WO2011147391A2 - Intelligentes-ladekabel für elektrofahrzeuge - Google Patents

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    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • Electric vehicles are currently at different companies in different stages of development. The first vehicles are ready for series production and are in production. Many more are about to be introduced in the next few years.
  • Charging stations compared with the number of electric vehicles out.
  • the charging station thus becomes a very simple power outlet with very little logic.
  • Charging stations are often operated by electricity providers or switching companies, vehicles built by vehicle manufacturers. Neither party has any interest in assuming responsibility for the manufacture, sale and operation of cable or power billing. Above all the connected costs but also the guarantee for the smooth operation towards the customer and the legal obligations from the operation of calibrated electricity meters are the main reasons.
  • the invention is based on a charging cable which is firmly connected neither to the charging station nor to the vehicle.
  • the invention is i.a. in the integrated in the cable intelligence for metering and billing logic and authentication.
  • the cable is independent of
  • FIG. 1 shows a typical charging plug for charging electric vehicles at power supply points.
  • Figure 2 shows a hitherto typical charging cable with a fixed plug for a
  • Vehicle type and one type of power point are Vehicle type and one type of power point.
  • Figure 3 shows the user interface logic to be integrated into the cable as part of the invention and various functional elements such as calibrated counter logic.
  • the cable has a user interface for interacting with the user.
  • an integrated communication unit e.g., cellular modem
  • the cable communicates with a control center, which i.a. ensures the billing of the electricity consumed.
  • An integrated meter ensures the measurement of the current drawn from the mains.
  • the cable does not have to be assigned to the vehicle or its holder and thus allows the loading and billing of a user with different vehicles.
  • a cable can be different
  • the intelligence of the cable has the following features:
  • HMI for example mobile telephone
  • control room eg mobile radio interface or via mobile phone
  • the cable contains a calibrated counter logic and thus measures the energy transmitted to the vehicle. Communication with the power grid and activation of charging cycles
  • the cable contains a communication device, wireless or wired, and communicates with the power grid infrastructure. It takes there the activation of the charging process. Control of the charging process
  • the cable knows the chronological urgency of the charging process and can communicate with the power grid infrastructure and the charging logic in the
  • the cable identifies the person loading via a user interface. This does not have to be a vehicle user or vehicle owner.
  • Wired or wireless communication with the charging station uniquely identifies it and communicates with it
  • Charging station types contain one cable, if necessary, several different ones
  • a cable can uniquely identify a vehicle. This can be communicated to the power grid infrastructure for accounting purposes. In addition, the loaded vehicle can be stored in the cable. To support several
  • Vehicle types contains one cable if necessary several different ones

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Kraftfahrzeug-Ladekabel für Elektrofahrzeuge mit integrierter Logik zum Überwachen, Steuern und Abrechnen des Ladevorgangs geschaffen, umfassend: ein Kabel mit Anbringungsmöglichkeit für verschiedene Steckeradapter sowohl für den Anschluss an Fahrzeuge als auch den Anschluss an Ladestationen, eine integrierte Logik mit Benutzerschnittstelle, eine Ladestromüberwachung und -Steuerung sowie einer Kommunikationsmöglichkeit über drahtlose Netzwerke zur Kommunikation mit externen Steuerungssystemen. Der vorliegenden Erfindung liegt u.a. die Idee zugrunde Steuerungslogik weder im Fahrzeug noch in der Ladestation sondern im Kabel selbst zu verbauen um damit Unabhängigkeit von Fahrzeughersteller und Ladeinfrastrukturanbieter zu schaffen.

