EP4084991A1 - Dynamically variable energy distribution system - Google Patents
Dynamically variable energy distribution systemInfo
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- EP4084991A1 EP4084991A1 EP21702628.5A EP21702628A EP4084991A1 EP 4084991 A1 EP4084991 A1 EP 4084991A1 EP 21702628 A EP21702628 A EP 21702628A EP 4084991 A1 EP4084991 A1 EP 4084991A1
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Definitions
- the invention relates to an energy distribution system for, in particular, simultaneous electrical charging and discharging of a variety of energy storage systems in vehicles.
- the invention relates in particular to a dynamically changing energy distribution system consisting of a number of electric vehicles that are temporarily present as electricity providers or current collectors in the energy distribution system and enable energy to be exchanged with one or more other electric vehicles via a wired or wireless transmission topology.
- a vehicle battery is typically charged from a system power source, such as a public or private system access, which receives electricity and thus electrically storable energy from an electrical system.
- a charging cable is used to connect the system power source to the vehicle battery.
- the vehicle charging system After the electrical connection has been established, the vehicle charging system begins charging the vehicle battery until the battery is charged to a certain desired state of charge. For example, in order to reduce costs, a user can wait to couple a vehicle until the system tariffs are at a desired level, e.g. B. at a night electricity tariff during the night. With such a charging topology, however, it is always necessary that a combination of a system connection with a sufficiently high system capacity is available for the vehicle.
- Another disadvantage is the fact that the owner or user of an e-vehicle is dependent on having to pay the electricity tariffs offered at the charging station at the time of the charging process if a charging process is required while an e-vehicle is also available could provide electricity at significantly lower tariffs.
- the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages in the prior art and proposing a dynamically adaptable energy distribution system with which electrical energy can be transferred between two or more mobile energy storage systems in vehicles on a supply and billing basis.
- a dynamically changing or adaptable energy distribution system which has a plurality of interfaces in order to connect a number smaller or corresponding to the number of interfaces to electric vehicles for a certain predetermined period of time.
- energy exchange whereby the electric vehicles are temporarily integrated into the energy distribution system via a vehicle and / or system control as a power supplier or pantograph and allow energy to be exchanged with one or more of the other electric vehicles via a wired or wireless transmission topology via the control or enable.
- the energy distribution system has the following topology.
- An energy transmission network made up of electrical lines, a number of interfaces for wireless or wired coupling or connection of mobile energy storage devices to the energy transmission network, a central controller for controlling and monitoring operating parameters of the charge-discharge processes in the energy transmission network (such as the maximum permissible currents, the line temperature, etc.), a communication network, which enables communication with the transmitting and receiving device provided for each electric vehicle, each with a user interface available via an input device, which enables a vehicle owner to store light charging / discharging parameters that another vehicle owner can access.
- each electric vehicle is equipped with its own control system, which is next to the management of the charging or discharging process also saves actual system parameters dynamically and makes them available in the communication network so that they can be called up dynamically for other vehicle owners or participants.
- the location where the energy distribution system is located (such as a parking garage) can also be stored or automatically read out by the navigation device and, using statistical vehicle consumption data, evaluated as to the remaining charge when the location of the energy distribution system is reached is available for other vehicles or which charge is required in order to be able to cover a specified distance that has yet to be covered.
- the central computer evaluates all participants who are either on the way to the affected energy distribution system or who are already there and who have an active status.
- An active status within the meaning of the present invention is a status recognizable by the energy distribution system for readiness for charging or discharging at a specific location of the energy distribution system.
- an input device and a user interface are also provided for each electric vehicle, which enables a vehicle owner or participant to store charging / discharging parameters for other participants or vehicle owners in the system to which a other vehicle owners or their control can access it. Individual access can be secured using known password-protected and possibly encrypted procedures.
- users can store at least one or all of the following charge-discharge parameters: a minimum electricity price as an electricity provider, a maximum electricity price as an electricity consumer, a maximum electrical power that can be drawn and / or a minimum residual charge of the vehicle owner's or participant's energy storage device.
- charge-discharge parameters a minimum electricity price as an electricity provider, a maximum electricity price as an electricity consumer, a maximum electrical power that can be drawn and / or a minimum residual charge of the vehicle owner's or participant's energy storage device.
- a minimum electricity price as an electricity provider
- a maximum electricity price as an electricity consumer
- a maximum electrical power that can be drawn / or a minimum residual charge of the vehicle owner's or participant's energy storage device.
- the available charging time ie the intended parking time
- possibility of an early interruption of the charging process can be stored as a mandatory option.
- the central control is designed in such a way that each participant active in the communication network is shown the charging / discharging parameters of other participants via a display device and, in particular, when charging / discharging parameters correspond to one another, those participants as " Match ”are displayed in a selectable ranking that matches one, several or all of the required mandatory charge / discharge parameters of another participant.
- Another preferred embodiment of the invention provides that two participants who have a “match” status to each other also display the interfaces available in the system for exchanging energy, so that the participants concerned with their vehicles at the interfaces couple and the respective other participant is shown the corresponding interface to which the other participant has been coupled for energy exchange.
- the central control system determines the readiness for charging and discharging of the energy transfer devices. th queries both participants via the communication network and, after receiving the release, controls the charge-discharge process until a predetermined switch-off condition is met.
- a switch-off condition can, for example, be when one of the charge-discharge parameters stored in the system is reached by one of the two vehicles (Fi) involved in the charge-discharge process.
- each participant is dynamically updated automatically with the charge-discharge process via a data communication between the central control and the vehicle controls of the vehicles coupled to the energy distribution system. This ensures that electric vehicles that had a certain charging status when they drove into the parking garage to use the energy distribution system are not incorrectly offered to another participant as a suitable charging / discharging partner, even though the status has changed in the meantime.
- the energy distribution system is designed to transfer electrical energy between two mobile energy storage systems (e.g. vehicle batteries for driving electric motors) in vehicles, comprising an electrical connection line, at the ends of which an electrical vehicle connector is attached to Establish an electrical connection with a respective charging socket on one of the respective vehicles or a capacitive and / or inductive charging interface, as well as a vehicle-specific control device that is designed to control an electrical energy transfer process with another energy storage system of another vehicle.
- the energy distribution system is also designed with an energy acquisition module which records the electrical energy DE transmitted between the energy storage systems and its transmission direction and generates data therefrom in order to be able to display them on an integrated or external display device.
- the energy distribution system is designed as a bi-directional energy transmission device between two interfaces for coupling vehicles or their energy storage devices thus regardless of the question of which vehicle connector is plugged into which vehicle, electrical energy can optionally be transferred from one vehicle to the other or vice versa. Thus, it does not matter for the transmission whether someone is connected to a very specific interface.
- the energy distribution system can also be used to transfer electrical energy from vehicles with a lower charge level to vehicles with a higher charge level.
- the controller advantageously has at least one electronic voltage converter or a DC / DC converter in order to appropriately raise or lower the respective voltage level on the input side or on the acceptance side. It is also advantageous to provide a DC voltage intermediate circuit for buffering the electrical energy via an intermediate circuit capacitor.
- a further voltage converter can be provided after the DC voltage intermediate circuit, the voltage converter arranged on the input side being primarily intended for voltage conversion.
- a detection module is provided, preferably integrated in the central control and / or additionally in the vehicle-side control device, which is designed to detect electrical and / or physical properties of the connected energy storage systems and, depending on this, the energy transfer process between the energy storage systems to control.
- a comparator can also be used to compare the data stored in the system via the communication network and the data recorded by the acquisition module and, if a permissible deviation is exceeded, it can be transmitted to the participants that the “matching” does not work.
- the communication network can be implemented with one or more communication lines or by power line communication with the connected units.
- the detectable electrical and / or physical egg Properties of the connected energy storage systems that are recorded by the acquisition module at least the voltage level and / or the charge level and / or the available electrical energy in the respective energy storage.
- a current detection module preferably an electricity meter, is also provided in order to quantitatively record the current flowing or transmitted from one energy storage system to the other energy storage system or the transmitted electrical power in kW.
- a user interface is also advantageous in order to enter technical parameters for the transmission, such as B. the maximum power to be transmitted in kW.
- an evaluation device which from the transmitted electrical energy DE between the energy storage systems, a value, in particular an economically measurable value z. B. determined in a selectable currency in order to be able to display them on an integrated or external display device.
- a value in particular an economically measurable value z. B. determined in a selectable currency in order to be able to display them on an integrated or external display device.
- the control device of a vehicle comprises a processor which determines a charging scheme on the basis of the recorded electrical and / or physical properties of the connected energy storage systems and the energy transfer according to this charging scheme after approval by the user performs.
