging device via a communication channel, and wherein in a subsequent charging step, an amount of electrical charge is exchanged between the electric vehicle and the energy supply device via the charging device.
  • an energy supply device as a supplier of electrical current can be a battery storage device, a wind power plant, a photovoltaic system or even another power source.
  • the user of the electric vehicle is both the (co-)owner and (co-)owner of the at least one electric vehicle as well as the (co-)owner and (co-)owner of the at least one energy supply device.
  • the central control device can set up a communication channel to all of the user's electric vehicles and energy supply devices and offer the user the assignment list provided in the selection step to determine the amount of electrical charge .
  • the user can make a selection of energy supply devices available to him, so that the user's electric vehicle can be charged at the charging device according to this selection.
  • the electrical energy available in the battery storage can be charged into his electric vehicle via the interconnected network, the charging infrastructure and the charging device according to the user's selection.
  • the amount of electrical charge taken from the electrical network can be balanced with that from the battery storage belonging to the user, so that the self-generated amount of electrical charge available to the owner of the electric vehicle and the energy supply device can be used directly and cost-neutrally to charge his electric vehicle .
  • the amount of electrical charge loaded and unloaded into the user's electric vehicle is stored in a vehicle default value in the central control device, so that the user of the electric vehicle can access his quota of electrical charge amount independently of time.
  • the user's electric vehicle can also feed an amount of electrical charge into the electrical network via the charging device in accordance with the allocation selection that the user has to make in the selection step, so that the energy supply device can be charged in accordance with this amount of electrical charge fed in.
  • the owner of the at least one electric vehicle and the at least one energy supply device can use the amounts of electrical charge available to him in his electric vehicle and his energy supply device himself and regardless of location, feed them into the electrical network or take it from it and / or on his electric vehicles and his energy supply devices distribute according to his needs. Accordingly, the following advantages arise according to the invention:
  • the user can use self-generated electrical energy to charge his electric vehicle, even though the electric vehicle is not in the immediate vicinity (i.e. at the same network node of the interconnected network) as his energy supply facility.
  • another electric vehicle is used for the energy supply device.
  • an electric vehicle can always represent an energy supply device if its battery is sufficiently charged, a CO2 reduction can also be achieved, for example, through a transfer of specially generated and green electricity into your own electric vehicle fleet.
  • An electric vehicle that no longer requires much electrical energy according to its intended purpose can share and distribute the excess electrical energy based on the intended purpose via the charging device with the user's other electric vehicles.
  • charging of electric vehicles can be carried out in a way that optimizes operational planning.
  • a stationary energy source is used for the energy supply device.
  • the user of the electric vehicle may be co-owner and co-owner of other larger energy supply facilities - these could be larger photovoltaic or wind power systems or other systems co-owned by him.
  • every co-owner of these systems can participate and benefit from the invention. The only requirement is access to the shared control device.
  • a radio connection is used for the communication channel connecting the charging device and the control device, so that the at least one electric vehicle and the at least one energy supply device can be spaced apart from one another .
  • the radio-connected control device can be a mobile phone with corresponding application software; It is also optionally conceivable to use a non-mobile control device and to address and control it via a web-based interface that can be accessed from almost anywhere.
  • Figure 1 includes a schematic representation of the invention with a central charging infrastructure 1, which has two charging devices 2, the charging devices 2 being electrically connected 4 to a storage battery 3 and a wind turbine - in this respect, the charging infrastructure 1 represents an electrical network 5.
  • each charging device 2 can set up a communication channel 9 via a central control device 8 according to the invention and offer the user of the electric vehicle 6 an assignment selection list of the energy supply devices 3, 4, 10 available to him, the user's respective charging device 2 being given a specification for the by the control device 8 amount of electrical charge to be charged into the respective electric vehicle 6, so that the respective electric vehicle 6 can be charged accordingly.