- the charging scheme can be determined accordingly by the processor or selected by a user. So z. B. optimized fast charge profiles or the battery-saving charge profiles can be stored.
- Another aspect of the present invention relates to the energy distribution system and the method for transferring electrical energy from a first mobile energy storage system in a first electrically operated vehicle to a second mobile energy storage system in a second electrically operated vehicle by means of an energy distribution system as described above with the following Steps: a. Communicating and selecting at least two electric vehicles whose respective charging / discharging parameters stored in the system correspond to one another; b. Display of free interfaces for carrying out the charge-discharge process on a display device of the owner or user of the electric vehicle; c. Coupling of the affected electric vehicles, each with a charging socket, to one of the displayed interfaces of the energy distribution system; d.
- step d) Analysis by means of a detection module as to whether the actual parameters of the two vehicles in the coupled state correspond to the charge-discharge parameters stored in the system; e. If they correspond within permissible limits in step d) start a transmission of electrical energy by means of the control device; f. Detecting the electrical energy DE transmitted between the energy storage systems; G. Generating data as an equivalent to the transmitted electrical energy DE in order to display it on the integrated or external display device.
- Fig. 1 is a schematic view of an exemplarywhosbei game of a power distribution system
- the vehicles F1 and F2 as well as the two vehicles F3 and F4 are each coupled and electrically connected for energy exchange.
- the vehicles F1 and F4 represent electricity providers, while the electric vehicles F2 and F3 function temporarily as pantographs.
- the function as electricity provider A or pantograph E is temporarily set via a vehicle-side control (Si) and user interface (Bi). This can already be done via the communication network explained later in a non-coupled state or, as with the fifth vehicle, in the coupled state, without a corresponding vehicle for charging.
- the integrated vehicles Fi can enable an energy exchange with one or more of the other electric vehicles Fi connected to an interface Sn via the controller 2 shown in this exemplary embodiment via a line-based transmission topology 10.
- the specific energy transfer of electrical energy from one to another vehicle Fi or its energy store ESi takes place by means of a release of the higher-level controller 2, which connects the correct interfaces Sn and the switching of the transmission paths (lines or intelligent bus bar) and, if necessary, carries out a current detection and evaluation, for which the controller is designed so that it is enabled and activated based on a preselected configuration of the operating parameters Pi (which are only shown here as an example for vehicle F2, but are available for all participants) activated a charge-discharge process between the corresponding electric vehicles connected to the interfaces.
- the controller which connects the correct interfaces Sn and the switching of the transmission paths (lines or intelligent bus bar) and, if necessary, carries out a current detection and evaluation, for which the controller is designed so that it is enabled and activated based on a preselected configuration of the operating parameters Pi (which are only shown here as an example for vehicle F2, but are available for all participants) activated a charge-discharge process between the corresponding electric vehicles connected to the
- the vehicle-side controls Si then coordinate the energy exchange with the higher-level control based on the system parameters of the transmission topology and the system parameters of the vehicle energy systems. So the higher-level controller can adjust the charging current z. B. to a system-specific fish value, although the two vehicle-side controls Si would technically allow a higher charging current or discharge current. This can e.g. B. serve to protect the lines of the existing power distribution system.
- a communication network 6 is provided in FIG. 1, which enables communication with a transmitting and receiving device 7 provided for each electric vehicle Fi, preferably by means of a standardized transmission protocol.
- Each of the electric vehicle Fi shown in Fig. 1 has an input device 8 and a user interface 9, which enable a vehicle owner or participant in the system to store charge-discharge parameters for other participants or vehicle owners to which another vehicle owner or whose control can access.
- various charge-discharge parameters can be stored for each participant, such as: B. a minimum electricity price as electricity provider A, a maximum electricity price as a pantograph E, a maximum electrical power and a minimum residual charge of the energy storage of the vehicle owner who occurs as the electricity provider.
- the actual parameters of each participant are recorded by means of a recording module via its vehicle-side controller Si, namely before the start of the energy exchange and dynamically during the charge-discharge process. If the central control 2 detects a discrepancy between the detectable actual parameters and the input parameters before the exchange of energy, a release for energy transmission would not take place. Otherwise, the central controller 2 can issue the release to the vehicle controls Si and the affected vehicle owners or participants can start the process. It is conceivable that the process also starts automatically when the system has been released by the central computer.
- the central control 2 is designed in this embodiment so that all participants active in the communication network, the charge / discharge parameters of the other participants are displayed via a display device, as long as this participant switches his parameters to be visible. It is also conceivable to block the parameters as “inaccessible” to third parties, so that only the central computer and that partner can see the parameters of the respective corresponding energy exchange partner. This is particularly useful if a charging process has already started and this vehicle is therefore temporarily no longer available for others.
- Participants who are first looking for a suitable vehicle for a charging or discharging process only want to see available participants, in particular those with mutually corresponding charging / discharging parameters those participants who are displayed as a "match" in a selectable ranking that match one, several or all of the desired charge / discharge parameters.
- the recorded electricity and payment can be made using conventional means.
- the electrically transmitted power can be determined in KW and billed to the electricity consumer with the electricity price.
- the user interface can also provide a connection for conventional payment systems that can be operated directly on the user interface. It is particularly advantageous if the user interface allows communication via a smartphone, so that both the input data and the system data can be displayed on the smartphone display and, if they can be changed by the participant, also adapted.
- the invention is not limited in its implementation to the preferred exemplary embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown even in the case of fundamentally different designs.
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Abstract
The invention relates to an energy distribution system (1), preferably an energy distribution system that is dynamically adjustable by means of the connected energy store, the system comprising: a large number n of interfaces (Sn) which are designed to be able to couple thereto a corresponding number i, where i ≤ n, of electric vehicles (Fi) for a particular period of time for energy exchange, wherein, for this purpose, the coupled and electrically connected electric vehicles (Fi) are temporarily integrated, in the form of either a current provider (A) or a current collector (E), in the energy distribution system (1) via a vehicle-side and/or system-side controller (Si) and/or user interface (Bi), and, via a controller (2), allow, via a wired or wireless transmission topology, an energy exchange with one or more of the other electric vehicles (Fi) connected to an interface (Sn).
Description
Dynamisch veränderliches Energieverteilsystem Dynamically changeable energy distribution system
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Energieverteilersystem zum insbesondere gleichzeiti gen elektrischen Laden- und Entladen einer Vielzahl von Energiespeichersys temen in Fahrzeugen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein sich dynamisch veränderndes Energieverteilersystem bestehend aus einer Anzahl von Elektro fahrzeugen, die temporär als Stromanbieter oder Stromabnehmer im Energieverteilerystem vorhanden sind und einen Energieaustausch mit einem oder mehreren anderen Elektrofahrzeugen über eine leitungsgebundene oder leitungslose Übertragungstopologie ermöglichen.
In vielen Elektrofahrzeugen einschließlich Einsteck-Elektrohybridfahrzeugen wird eine Fahrzeugbatterie in der Regel von einer Systemstromquelle wie z.B. einem öffentlichen oder privaten Systemzugang geladen, der Elektrizität und demnach elektrisch speicherbare Energie von einem elektrischen System emp fängt. Zum Laden wird ein Ladekabel verwendet, um die Systemstromquelle mit der Fahrzeugbatterie zu verbinden. Nach dem Herstellen der elektrischen Ver bindung beginnt das Fahrzeugladesystem mit dem Laden der Fahrzeugbatterie, bis die Batterie bis zu einem bestimmten gewünschter Ladezustand geladen ist. Um zum Beispiel Kosten zu reduzieren, kann ein Benutzer mit dem Ankoppeln eines Fahrzeuges solange warten, bis die Systemtarife auf einem gewünschten Niveau sind, wie z. B. zu einem Nachtstromtarif während der Nachtzeit. Bei ei ner solchen Ladetopologie ist allerdings immer erforderlich, dass eine Kombina tion eines Systemanschlusses mit ausreichend hoher Systemkapazität für das Fahrzeug zur Verfügung steht. The invention relates to an energy distribution system for, in particular, simultaneous electrical charging and discharging of a variety of energy storage systems in vehicles. The invention relates in particular to a dynamically changing energy distribution system consisting of a number of electric vehicles that are temporarily present as electricity providers or current collectors in the energy distribution system and enable energy to be exchanged with one or more other electric vehicles via a wired or wireless transmission topology. In many electric vehicles, including plug-in hybrid electric vehicles, a vehicle battery is typically charged from a system power source, such as a public or private system access, which receives electricity and thus electrically storable energy from an electrical system. For charging, a charging cable is used to connect the system power source to the vehicle battery. After the electrical connection has been established, the vehicle charging system begins charging the vehicle battery until the battery is charged to a certain desired state of charge. For example, in order to reduce costs, a user can wait to couple a vehicle until the system tariffs are at a desired level, e.g. B. at a night electricity tariff during the night. With such a charging topology, however, it is always necessary that a combination of a system connection with a sufficiently high system capacity is available for the vehicle.
Im Stand der Technik gibt es aber derzeit keine brauchbaren und effizienten Lösungen, wie ohne einen Anschluss an einer fest installierten d. h. immobilen Netz-Anbindung mit ausreichendem Ladespannungspegel eine Fahrzeugbatte rie aufgeladen werden kann. Dieses Problem besteht ferner in Parkhäusern, in den z. B. dennoch Ladesäulen vorhanden sind, aber zu viele Fahrzeuge gleich zeitig einen Ladevorgang benötigen, während andere Fahrzeuge elektrisch ge speicherte Energie zur Verfügung haben, diese aber für andere Nutzer nicht zur Verfügung steht. In the prior art, however, there are currently no useful and efficient solutions, such as without a connection to a permanently installed d. H. immobile network connection with a sufficient charging voltage level, a vehicle battery can be charged. This problem also exists in parking garages in which z. B. charging stations are still available, but too many vehicles need a charging process at the same time, while other vehicles have electrically ge stored energy available, but this is not available for other users.
So sind auch weitere Probleme im Stand der Technik bisher ungelöst, wie z. B. die Problematik, dass man aus einem ggf. vorhandenen Energiespeicher mit den herkömmlichen den Fahrzeugen beigefügten Ladekabeln, die an einer Wall-Box oder Ladesäule angeschlossen werden sollen, keine Energie in eine vorhandene Bord-Batterie eines anderen Fahrzeugs übertragen kann, da die technischen Voraussetzungen dazu fehlen. Bereits das Lademanagement wür de einen Ladevorgang nicht zulassen. Problematisch ist auch der Fall, wenn z. B. 10 Ladesäulen zur Verfügung stehen, aber 20 Fahrzeuge einen Ladevor gang benötigen, und gleichzeitig 40 Fahrzeuge überschüssige elektrische
Energie bereitstellen könnten, dass die Anzahl der vorhandenen Ladesäulen immer der limitierende Faktor darstellen. Further problems in the prior art are also so far unsolved, such as, for. B. the problem that you can not transfer energy to an existing on-board battery of another vehicle from a possibly existing energy storage with the conventional charging cables attached to the vehicles, which are to be connected to a wall box or charging station, since the technical There are no prerequisites for this. Even the charging management would not allow a charging process. The case is also problematic when z. B. 10 charging stations are available, but 20 vehicles require a Ladevor gear, and at the same time 40 vehicles have excess electrical Could provide energy that the number of existing charging stations is always the limiting factor.
Ebenfalls von Nachteil ist der Umstand, dass man als Besitzer oder Nutzer ei nes E-Fahrzeugs darauf angewiesen ist, die gerade zum Zeitpunkt des Lade vorgangs angebotenen Stromtarife an der Ladesäule zahlen zu müssen, wenn ein Ladevorgang erforderlich ist, während daneben ein E-Fahrzeug zu wesent lich günstigeren Tarifen Strom zur Verfügung stellen könnte. Another disadvantage is the fact that the owner or user of an e-vehicle is dependent on having to pay the electricity tariffs offered at the charging station at the time of the charging process if a charging process is required while an e-vehicle is also available could provide electricity at significantly lower tariffs.
Insbesondere in Parkhäusern, Tiefgaragen oder an Orten, an denen Fahrzeuge über einen für einen Ladevorgang vergleichsweise geeigneten Zeitraum abge stellt sind, wäre es wünschenswert, wenn vorbesagte Nachteile im Stand der Technik gelöst wären und ein Fahrzeugnutzer eines E-Fahrzeugs sowohl als temporärer Stromanbieter, als auch als temporärer Stromabnehmer auftreten könnte. In parking garages, underground garages or in places where vehicles are parked for a period of time that is comparatively suitable for a charging process, it would be desirable if the aforementioned disadvantages were resolved in the prior art and a vehicle user of an e-vehicle both as a temporary electricity provider and could also act as a temporary pantograph.
Betrachtet man nun die Vielzahl von verfügbaren Elektrofahrzeugen, die ge genseitig elektrische Energie austauschen könnten, so fehlt es an einer techni schen Einrichtung, wie elektrische Energie abhängig von den unterschiedlichen Ladekonstellationen zwischen mobilen Energiespeichern in Fahrzeugen über tragen werden kann. If one now looks at the large number of electric vehicles available that could mutually exchange electrical energy, there is no technical facility for how electrical energy can be transferred between mobile energy storage devices in vehicles depending on the different charging constellations.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorgenannte Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und ein sich dynamisch anpassbares Ener gieverteilersystem vorzuschlagen, mit der elektrische Energie zwischen zwei und mehreren mobilen Energiespeichersystemen in Fahrzeugen auf Angebots und Abrechnungsbasis übertragen werden kann. The invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages in the prior art and proposing a dynamically adaptable energy distribution system with which electrical energy can be transferred between two or more mobile energy storage systems in vehicles on a supply and billing basis.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by the combination of features according to claim 1.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein sich dynamisch veränderndes bzw. anpassba res Energieverteilersystem vorgeschlagen, welches eine Vielzahl von Schnitt stellen aufweist, um daran für eine bestimmte vorbestimmte Zeitspanne eine Anzahl kleiner oder entsprechend der Anzahl der Schnittstellen an Elektrofahr-
zeugen zum Energieaustausch jeweils anzukoppeln, wobei die Elektrofahrzeu ge hierzu temporär über eine fahrzeugseitige und/oder systemseitige Steuerung als Stromanbieter oder Stromabnehmer im Energieverteilersystem eingebunden werden und über die Steuerung einen Energieaustausch mit einem oder mehre ren der anderen Elektrofahrzeuge über eine leitungsgebundene oder leitungslo se Übertragungstopologie erlauben bzw. ermöglichen. According to the invention, a dynamically changing or adaptable energy distribution system is proposed for this purpose, which has a plurality of interfaces in order to connect a number smaller or corresponding to the number of interfaces to electric vehicles for a certain predetermined period of time. energy exchange, whereby the electric vehicles are temporarily integrated into the energy distribution system via a vehicle and / or system control as a power supplier or pantograph and allow energy to be exchanged with one or more of the other electric vehicles via a wired or wireless transmission topology via the control or enable.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Energieübertragung elektri scher Energie von einem zu einem anderen Fahrzeug bzw. dessen Energie speicher nur über die Freigabe einer Steuerung erfolgt, wozu die Steuerung so ausgebildet ist, dass diese anhand einer vorausgewählten Konfiguration we nigstens eines oder mehrerer Betriebsparameter, vorzugsweise eine Freigabe und Aktivierung eines Lade-Entlade-Vorgangs zwischen einem ersten an einer ersten Schnittstelle angeschlossenem und einem zweiten Fahrzeug an einer zweiten Schnittstelle angeschlossenem Elektrofahrzeug ermöglicht. According to the invention it is provided that the energy transfer of electrical energy from one to another vehicle or its energy storage only takes place via the release of a controller, for which purpose the controller is designed so that it can use at least one or more operating parameters based on a preselected configuration, preferably enables and activates a charge-discharge process between a first electric vehicle connected to a first interface and a second vehicle connected to a second interface.