  • the electric vehicle 6 can also feed electrical energy into the charging infrastructure 1 via the charging device 2 in accordance with a charge state of the battery, so that other insufficiently charged electric vehicles 6 of the user can recharge the amount of charge made available - in this respect, the input and removal can be used for the user according to the invention Electrical charge quantities of its at least one electric vehicle 6 and its at least one energy supply device 3, 4, 10 are balanced out by a compensation calculation from the electrical network 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ladesystem und ein Verfahren zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge zwischen mindestens einem Elektrofahrzeug (6) und mindestens einer Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über eine Ladeeinrichtung. Nach der erfindungsgemäßen Aufgabelösung kann ein Benutzer des Elektrofahrzeugs dieses einfacher und eine elektrische Ladeinfrastruktur entlastender wieder aufladen, wobei in einem Verbindungsschritt das Elektrofahrzeug (6) mit der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über die Ladeeinrichtung (2) elektrisch leitend verbunden wird, wobei in einem nachfolgenden Auswahlschritt einem Benutzer des Elektrofahrzeugs (6) eine Zuordnungsauswahl des Elektrofahrzeugs (6) zu der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) bereitgestellt wird und wobei die zwischen dem Elektrofahrzeug (6) und der Energieversorgungeinrichtung (3, 4, 10) auszutauschende elektrische Ladungsmenge gemäß der Zuordnungsauswahl des Benutzers der Ladeeinrichtung (2) von einer mit der Ladeeinrichtung (2) über einen Kommunikationskanal (9) verbundenen Steuerungseinrichtung (8) vorgegeben wird, und wobei in einem nachfolgenden Ladeschritt eine elektrische Ladungsmenge zwischen dem Elektrofahrzeug (6) und der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über die Ladeeinrichtung (2) ausgetauscht wird.

Description

Verfahren und Ladesystem zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge zwischen mindestens einem Elektrofahrzeug und mindestens einer Energieversorgungseinrichtung über eine Ladeeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge zwischen mindestens einem Elektrofahrzeug und mindestens einer Energieversorgungseinrichtung über eine Ladeeinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Ladesystem zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge mit mindestens einem Elektrofahrzeug, mindestens einer Energieversorgungseinrichtung und mindestens einer Ladeeinrichtung, sodass das Elektrofahrzeug mit der Energieversorgungseinrichtung über die Ladeeinrichtung elektrisch leitend verbunden werden kann.
Durch Umwelt-, Richtlinien- und Gesetzesvorgaben steigt in der Praxis stetig der technische und wirtschaftliche Druck, die zukunftsgerichtete Mobilität hin zu dem Einsatz von Elektrofahrzeugen auszurichten. Dabei gilt es, die technologischen Unterschiede von Elektrofahrzeugen im Vergleich zu verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen zu beachten.
Das Elektrofahrzeug weist zum Antrieb als Energiequelle üblicherweise eine Batterie auf, die einen Wechselrichter versorgt und dieser versorgt dann einen Elektromotor. Mit voranschreitender Nutzungsdauer entlädt sich die Batterie des Elektrofahrzeugs und muss mittels einer vorhandenen Ladeinfrastruktur und eines Ladesystems zum Weiterfahren wieder aufgeladen werden.
Die aus der Praxis bekannten Ladeinfrastrukturen umfassen üblicherweise räumlich verteilt angeordnete Ladeeinrichtungen, mit denen das Elektrofahrzeug mit einer Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbunden und durch die Energieversorgungseinrichtung wieder aufgeladen werden kann. Die Umstände, dass aus der Praxis bekannte Elektrofahrzeuge eine dichte und viele Ladeeinrichtungen aufweisende Ladeinfrastruktur benötigen, um wirtschaftlich zu sein, kann Nachteile in der elektrischen Energieverteilung mit sich bringen. Denn eine elektrische Energieverteilung erfolgt üblicherweise über ein elektrisches Verbundnetz, das die einzelnen Elektrofahrzeuge, die Ladeeinrichtungen und die Energieversorgungseinrichtungen miteinander elektrisch koppelt.
Obgleich aus der Praxis schon technische Konzepte für Ladesysteme bekannt sind, sind noch viele Fragen ungeklärt und bedürfen weiterer Verbesserung. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik dahingehend fortzubilden und sowohl ein Verfahren als auch ein Ladesystem bereitzustellen, mit dem ein Benutzer eines Elektrofahrzeugs dieses einfacher und die elektrische Ladeinfrastruktur entlastender wieder aufladen kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei in einem Verbindungsschritt das Elektrofahrzeug mit der Energieversorgungseinrichtung über die Ladeeinrichtung elektrisch leitend verbunden wird, wobei in einem nachfolgenden Auswahlschritt einem Benutzer des Elektrofahrzeugs eine Zuordnungsauswahl des Elektrofahrzeugs zu der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellt wird und wobei die zwischen dem Elektrofahrzeug und der Energieversorgungeinrichtung auszutauschende elektrische Ladungsmenge gemäß der Zuordnungsauswahl des Benutzers der Ladeeinrichtung von einer mit der Ladeeinrichtung über einen Kommunikationskanal verbundenen Steuerungseinrichtung vorgegeben wird, und wobei in einem nachfolgenden Ladeschritt eine elektrische Ladungsmenge zwischen dem Elektrofahrzeug und der Energieversorgungseinrichtung über die Ladeeinrichtung ausgetauscht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Ladesystem nach Patentanspruch 5 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das erfindungsgemäße Ladesystem mit dem vorstehenden Verfahren betreibbar ist. Erfindungsgemäß kann eine Energieversorgungseinrichtung als Lieferant eines elektrischen Stromes ein Batteriespeicher, ein Windkraftwerk, eine Photovoltaik-An- lage oder auch eine andere Stromquelle sein. Dabei ist der Benutzer des Elektrofahrzeugs sowohl (Mit-)Besitzer und (Mit-)Eigentümer des mindestens einen Elektrofahrzeugs als auch (Mit-)Besitzer und (Mit-)Eigentümer der mindestens einen Energieversorgungseinrichtung. Insoweit das Elektrofahrzeug zu der Energieversorgungseinrichtung entfernt und weit beabstandet sein kann, wenn der Benutzer des Elektrofahrzeugs mobil ist, kann die zentrale Steuerungseinrichtung zu allen Elektrofahrzeugen und Energieversorgungseinrichtungen des Benutzers einen Kommunikationskanal aufbauen und dem Benutzer zum Festlegen der elektrischen Ladungsmenge die in dem Auswahlschritt bereitgestellte Zuordnungsliste anbieten.
Nach der bereitgestellten Zuordnungsauswahl kann der Benutzer eine Auswahl an von ihm verfügbaren Energieversorgungseinrichtungen treffen, sodass das Elektrofahrzeug des Benutzers an der Ladeeinrichtung nach dieser Auswahl geladen werden kann. Insoweit der Benutzer zusätzlich zu dem Elektrofahrzeug über einen Batteriespeicherverfügen kann, kann die in dem Batteriespeicher verfügbare elektrische Energie über das Verbundnetz, die Ladeinfrastruktur und die Ladeeinrichtung nach der Auswahl des Benutzers in sein Elektrofahrzeug geladen werden. Im Ergebnis kann die so aus dem elektrischen Verbundnetz entnommene elektrische Ladungsmenge mit der aus dem dem Benutzer gehörenden Batteriespeicher bilanziert werden, sodass die dem Besitzer des Elektrofahrzeugs und der Energieversorgungseinrichtung zur Verfügung stehende und selbst erzeugte elektrische Ladungsmenge direkt und kostenneutral zum Laden seines Elektrofahrzeugs verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird die in das Elektrofahrzeug des Benutzer ein- und ausgeladene elektrische Ladungsmenge in einem Fahrzeugvorgabewert in der zentralen Steuerungseinrichtung hinterlegt, sodass der Benutzer des Elektrofahrzeugs zeitlich unabhängig auf sein Kontingent an elektrischer Ladungsmenge zugreifen kann. Erfindungsgemäß kann das Elektrofahrzeug des Benutzers eine elektrische Ladungsmenge gemäß der Zuordnungsauswahl, die der Benutzer in dem Auswahlschritt zu treffen hat, auch über die Ladeeinrichtung in das elektrische Verbundnetz einspeisen, sodass die Energieversorgungseinrichtung gemäß dieser eingespeisten elektrischen Ladungsmenge geladen werden kann. Insoweit kann der Besitzer des mindestens einen Elektrofahrzeugs und der mindestens einen Energieversorgungseinrichtung die ihm in seinem Elektrofahrzeug und seiner Energieversorgungseinrichtung zur Verfügung stehenden elektrischen Ladungsmengen selbst und standortunabhängig nutzen, in das elektrische Verbundnetz einspeisen bzw. es diesem entnehmen und/oder auf seine Elektrofahrzeuge und seine Energieversorgungseinrichtungen entsprechend seiner Bedarfe verteilen. Dementsprechend ergeben sich erfindungsgemäß folgende Vorteile:
• Der Benutzer kann als Besitzer und Eigentümer selbst erzeugte elektrische Energie für die Ladung seines Elektrofahrzeugs nutzen, obwohl sich das Elektrofahrzeug nicht in unmittelbarer Nähe (d.h. am gleichen Netzknoten des Verbundnetzes) wie seine Energieversorgungseinrichtung befindet.