Erfindungsgemäß besitzt das Energieverteilersystem dabei folgende Topologie. Ein Energieübertragungsnetz aus elektrischen Leitungen, eine Anzahl an Schnittstellen zum leitungslosen oder leitungsgebundenen Ankoppeln bzw. Verbinden von mobilen Energiespeichern an das Energieübertragungsnetz, ei ner Zentralsteuerung zum Steuern und Überwachen von Betriebsparametern der Lade-Entlade-Vorgänge im Energieübertragungsnetz (wie z. B. der maximal zulässigen Stromstäre, der Leitungstemperatur, etc.), einem Kommunikations netzwerk, welches eine Kommunikation mit für jedes Elektrofahrzeug vorgese hener Sende- und Empfangseinrichtung, jeweils eine über eine Eingabevorrich tung verfügbare Benutzerschnittstelle, die es einem Fahrzeugbesitzer ermög licht Lade-Entlade-Parameter zu hinterlegen, auf die ein anderer Fahrzeugbe sitzer zugreifen kann. According to the invention, the energy distribution system has the following topology. An energy transmission network made up of electrical lines, a number of interfaces for wireless or wired coupling or connection of mobile energy storage devices to the energy transmission network, a central controller for controlling and monitoring operating parameters of the charge-discharge processes in the energy transmission network (such as the maximum permissible currents, the line temperature, etc.), a communication network, which enables communication with the transmitting and receiving device provided for each electric vehicle, each with a user interface available via an input device, which enables a vehicle owner to store light charging / discharging parameters that another vehicle owner can access.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kommunikation und Bereitstellung von Fahrzeugdaten und Lade- Entlade-Parameter auch möglich ist, wenn die Fahrzeuge nicht an dem Ener gieverteilersystem angekoppelt sind. Hierzu ist mit Vorteil vorgesehen, dass jedes Elektrofahrzeug mit einer eigenen Steuerung ausgestattet ist, die neben
dem Management des Lade- bzw. Entladevorgangs auch Ist-Systemparameter dynamisch speichert und im Kommunikationsnetzwerk dynamisch abrufbar für andere Fahrzeugbesitzer bzw. Teilnehmer aktuelle bereit stellt. So kann auch ergänzend der angefahrene Ort, an dem sich das Energieverteilersystem (wie z. B. ein Parkhaus) befindet, mit hinterlegt werden oder vom Navigationsgerät automatisiert ausgelesen werden und anhand statistischer Fahrzeugver brauchsdaten ausgewertet werden, welche Restladung bei Erreichen des Ortes des Energieverteilersystems noch für andere Fahrzeuge bereit steht bzw. wel che Ladung benötigt wird um eine vorgegebene noch zu bewältigende Strecke danach zurück legen zu können. In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that communication and provision of vehicle data and charge-discharge parameters is also possible when the vehicles are not coupled to the energy distribution system. For this purpose, it is advantageously provided that each electric vehicle is equipped with its own control system, which is next to the management of the charging or discharging process also saves actual system parameters dynamically and makes them available in the communication network so that they can be called up dynamically for other vehicle owners or participants. In addition, the location where the energy distribution system is located (such as a parking garage) can also be stored or automatically read out by the navigation device and, using statistical vehicle consumption data, evaluated as to the remaining charge when the location of the energy distribution system is reached is available for other vehicles or which charge is required in order to be able to cover a specified distance that has yet to be covered.
Darauf basierend wertet der Zentralrechner alle Teilnehmer aus, die sich ent weder auf dem Weg zu dem betroffenen Energieverteilersystem oder bereits dort befindet und die einen aktiven Status besitzen. Ein aktiver Status im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein vom Energieverteilersystem erkennbarer Sta tus für eine Bereitschaft zum Laden oder Entladen an einem bestimmten Standort des Energieverteilersystems. Based on this, the central computer evaluates all participants who are either on the way to the affected energy distribution system or who are already there and who have an active status. An active status within the meaning of the present invention is a status recognizable by the energy distribution system for readiness for charging or discharging at a specific location of the energy distribution system.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass mehrere räumlich in einem definierten Umkreis liegenden erfindungsge mäßen Energieverteilersysteme mit ausgewertet werden und dem Fahrzeug nutzer ein oder mehrere Alternativen zum Laden und/oder Entladen angeboten werden. In an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that several energy distribution systems according to the invention spatially located in a defined radius are also evaluated and one or more alternatives for charging and / or discharging are offered to the vehicle user.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ferner für jedes Elektrofahrzeug eine Eingabevorrichtung und eine Benut zerschnittstelle vorgesehen ist, die es einem Fahrzeugbesitzer oder Teilnehmer ermöglicht, Lade-Entlade-Parameterfür andere Teilnehmer oder Fahrzeugbe sitzer im System zu hinterlegen, auf die ein anderer Fahrzeugbesitzer oder dessen Steuerung zugreifen kann. Der individuelle Zugang kann dabei über bekannte passwortgeschützte und ggf. verschlüsselte Verfahren gesichert wer den. In a likewise advantageous embodiment of the invention it is provided that an input device and a user interface are also provided for each electric vehicle, which enables a vehicle owner or participant to store charging / discharging parameters for other participants or vehicle owners in the system to which a other vehicle owners or their control can access it. Individual access can be secured using known password-protected and possibly encrypted procedures.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass im Kommunikationsnetzwerk für jeden Teil-
nehmer wenigstens einer oder alle der folgenden Lade-Entlade-Parameter hinterlegbar sind: ein minimaler Strompreis als Stromanbieter, ein maximaler Strompreis als Stromabnehmer, eine maximal entnehmbare elektrische Leis tung und/oder eine minimale Restladung des Energiespeichers des Fahrzeug besitzers bzw. Teilnehmers. Denkbar ist selbstverständlich noch eine Vielzahl anderer Parameter, die wahlweise als obligatorische oder nur fakultative Merk male hinterlegbar sind. So kann zum Beispiel die verfügbare Ladezeit (d. h. die beabsichtigte Parkdauer) oder aber die Möglichkeit einer vorzeitigen Unterbre chung des Ladevorgangs als obligatorische Option hinterlegt werden. Möchte ein anderer Systemteilnehmer bzw. als Stromanbiter im System auftretender Fahrzeugbesitzer den Lade-Entlade-Vorgang nicht unterbrechen, da er eine ganz bestimmte Menge an Strom anbieten möchte, so würde es nicht zu einem „Matchen“ dieser Teilnehmer im System kommen, selbst wenn alle anderen Parameter passen würden. It is advantageously provided that in the communication network for each part users can store at least one or all of the following charge-discharge parameters: a minimum electricity price as an electricity provider, a maximum electricity price as an electricity consumer, a maximum electrical power that can be drawn and / or a minimum residual charge of the vehicle owner's or participant's energy storage device. Of course, a large number of other parameters are also conceivable, which can optionally be stored as mandatory or only optional features. For example, the available charging time (ie the intended parking time) or the possibility of an early interruption of the charging process can be stored as a mandatory option. If another system participant or the vehicle owner appearing as a power provider in the system does not want to interrupt the charging / discharging process because he wants to offer a very specific amount of electricity, these participants would not be “matched” in the system, even if all of them other parameters would fit.
Es ist daher weiter mit Vorteil vorgesehen, dass die Zentralsteuerung so aus gebildet ist, dass jedem im Kommunikationsnetz aktiven Teilnehmer die Lade- Entlade-Parameter anderer Teilnehmer über eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden und insbesondere bei zueinander korrespondierenden Lade-Entlade- Parameter, diejenigen Teilnehmer als „Match“ in einem auswählbaren Ranking angezeigt werden, welche zu einem, mehreren oder allen gewünschten obliga torischen Lade-Entlade-Parameter eines anderen Teilnehmers passen. It is therefore further advantageously provided that the central control is designed in such a way that each participant active in the communication network is shown the charging / discharging parameters of other participants via a display device and, in particular, when charging / discharging parameters correspond to one another, those participants as " Match ”are displayed in a selectable ranking that matches one, several or all of the required mandatory charge / discharge parameters of another participant.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ferner jeweils zwei Teilnehmer, die einen „Match“- Status zueinander be sitzen, die zum Energieaustausch im System verfügbaren Schnittstellen anzei- gen, so dass sich die betroffenen Teilnehmer mit ihren Fahrzeugen an den Schnittstellen ankoppeln und dem jeweils anderen Teilnehmer die korrespon dierende Schnittstelle angezeigt wird, an dem sich der weitere Teilnehmer zum Energieaustausch angekoppelt hat. Another preferred embodiment of the invention provides that two participants who have a “match” status to each other also display the interfaces available in the system for exchanging energy, so that the participants concerned with their vehicles at the interfaces couple and the respective other participant is shown the corresponding interface to which the other participant has been coupled for energy exchange.
Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, dass nach dem Ankoppeln der am Ener gieaustausch beteiligten Fahrzeuge an dem Energieverteilersystem die Zentral steuerung die Lade-Entlade-Bereitschaft der zur Energieübertragung gekoppel-
ten beiden Teilnehmer über das Kommunikationsnetz abfragt und nach Erhalt der Freigabe den Lade-Entlade-Prozess steuert bis eine vorbestimmte Ab schaltbedingung erfüllt ist. Eine solche Abschaltbedingung kann zum Beispiel das Erreichen eines der im System hinterlegten Lade-Entlade-Parameter eines der beiden am Lade-Entlade-Prozess beteiligten Fahrzeugen (Fi) sein. It is furthermore advantageously provided that after the vehicles involved in the energy exchange have been coupled to the energy distribution system, the central control system determines the readiness for charging and discharging of the energy transfer devices. th queries both participants via the communication network and, after receiving the release, controls the charge-discharge process until a predetermined switch-off condition is met. Such a switch-off condition can, for example, be when one of the charge-discharge parameters stored in the system is reached by one of the two vehicles (Fi) involved in the charge-discharge process.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Ist-Parameter eines jeden Teilnehmers dynamisch mit dem Lade-Entlade-Prozess automatisch über eine Datenkom munikation zwischen der Zentralsteuerung und den Fahrzeugsteuerungen der jenigen an dem Energieverteilersystem angekoppelten Fahrzeugen aktualisiert werden. Somit ist es gewährleistet, dass E-Fahrzeuge, die beim Einfahren in das Parkhaus zur Nutzung des Energieverteilersystem eine bestimmten Lade status hatten, nicht fälschlicherweise einem anderen Teilnehmer als passender Lade-Entladepartner angeboten werden, obschon sich der Zustand in der Zwi schenzeit geändert hat. It is also advantageous if the actual parameters of each participant are dynamically updated automatically with the charge-discharge process via a data communication between the central control and the vehicle controls of the vehicles coupled to the energy distribution system. This ensures that electric vehicles that had a certain charging status when they drove into the parking garage to use the energy distribution system are not incorrectly offered to another participant as a suitable charging / discharging partner, even though the status has changed in the meantime.
Das Energieverteilersystem ist dabei so ausgebildet, um elektrische Energie zwischen zwei mobilen Energiespeichersystemen (z. B. Fahrzeugbatterien zum Antrieb von E-Motoren) in Fahrzeugen zu übertragen, umfassend eine elektri sche Verbindungsleitung, an dessen Enden je ein elektrischer Fahrzeugverbin der angebracht ist, um eine elektrische Verbindung mit einer jeweiligen Lade buchse an einem der jeweiligen Fahrzeuge herzustellen oder eine kapazitive und/oder induktive Ladeschnittstelle, sowie eine fahrzeugspezifische Steue rungseinrichtung, die ausgebildet ist, einen elektrischen Energieübertragungs vorgang mit einem anderen Energiespeichersystem eines anderen Fahrzeugs zu steuern. Erfindungsgemäß ist die Energieverteilersystem ferner mit einem Energieerfassungsmodul ausgebildet, welches die zwischen den Energiespei chersystemen übertragene elektrische Energie DE sowie dessen Übertragungs richtung erfasst und daraus Daten generiert, um diese an einer integrierten oder externen Anzeigeeinrichtung darstellen zu können. The energy distribution system is designed to transfer electrical energy between two mobile energy storage systems (e.g. vehicle batteries for driving electric motors) in vehicles, comprising an electrical connection line, at the ends of which an electrical vehicle connector is attached to Establish an electrical connection with a respective charging socket on one of the respective vehicles or a capacitive and / or inductive charging interface, as well as a vehicle-specific control device that is designed to control an electrical energy transfer process with another energy storage system of another vehicle. According to the invention, the energy distribution system is also designed with an energy acquisition module which records the electrical energy DE transmitted between the energy storage systems and its transmission direction and generates data therefrom in order to be able to display them on an integrated or external display device.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Energieverteilersystem zwischen je zwei Schnittstellen zum Ankoppeln von Fahrzeugen bzw. deren Energiespei cher als eine bi-direktionale Energieübertragungseinrichtung ausgebildet, die
somit unabhängig von der Frage, welcher Fahrzeugverbinder an welchem Fahrzeug eingesteckt ist, wahlweise elektrische Energie von dem einen zu dem anderen Fahrzeug oder umgekehrt übertragen kann. Somit kommt es für die Übertragung nicht darauf an, ob sich jemand an einer ganz bestimmten Schnitt stelle angekoppelt hat. In an advantageous embodiment, the energy distribution system is designed as a bi-directional energy transmission device between two interfaces for coupling vehicles or their energy storage devices thus regardless of the question of which vehicle connector is plugged into which vehicle, electrical energy can optionally be transferred from one vehicle to the other or vice versa. Thus, it does not matter for the transmission whether someone is connected to a very specific interface.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Energieverteilersystem auch elektrische Energie von Fahrzeugen mit einem niedrigeren Ladeniveau an Fahrzeuge mit einem höheren Ladeni veau übertragen werden können. Hierzu weist die Steuerung mit Vorteil wenigs tens einen elektronischen Spannungswandler bzw. einen DC/DC-Wandler auf, um das jeweilige Spannungsniveau auf der Eingangsseite bzw. an der Abnah meseite geeignet anzuheben oder abzusenken. Weiter Vorteilhaft ist das Vor sehen eines Gleichspannungszwischenkreises zum Puffern der elektrischen Energie über einen Zwischenkreiskondensator. Ergänzend kann nach dem Gleichspannungszwischenkreis ein weiterer Spannungswandler vorgesehen sein, wobei jeweils der eingangsseitig angeordnete Spannungswandler primär zur Spannungswandlung vorgesehen ist. In a particularly advantageous embodiment of the invention it is provided that the energy distribution system can also be used to transfer electrical energy from vehicles with a lower charge level to vehicles with a higher charge level. For this purpose, the controller advantageously has at least one electronic voltage converter or a DC / DC converter in order to appropriately raise or lower the respective voltage level on the input side or on the acceptance side. It is also advantageous to provide a DC voltage intermediate circuit for buffering the electrical energy via an intermediate circuit capacitor. In addition, a further voltage converter can be provided after the DC voltage intermediate circuit, the voltage converter arranged on the input side being primarily intended for voltage conversion.
Weiter vorteilhaft wird ein Erfassungsmodul, vorzugsweise in der Zentralsteue rung und/oder ergänzend in der fahrzeugseitigen Steuerungseinrichtung inte griert, vorgesehen, welches ausgebildet ist, um elektrische und/oder physikali sche Eigenschaften der angeschlossenen Energiespeichersysteme zu erfassen und davon abhängig den Energieübertragungsvorgang zwischen den Energie speichersystemen zu steuern. Mittels eines Komparators kann ferner ein Ab gleich der im System über das Kommunikationsnetzwerk hinterlegte Daten und den vom Erfassungsmodul erfassten Daten erfolgen und beim Überschreiten einer zulässigen Abweichung an die Teilnehmer übermittelt werden, dass das „Matchen“ doch nicht passt. Das Kommunikationsnetzwerk kann eine oder mehrere Kommunikationsleitungen oder durch eine Power Line Communication mit den angeschlossenen Einheiten realisiert sein. Also advantageously, a detection module is provided, preferably integrated in the central control and / or additionally in the vehicle-side control device, which is designed to detect electrical and / or physical properties of the connected energy storage systems and, depending on this, the energy transfer process between the energy storage systems to control. A comparator can also be used to compare the data stored in the system via the communication network and the data recorded by the acquisition module and, if a permissible deviation is exceeded, it can be transmitted to the participants that the “matching” does not work. The communication network can be implemented with one or more communication lines or by power line communication with the connected units.
Um die Energieübertragung und den Lade- bzw. Entladevorgang optimiert zu steuern, gehören zu den erfassbaren elektrischen und/oder physikalischen Ei-
genschaften der angeschlossenen Energiespeichersystemen, die vom Erfas sungsmodul erfasst werden, mindestens das Spannungsniveau und/oder das Ladeniveau und/oder die zur Verfügung stehende elektrische Energie im jewei ligen Energiespeicher. In order to control the energy transfer and the charging or discharging process in an optimized way, the detectable electrical and / or physical egg Properties of the connected energy storage systems that are recorded by the acquisition module, at least the voltage level and / or the charge level and / or the available electrical energy in the respective energy storage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ferner ein Stromerfassungsmodul, vorzugsweise ein Stromzähler vorge sehen ist, um den von einem Energiespeichersystem auf das jeweils andere Energiespeichersystem fließenden bzw. übertragenen Strom bzw. die übertra gene elektrische Leistung in kW quantitativ zu erfassen. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that a current detection module, preferably an electricity meter, is also provided in order to quantitatively record the current flowing or transmitted from one energy storage system to the other energy storage system or the transmitted electrical power in kW.
Weiter vorteilhaft ist eine Benutzerschnittstelle, um technische Parameter für die Übertragung einzugeben, wie z. B. die maximal zu übertragende Leistung in kW. A user interface is also advantageous in order to enter technical parameters for the transmission, such as B. the maximum power to be transmitted in kW.