• Der Benutzer kann demnach eine Erhöhung des Eigenverbrauchs seiner Energieversorgungseinrichtungen (PV-Anlagen, Batteriespeicher etc.) oder anderer ihm zur Verfügung stehenden Energiequellen erreichen.
• Es können sich Kosteneinsparungen ergeben durch eine geringere Notwendigkeit, fremde Energie zu beziehen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein anderes Elektrofahrzeug für die Energieversorgungseinrichtung verwendet wird. Insoweit ein Elektrofahrzeug auch immer eine Energieversorgungseinrichtung darstellen kann, wenn dessen Batterie ausreichend vollgeladen ist, kann demnach auch beispielsweise eine CO2-Reduktion durch einen Transfer von eigens generiertem und grünem Strom in die eigene Elektrofahrzeugflotte bewirkt werden. Ein Elektrofahrzeug, das entsprechend seines Einsatzziels nicht mehr viel elektrische Energie benötigt, kann die nach dem Einsatzziel überschüssige elektrischer Energie über die Ladeeinrichtung mit anderen Elektrofahrzeugen des Benutzers teilen und verteilen. Im Ergebnis kann ein Einsatzplanungsoptimiertes Laden der Elektrofahrzeuge durchgeführt werden.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine stationäre Energiequelle für die Energieversorgungseinrichtung verwendet wird. Der Benutzer des Elektrofahrzeugs kann Mitbesitzer und Miteigentümer anderer größerer Energieversorgungseinrichtungen sein - bei diesen könnte es sich um größere Photovoltaik- oder Windkraft-Anlagen oder anderen in seinem Miteigentum befindlichen Anlagen handeln. Insoweit kann jeder Miteigentümer dieser Anlagen von der Erfindung partizipieren und profitieren. Voraussetzung ist ausschließlich ein Zugriff auf die gemeinschaftlich benutzbare Steuerungseinrichtung.
Um die Steuerungseinrichtung möglichst klein und mobil zu halten, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Funkverbindung für den die Ladeeinrichtung und die Steuerungseinrichtung verbindenden Kommunikationskanal verwendet wird, sodass das mindestens eine Elektrofahrzeug und die mindestens eine Energieversorgungseinrichtung entfernt zueinander beabstandet werden können. Demnach kann auf einen mitunter umständlich zu verwendenden leitungsgebundenen Kommunikationskanal verzichtet werden. Optional kann es sich bei der funkverbundenen Steuerungseinrichtung um ein Mobiltelefon mit einer entsprechenden Anwendungssoftware handeln; wobei auch optional denkbar ist, eine nichtmobile Steuerungseinrichtung einzusetzen und über eine fast von überall aus erreichbarer, webbasierter Oberfläche anzusprechen und zu steuern.
Nachfolgend ist die Erfindung exemplarisch anhand einer schematischen Darstellung gezeigt. Figur 1 umfasst eine schematische Darstellung der Erfindung mit einer zentralen Ladeinfrastruktur 1 , die zwei Ladeeinrichtungen 2 aufweist, wobei die Ladeeinrichtungen 2 elektrisch leitend mit einer Speicherbatterie 3 und einer Windkraft-Anlage verbunden 4 sind - insoweit stellt die Ladeinfrastruktur 1 ein elektrisches Verbundnetz 5 dar.