Weiter ist mit Vorteil vorgesehen, dass eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, welche aus der zwischen den Energiespeichersystemen übertragenen elekt rische Energie DE einen Wert, insbesondere einen wirtschaftlich messbaren Wert z. B. in einer auswählbaren Währung ermittelt, um diese an einer integrier ten oder externen Anzeigeeinrichtung darstellen zu können. Auf diese Weise können nach dem Übertragungsvorgang von einer bestimmten elektrischen Leistung in kW den Benutzern angezeigt werden, welcher Wert sich dahinter verbirgt (z. B. 10 kW übertragen für 2 EUR). It is further advantageously provided that an evaluation device is provided, which from the transmitted electrical energy DE between the energy storage systems, a value, in particular an economically measurable value z. B. determined in a selectable currency in order to be able to display them on an integrated or external display device. In this way, after the transfer process of a certain electrical power in kW, users can be shown which value is behind it (e.g. 10 kW transferred for 2 EUR).
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung eines Fahrzeugs einen Prozessor umfasst, der ein Ladeschema auf der Basis der erfassten elektrischen und/oder physikali schen Eigenschaften der angeschlossenen Energiespeichersystemen bestimmt und die Energieübertragung gemäß dieses Ladeschemas nach einer Freigabe durch den Benutzer durchführt. Optional kann ergänzend auf Basis der von ei nem Benutzer über die Benutzerschnittstelle eingegebenen oder hinterlegten Parameter für die Steuerung das Ladeschema vom Prozessor entsprechend bestimmt oder von einem Benutzer ausgewählt werden.
So können z. B. optimierte Schnellladeprofile oder die Batterie schonende La deprofile hinterlegt sein. In a likewise advantageous embodiment of the invention it is provided that the control device of a vehicle comprises a processor which determines a charging scheme on the basis of the recorded electrical and / or physical properties of the connected energy storage systems and the energy transfer according to this charging scheme after approval by the user performs. Optionally, on the basis of the parameters entered or stored by a user via the user interface for the control, the charging scheme can be determined accordingly by the processor or selected by a user. So z. B. optimized fast charge profiles or the battery-saving charge profiles can be stored.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben der Energievertei lersystem auch das Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie von einem ersten mobilen Energiespeichersystem in einem ersten elektrisch betriebenen Fahrzeug zu einem zweiten mobilen Energiespeichersystem in einem zweiten elektrisch betriebenen Fahrzeug mittels einem wie zuvor beschriebenen Ener gieverteilersystem mit den folgenden Schritten: a. Kommunizieren und Auswahl von wenigstens zwei E-Fahrzeugen deren jeweilige im System hinterlegten Lade-Entlade-Parametern zueinander korrespondieren; b. Anzeigen freier Schnittstellen zur Durchführung des Lade-Entlade- Vorgangs an einer Anzeigevorrichtung der Besitzer oder Nutzer der E- Fahrzeuge; c. Ankoppeln der betroffenen E-Fahrzeuge mit je einer Ladebuchse an je einer der angezeigten Schnittstellen des Energieverteilersystem; d. Analyse mittels eines Erfassungsmoduls, ob die Ist-Parameter der beiden Fahrzeuge im angekoppelten Zustand den im System hinterlegten Lade- Entlade-Parametern entsprechen; e. Bei Entsprechung innerhalb zulässiger Grenzen in Schritt d) Starten einer Übertragung von elektrischer Energie mittels der Steuerungseinrichtung; f. Erfassen der zwischen den Energiespeichersystemen übertragenen elekt rischen Energie DE; g. Generieren von Daten als Äquivalent zur übertragenen elektrischen Ener gie DE, um diese an der integrierten oder externen Anzeigeeinrichtung darzustellen. Another aspect of the present invention relates to the energy distribution system and the method for transferring electrical energy from a first mobile energy storage system in a first electrically operated vehicle to a second mobile energy storage system in a second electrically operated vehicle by means of an energy distribution system as described above with the following Steps: a. Communicating and selecting at least two electric vehicles whose respective charging / discharging parameters stored in the system correspond to one another; b. Display of free interfaces for carrying out the charge-discharge process on a display device of the owner or user of the electric vehicle; c. Coupling of the affected electric vehicles, each with a charging socket, to one of the displayed interfaces of the energy distribution system; d. Analysis by means of a detection module as to whether the actual parameters of the two vehicles in the coupled state correspond to the charge-discharge parameters stored in the system; e. If they correspond within permissible limits in step d) start a transmission of electrical energy by means of the control device; f. Detecting the electrical energy DE transmitted between the energy storage systems; G. Generating data as an equivalent to the transmitted electrical energy DE in order to display it on the integrated or external display device.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher darge stellt. Es zeigten: Other advantageous developments of the invention are set out in the subclaims characterized or are shown below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures Darge provides. It showed:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Ausführungsbei spiels eines Energieverteilersystems und Fig. 1 is a schematic view of an exemplary Ausführungsbei game of a power distribution system and
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figur 1 anhand eines ledig lich beispielhaften Ausführungsbeispiels näher beschrieben. The invention is described in more detail below with reference to FIG. 1 using a single exemplary embodiment.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Energieverteilersystems 1 ge zeigt, umfassend eine Anzahl von n = 14 Schnittstellen Sn, die ausgebildet sind, um jeweils daran für eine bestimmte Zeitspanne eine entsprechende An zahl i < 14 Elektrofahrzeugen Ei zum Energieaustausch ankoppeln zu können. Gezeigt sind 5 beispielhafte Fahrzeuge Fi aufweisend die Energiespeicher ESi bzw. für das E-Fahrzeug F1 den elektrischen Energiespeicher ES1, das E- Fahrzeug 2 den elektrischen Energiespeicher ES2 u.s.w. 1 shows an embodiment of a power distribution system 1, comprising a number of n = 14 interfaces Sn, which are designed to be able to couple a corresponding number i <14 electric vehicles Ei for energy exchange. Shown are 5 exemplary vehicles Fi having the energy store ESi or, for the e-vehicle F1, the electrical energy store ES1, the e-vehicle 2 the electrical energy store ES2, etc.
Es sind die Fahrzeuge F1 und F2 sowie die beiden Fahrzeuge F3 und F4 je weils zum Energieaustausch angekoppelt und elektrisch verbunden. Die Fahr zeuge F1 und F4 stellen Stromanbieter dar, während die Elektrofahrzeuge F2 und F3 temporär als Stromabnehmer fungieren. Flierzu wird temporär über eine fahrzeugseitige Steuerung (Si) und Benutzerschnittstelle (Bi) wahlweise die Funktion als Stromanbieter A oder Stromabnehmer E eingestellt. Dies kann be reits über das später noch erläuterte Kommunikationsnetz in einem nicht angekoppleten Zustand erfolgen oder wie bei dem fünften Fahrzeug im ange koppelten Zustand, ohne ein korrespondierendes Fahrzeug zum Laden. The vehicles F1 and F2 as well as the two vehicles F3 and F4 are each coupled and electrically connected for energy exchange. The vehicles F1 and F4 represent electricity providers, while the electric vehicles F2 and F3 function temporarily as pantographs. In addition, the function as electricity provider A or pantograph E is temporarily set via a vehicle-side control (Si) and user interface (Bi). This can already be done via the communication network explained later in a non-coupled state or, as with the fifth vehicle, in the coupled state, without a corresponding vehicle for charging.
Im Energieverteilersystem 1 können die eingebundenen Fahrzeuge Fi über die gezeigte Steuerung 2 einen Energieaustausch mit einem oder mehreren der anderen an einer Schnittstelle Sn angeschlossenen Elektrofahrzeuge Fi in die sem Ausführungsbeispiel über eine leitungsgebundene Übertragungstopologie 10 ermöglichen. Somit bedarf es eines gemeinsamen Steuerungskonzeptes der übergeordneten Steuerung 2 mit den jeweils temporär angeschlossenen fahr-
zeugseitigen Steuerungen Si. In the energy distribution system 1, the integrated vehicles Fi can enable an energy exchange with one or more of the other electric vehicles Fi connected to an interface Sn via the controller 2 shown in this exemplary embodiment via a line-based transmission topology 10. A common control concept of the higher-level controller 2 with the temporarily connected vehicle vehicle side controls Si.
Die konkrete Energieübertragung elektrischer Energie von einem zu einem an deren Fahrzeug Fi bzw. dessen Energiespeicher ESi erfolgt mittels einer Frei gabe der übergeordneten Steuerung 2, welche die Verbindung der korrekten Schnittstellen Sn und der Schaltung der Übertragungswege (Leitungen bzw. intelligenter Bus-Bar) vornimmt und ggf. eine Stromerfassung und Auswertung durchführt, wozu die Steuerung so ausgebildet ist, dass diese anhand einer vo rausgewählten Konfiguration der Betriebsparameter Pi (die hier beispielhaft nur für das Fahrzeug F2 dargestellt sind, aber bei allen Teilnehmern vor handen sind) eine Freigabe und Aktivierung eines Lade-Entlade-Vorgangs zwischen den korrespondierenden an den Schnittstellen angeschlossenem Elektrofahrzeugen aktiviert. The specific energy transfer of electrical energy from one to another vehicle Fi or its energy store ESi takes place by means of a release of the higher-level controller 2, which connects the correct interfaces Sn and the switching of the transmission paths (lines or intelligent bus bar) and, if necessary, carries out a current detection and evaluation, for which the controller is designed so that it is enabled and activated based on a preselected configuration of the operating parameters Pi (which are only shown here as an example for vehicle F2, but are available for all participants) activated a charge-discharge process between the corresponding electric vehicles connected to the interfaces.
Die fahrzeugseitigen Steuerungen Si koordinieren dann mit der übergeordneten Steuerung den Energieaustausch anhand der Systemparameter der Übertra gungstopologie und den Systemparametern der Fahrzeugenergiesysteme. So kann die übergeordnete Steuerung den Ladestrom z. B. auf einen systemspezi fischen Wert begrenzen, obwohl die beiden fahrzeugseitigen Steuerungen Si einen höheren Ladestrom bzw. Entladestrom technisch zulassen würden. Dies kann z. B. dem Schutz der Leitungen des vorhandenen Energieverteilersystems dienen. The vehicle-side controls Si then coordinate the energy exchange with the higher-level control based on the system parameters of the transmission topology and the system parameters of the vehicle energy systems. So the higher-level controller can adjust the charging current z. B. to a system-specific fish value, although the two vehicle-side controls Si would technically allow a higher charging current or discharge current. This can e.g. B. serve to protect the lines of the existing power distribution system.
Ferner ist in der Figur 1 ein Kommunikationsnetzwerk 6 vorgesen, welches eine Kommunikation mit einer für jedes Elektrofahrzeug Fi vorhandener Sende- und Empfangseinrichtung 7 ermöglicht, vorzugsweise mittels eines standardisierten Übertragungsprotokolls. Furthermore, a communication network 6 is provided in FIG. 1, which enables communication with a transmitting and receiving device 7 provided for each electric vehicle Fi, preferably by means of a standardized transmission protocol.
Jedes der in Fig. 1 gezeigten Elektrofahrzeug Fi verfügt über eine Eingabevor richtung 8 und eine Benutzerschnittstelle 9, die es einem Fahrzeugbesitzer oder Teilnehmer im System ermöglichen Lade-Entlade-Parameter für andere Teil nehmer oder Fahrzeugbesitzer zu hinterlegen, auf die ein anderer Fahrzeugbe sitzer oder dessen Steuerung zugreifen kann. Dabei gibt es unveränderliche d.h. feste Parameter, wie die maximale Ladekapazität eines Energiespeichers
und dynamisch veränderliche Parameter, wie der aktuelle Ladestatus z. B.Each of the electric vehicle Fi shown in Fig. 1 has an input device 8 and a user interface 9, which enable a vehicle owner or participant in the system to store charge-discharge parameters for other participants or vehicle owners to which another vehicle owner or whose control can access. There are unchangeable, ie fixed, parameters such as the maximum charging capacity of an energy store and dynamically changing parameters, such as the current charge status e.g. B.
60%. 60%.
Im Kommunikationsnetzwerk sind demnach für jeden Teilnehmer diverse Lade- Entlade-Parameter hinterlegbar, wie z. B. ein minimaler Strompreis als Strom anbieter A, ein maximaler Strompreis als Stromabnehmer E, eine maximal entnehmbare elektrische Leistung und eine minimale Restladung des Energie speichers des Fahrzeugbesitzers der als Stromanbieter auftritt. In the communication network, various charge-discharge parameters can be stored for each participant, such as: B. a minimum electricity price as electricity provider A, a maximum electricity price as a pantograph E, a maximum electrical power and a minimum residual charge of the energy storage of the vehicle owner who occurs as the electricity provider.
Mittels eines Erfassungsmoduls werden jedoch von der Zentralsteuerung 2 ausgehend die Ist-Parameter eines jeden Teilnehmers über deren fahrzeugsei tige Steuerung Si erfasst und zwar vor Beginn des Energieaustauschs und dy namisch während dem Lade-Entlade-Prozess. Ermittelt die Zentralsteuerung 2 vor dem Energieaustausch eine Abweichung der erfassbaren Ist-Parameter von den eingebenden Parametern, so würde eine Freigabe zur Energieübertragung nicht erfolgen. Andernfalls kann die Zentralsteuerung 2 die Freigabe an die fahrzeugseitigen Steuerungen Si erteilen und die betroffenen Fahrzeugbesitzer bzw. Teilnehmer können den Prozess starten. Denkbar ist es, dass der Prozess auch automatisch startet, wenn die System-Freigabe durch den Zentralrechner erfolgt ist. However, starting from the central controller 2, the actual parameters of each participant are recorded by means of a recording module via its vehicle-side controller Si, namely before the start of the energy exchange and dynamically during the charge-discharge process. If the central control 2 detects a discrepancy between the detectable actual parameters and the input parameters before the exchange of energy, a release for energy transmission would not take place. Otherwise, the central controller 2 can issue the release to the vehicle controls Si and the affected vehicle owners or participants can start the process. It is conceivable that the process also starts automatically when the system has been released by the central computer.
Die Zentralsteuerung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass alle im Kommunikationsnetz aktiven Teilnehmer die Lade-Entlade-Parameter der anderen Teilnehmer über eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden, so fern dieser Teilnehmer seine Parameter sichtbar schaltet. Denkbar ist es auch, die Parameter als „nicht zugänglich“ für Dritte zu sperren, so dass nur noch der Zentralrechner und derjenige Partner die Parameter des jeweiligen korrespon dierenden Energieaustauschpartners sehen können. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bereits ein Ladevorgang gestartet wurde und dieses Fahr zeug somit für andere temporär nicht mehr zur Verfügung steht. The central control 2 is designed in this embodiment so that all participants active in the communication network, the charge / discharge parameters of the other participants are displayed via a display device, as long as this participant switches his parameters to be visible. It is also conceivable to block the parameters as “inaccessible” to third parties, so that only the central computer and that partner can see the parameters of the respective corresponding energy exchange partner. This is particularly useful if a charging process has already started and this vehicle is therefore temporarily no longer available for others.
Teilnehmer, die erst einen passendes Fahrzeug für einen Lade- oder Entladevorgang suchen, möchten nur verfügbare Teilnehmer sehen, insbeson dere solche mit zueinander korrespondierenden Lade-Entlade-Parameter, somit
diejenigen Teilnehmer, die als „Match“ in einem auswählbaren Ranking ange zeigt werden, welche zu einem, mehreren oder allen gewünschten Lade- Entlade-Parameter passen. Participants who are first looking for a suitable vehicle for a charging or discharging process only want to see available participants, in particular those with mutually corresponding charging / discharging parameters those participants who are displayed as a "match" in a selectable ranking that match one, several or all of the desired charge / discharge parameters.
Die Erfassung des übertragenen Stroms und die Bezahlung können mit her kömmlichen Mitteln erfolgen. So kann am Ende des Übertragungsvorgangs die elektrisch übertragene Leistung in KW ermittelt werden und mit dem Strompreis an den Stromabnehmer abgerechnet werden. Hierfür kann die Benutzerschnitt stelle auch einen Anschluss für herkömmliche Bezahlsysteme bereitstellen, die direkt an der Benutzerschnittstelle betrieben werden können. Besonders vor teilhaft ist es, wenn die Benutzerschnittstelle eine Kommunikation über ein Smartphone zulässt, so dass sowohl die Eingabedaten als auch die Systemda ten, über die Anzeige auf dem Smartphone-Display angezeigt und sofern vom Teilnehmer veränderbar auch angepasst werden können. The recorded electricity and payment can be made using conventional means. At the end of the transmission process, the electrically transmitted power can be determined in KW and billed to the electricity consumer with the electricity price. For this purpose, the user interface can also provide a connection for conventional payment systems that can be operated directly on the user interface. It is particularly advantageous if the user interface allows communication via a smartphone, so that both the input data and the system data can be displayed on the smartphone display and, if they can be changed by the participant, also adapted.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend an gegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. The invention is not limited in its implementation to the preferred exemplary embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown even in the case of fundamentally different designs.