An die Ladeinfrastruktur 1 sind insgesamt drei Elektrofahrzeuge 6 über elektrische Leitungen 7 mit den zwei Ladeeinrichtungen 2 verbunden, wobei ein Elektrofahrzeug 6 ausreichend geladen dargestellt ist und zwei nicht; insoweit kann jede Ladeeinrichtungen 2 über eine erfindungsgemäße zentrale Steuerungseinrichtung 8 einen Kommunikationskanal 9 aufbauen und dem Benutzer des Elektrofahrzeugs 6 eine Zuordnungsauswahlliste der für ihn verfügbaren Energieversorgungseinrichtungen 3, 4, 10 anbieten, wobei die jeweilige Ladeeinrichtung 2 des Benutzers von der Steuerungseinrichtung 8 eine Vorgabe für die in das jeweilige Elektrofahrzeug 6 zu ladende elektrische Ladungsmenge erhält, sodass das jeweilige Elektrofahrzeug 6 dementsprechend geladen werden kann. Das Elektrofahrzeug 6 kann aber auch entsprechend eines Ladezustandes der Batterie elektrische Energie über die Ladeeinrichtung 2 in die Ladeinfrastruktur 1 einspeisen, sodass andere nicht ausreichend geladene Elektrofahrzeuge 6 des Benutzers die zur Verfügung gestellte Ladungsmenge nachladen können - insoweit können für den erfindungsgemäßen Benutzer die eingespeisten und entnommenen elektrischen Ladungsmengen seines mindestens einen Elektrofahrzeugs 6 und seiner mindestens einen Energieversorgungseinrichtung 3, 4, 10 durch eine Ausgleichsrechnung aus dem elektrischen Verbundnetz 5 ausbilanziert werden.
Bezugszeichenliste
1. Ladeinfrastruktur
2. Ladeeinrichtung
3. Speicherbatterie 4. Windkraft-Anlage
5. Verbundnetz
6. Elektrofahrzeug
7. Elektrische Leitung
8. Steuerungseinrichtung 9. Kommunikationskanal
10. Energieversorgungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge zwischen mindestens einem Elektrofahrzeug (6) und mindestens einer Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über eine Ladeeinrichtung (2), wobei in einem Verbindungsschritt das Elektrofahrzeug (6) mit der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über die Ladeeinrichtung (2) elektrisch leitend verbunden wird, wobei in einem nachfolgenden Auswahlschritt einem Benutzer des Elektrofahrzeugs (6) eine Zuordnungsauswahl des Elektrofahrzeugs (6) zu der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) bereitgestellt wird und wobei die zwischen dem Elektrofahrzeug (6) und der Energieversorgungeinrichtung (3, 4, 10) auszutauschende elektrische Ladungsmenge gemäß der Zuordnungsauswahl des Benutzers der Ladeeinrichtung (2) von einer mit der Ladeeinrichtung (2) über einen Kommunikationskanal (9) verbundenen Steuerungseinrichtung (8) vorgegeben wird, und wobei in einem nachfolgenden Ladeschritt die elektrische Ladungsmenge zwischen dem Elektrofahrzeug (6) und der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über die Ladeeinrichtung (2) ausgetauscht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein anderes Elektrofahrzeug (6) für die Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine stationäre Energiequelle (3, 4, 10) für die Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funkverbindung (9) für den die Ladeeinrichtung (2) und die Steuerungseinrichtung (8) verbindenden Kommunikationskanal (9) verwendet wird, sodass das mindestens eine Elektrofahrzeug (6) und die mindestens eine Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) entfernt zueinander beabstandet werden können.
5. Ladesystem (1) zum Austauschen einer elektrischen Ladungsmenge mit mindestens einem Elektrofahrzeug (6), mindestens einer Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) und mindestens einer Ladeeinrichtung (2), sodass das Elektrofahrzeug (6) mit der Energieversorgungseinrichtung (3, 4, 10) über die Ladeeinrichtung (2) elektrisch leitend verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladesystem (1 ) mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche betreibbar ist.
PCT/EP2023/065569 2022-07-07 2023-06-12 Verfahren und ladesystem zum austauschen einer elektrischen ladungsmenge zwischen mindestens einem elektrofahrzeug und mindestens einer energieversorgungseinrichtung über eine ladeeinrichtung WO2024008390A1 (de)

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