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Claims
1. Energieverteilersystem (1 ), vorzugsweise sich anhand der angeschlos senen Energiespeicher dynamisch anpassbares Energieverteilersystem, umfassend eine Vielzahl n von Schnittstellen (Sn), die ausgebildet sind, um jeweils daran für eine bestimmte Zeitspanne eine entsprechende An zahl i mit i < n an Elektrofahrzeugen (Fi) zum Energieaustausch ankop peln zu können, wobei die jeweils angekoppelten und elektrisch verbun denen Elektrofahrzeuge (Fi) hierzu temporär über eine fahrzeugseitige und/oder systemseitige Steuerung (Si) und/oder Benutzerschnittstelle (Bi) wahlweise als Stromanbieter (A) oder Stromabnehmer (E) im Ener gieverteilersystem (1) eingebunden werden und über eine Steuerung (2) einen Energieaustausch mit einem oder mehreren der anderen an einer Schnittstelle (Sn) angeschlossenen Elektrofahrzeuge (Fi) über eine lei tungsgebundene oder leitungslose Übertragungstopologie ermöglichen. 1. Energy distribution system (1), preferably based on the connected energy storage dynamically adaptable energy distribution system, comprising a plurality n of interfaces (Sn) which are designed to each have a corresponding number i with i <n on electric vehicles for a certain period of time (Fi) to be able to couple for the exchange of energy, whereby the respectively coupled and electrically connected electric vehicles (Fi) temporarily via a vehicle-side and / or system-side control (Si) and / or user interface (Bi) optionally as electricity supplier (A) or pantograph (E) in the energy distribution system (1) and enable an energy exchange with one or more of the other electric vehicles (Fi) connected to an interface (Sn) via a control system (2) via a wired or wireless transmission topology.
2. Energieverteilersystem (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragung elektrischer Energie von einem zu einem anderen Fahrzeug (Fi) bzw. dessen Energiespeicher (ESi) nur mittels ei ner Freigabe einer Steuerung erfolgt, wozu die Steuerung so ausgebildet ist, dass diese anhand einer vorausgewählten Konfiguration wenigstens eines oder mehrerer Betriebsparameter (Pi), vorzugsweise eine Freigabe und Aktivierung eines Lade-Entlade-Vorgangs zwischen einem ersten an einer ersten Schnittstelle angeschlossenem und einem zweiten Elektro fahrzeug (Fi) an einer zweiten Schnittstelle angeschlossenem Elektro fahrzeug (Fi) ermöglicht. 2. Energy distribution system (1) according to claim 1, characterized in that the energy transfer of electrical energy from one to another vehicle (Fi) or its energy storage device (ESi) takes place only by means of a controller release, for which the controller is designed so that this based on a preselected configuration of at least one or more operating parameters (Pi), preferably a release and activation of a charge-discharge process between a first electric vehicle connected to a first interface and a second electric vehicle (Fi) connected to a second interface ( Fi) allows.
3. Energieverteilersystem (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Energieverteilersystem folgendes aufweist: ein Ener gieübertragungsnetz (3) aus elektrischen Leitungen, eine Anzahl an Schnittstellen (Si) zum leitungslosen oder leitungsgebundenen Ankop peln bzw. Verbinden von mobilen Energiespeichern (ESi) an das Ener gieübertragungsnetz (3), einer Zentralsteuerung (5) zum Steuern und
Überwachen von Betriebsparametern (Pi) der Lade-Entlade-Vorgänge im Energieübertragungsnetz, einem Kommunikationsnetzwerk (6), welches eine Kommunikation mit für jedes Elektrofahrzeug (Fi) vorgesehener Sende- und Empfangseinrichtung (7) ermöglicht. 3. Energy distribution system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the energy distribution system has the following: an energy transmission network (3) made of electrical lines, a number of interfaces (Si) for wireless or wired coupling or connecting of mobile Energy storage (ESi) to the energy transmission network (3), a central controller (5) for controlling and Monitoring of operating parameters (Pi) of the charge-discharge processes in the energy transmission network, a communication network (6) which enables communication with the transmitting and receiving device (7) provided for each electric vehicle (Fi).
4. Energieverteilersystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass ferner für jedes Elektrofahrzeug eine Eingabevorrichtung (8) und eine Benutzerschnittstelle (9) vorgesehen ist, die es einem Fahrzeugbesitzer ermöglicht Lade-Entlade-Parameter für andere Teilnehmer oder Fahrzeugbesitzer zu hinterlegen, auf die ein an derer Fahrzeugbesitzer oder dessen Steuerung zugreifen kann. 4. Energy distribution system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an input device (8) and a user interface (9) are also provided for each electric vehicle, which enables a vehicle owner to charge / discharge parameters for other participants or vehicle owners to be stored, which can be accessed by another vehicle owner or his control.
5. Energieverteilersystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Kommunikationsnetzwerk für jeden Teilnehmer wenigstens einer oder alle der folgenden Lade- Entlade-Parameter hinterlegbar sind: ein minimaler Strompreis als Stromanbieter (A), ein maximaler Strompreis als Stromabnehmer (E), ei ne maximal entnehmbare elektrische Leistung und/oder eine minimale Restladung des Energiespeichers des Fahrzeugbesitzers bzw. Teilneh mers. 5. Energy distribution system (1) according to one of the preceding claims 3 or 4, characterized in that at least one or all of the following charging and discharging parameters can be stored in the communication network for each subscriber: a minimum electricity price as electricity provider (A), a maximum electricity price as a pantograph (E), a maximum electrical power that can be drawn and / or a minimal residual charge of the energy storage device of the vehicle owner or participant.
6. Energieverteilersystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralsteuerung so ausgebildet ist, dass jedem im Kommunikationsnetz aktiven Teilnehmer die Lade- Entlade-Parameter anderer Teilnehmer über eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden und insbesondere bei zueinander korrespondierenden Lade-Entlade-Parameter, diejenigen Teilnehmer als „Match“ in einem auswählbaren Ranking angezeigt werden, welche zu einem, mehreren oder allen gewünschten Lade-Entlade-Parameter eines anderen Teil nehmers passen. 6. Energy distribution system (1) according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the central control is designed so that each participant active in the communication network, the charge-discharge parameters of other participants are displayed on a display device and in particular with mutually corresponding charge-discharge -Parameters, those participants are displayed as a "match" in a selectable ranking that match one, several or all of the desired charge / discharge parameters of another participant.
7. Energieverteilersystem (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, da durch gekennzeichnet, dass ferner jeweils zwei Teilnehmer, die einen „Match“-Status besitzen die zum Energieaustausch verfügbaren Schnitt-
stellen anzeigen, so dass sich die betroffenen Teilnehmer mit ihren Fahrzeugen an den Schnittstellen ankoppeln und dem jeweils anderen Teilnehmer die Schnittstelle angezeigt wird, an dem sich der weitere Teilnehmer zum Energieaustausch angekoppelt hat. 7. Energy distribution system (1) according to the preceding claim, characterized in that two participants who have a "match" status also have the interface available for energy exchange places, so that the participants concerned can couple with their vehicles to the interfaces and the other participant is shown the interface to which the other participant has connected to exchange energy.
8. Energieverteilersystem (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, da durch gekennzeichnet, dass nach dem Ankoppeln der Fahrzeuge an dem Energieverteilersystem (1) die Zentralsteuerung die Lade-Entlade- Bereitschaft der zur Energieübertragung gekoppelten beiden Teilnehmer über das Kommunikationsnetz abfragt und nach Erhalt der Freigabe den Lade-Entlade-Prozess steuert bis eine Abschaltbedingung erfüllt ist.8. Energy distribution system (1) according to the preceding claim, characterized in that after the vehicles are coupled to the energy distribution system (1), the central controller queries the charging-discharging readiness of the two subscribers coupled for energy transmission via the communication network and after receiving the release controls the charge-discharge process until a switch-off condition is met.
9. Energieverteilersystem (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Abschaltbedingung das Erreichen ei nes der im System hinterlegten Lade-Entlade-Parameter eines der bei den am Lade-Entlade-Prozess beteiligten Fahrzeugen (Fi) ist. 9. Energy distribution system (1) according to the preceding claim, characterized in that a switch-off condition is the achievement of one of the charge-discharge parameters stored in the system of one of the vehicles (Fi) involved in the charge-discharge process.
10. Energieverteilersystem (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Ist-Parameter eines jeden Teilnehmers dynamisch mit dem Lade-Entlade-Prozess automatisch über eine Daten kommunikation zwischen der Zentralsteuerung und den Fahrzeugsteue rungen der an dem Energieverteilersystem (1) angekoppelten Fahrzeu gen (Fi) aktualisiert werden.
10. Energy distribution system (1) according to the preceding claim, characterized in that the actual parameters of each participant dynamically with the charge-discharge process automatically via a data communication between the central control and the vehicle controls of the power distribution system (1) coupled vehicles (Fi) are updated.
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