Description

INTELLIGENTES-LADEKABEL FÜR ELEKTROFAHRZEUGE
Hintergrund der Erfindung
Elektrofahrzeuge
Elektrofahrzeuge befinden sich momentan bei verschiedensten Firmen in unterschiedlichen Stufen der Entwicklung. Erste Fahrzeuge sind serienreif und befinden sich in der Produktion. Viele weitere stehen vor der Einführung in den nächsten Jahren.
Die wesentliche Herausforderung bei Elektrofahrzeugen ist die Versorgung mit elektrischer Energie und deren Speicherung im Fahrzeug. Die Industrie
experimentiert hier mit verschiedenen Typen von Batterien und mit verschieden Konzepten für die Stromanschlüsse zur Ladung der Batterien.
Bei der Stromversorgung unterscheidet man zwischen dem Laden am
herkömmlichen Stromnetz und dem Laden mittels eines für diesen Zweck besonders leistungsfähigen Stromanschlusses. Herkömmliche Stromanschlüsse stellen nur vergleichsweise kleine Energiemengen pro Zeiteinheit zur Verfügung daher dauert ein Ladezyklus erheblich länger als an stärker versorgten
Anschlüssen.
Für den Anschluss des Elektrofahrzeugs an die Ladestation gibt es verschiedene Ansätze. Entweder ist das Ladekabel Teil der Ladestation und wird über einen entsprechenden Stecker am Fahrzeug angeschlossen oder das Kabel ist Teil des Fahrzeugs und wird an einem Stecker der Ladestation angebracht. Alternativ ist sowohl Ladestation als auch Fahrzeug mit einem Stecker ausgestattet und müssen mit einem separat mitgeführten Kabel verbunden werden. Für die Stecker gibt es verschiedene Initiativen die eine Normung vorantreiben. Ein erster
Standardentwurf basiert auf dem Konzept der Firma Menneke.
Für die Messung des bei der Ladung übertragenen Stroms ist es bisher üblich die Verbrauchsmessung und Abrechnung (Metering) in der Ladestation anzusiedeln. Ein geeichter Stromzähler befindet sich dabei also in der Ladestation. Für eine komfortable Nutzung von Elektrofahrzeugen mit aktuell typisch eher geringer Reichweite sind jedoch viele Ladestationen notwendig. Verschiedene errechnete Szenarien gehen von mindestens der fünffachen Menge von
Ladestationen verglichen mit der Zahl der Elektrofahrzeuge aus. Eine logische und ökonomischere Alternative, die von einigen Marktteilnehmern in die Diskussion gebracht wurde, ist der Verbau der geeichten Ladestrommessung ins Fahrzeug. Die Ladestation wird damit eine sehr einfache Steckdose mit sehr wenig Logik. Ladestationen werden häufig von Stromanbietern oder Vermittlungsfirmen betrieben, Fahrzeuge von Fahrzeugherstellern gebaut. Keine der Parteien hat Interesse daran Verantwortung für die Herstellung, den Verkauf und den Betrieb von Kabel oder Stromabrechnung zu übernehmen. Vor allem die verbundenen Kosten aber auch die Gewährleistung für den reibungslosen Betrieb gegenüber dem Kunden und die rechtlichen Verpflichtungen aus dem Betrieb von geeichten Stromzählern sind die wesentlichen Gründe.
Damit verbunden ist auch die Frage der Bezahlung. Aktuelle Lösungen
identifizieren das Fahrzeug. Dies geschieht entweder bei der Verbindung mit der Ladestation in der Ladestation. Kosten werden also immer vom Fahrzeughalter getragen. Das separate Bezahlen einzelner Ladungen, wie heute an der
Tankstelle möglich ist somit nicht leicht ab bildbar.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung basiert auf einem Ladekabel, das weder mit Ladestation noch mit dem Fahrzeug fest verbunden ist.
Die Erfindung liegt u.a. in der in das Kabel intergierten Intelligenz für Zähler- und Abrechnungslogik sowie Authentifizierung. Das Kabel ist unabhängig vom
Fahrzeug und der Ladestation. Über entsprechende Adapterstecker an den Kabelenden ist das Kabel kompatibel zu verschiedenen Ladestations- und
Fahrzeugtypen. Fiqurenbeschreibung
Figur 1 zeigt einen typischen Ladestecker zum Aufladen von Elektrofahrzeugen an Stromversorgungspunkten. Figur 2 zeigt ein bisher typisches Ladekabel mit festem Stecker für einen
Fahrzeugtyp und einen Typ Stromversorgungspunkt.
Figur 3 zeigt die als Teil der Erfindung in das Kabel zu integrierende Logik mit Benutzerschnittstelle und verschiedenen funktionalen Elementen wie geeichter Zählerlogik.
Ausgestaltungen der Erfindung
Grundprinzip
Das Kabel verfügt über eine Benutzerschnittstelle zur Interaktion mit dem Nutzer. Über eine integrierte Kommunikationseinheit (z.B. Mobilfunkmodem) kommuniziert das Kabel mit einer Leitstelle, die u.a. für die Abrechnung des verbrauchten Stroms sorgt. Ein integrierter Zähler sorgt für die Messung des am Stromnetz entnommenen Stroms. Das Kabel muss nicht dem Fahrzeug bzw. dessen Halter zugeordnet sein und erlaubt somit das Laden und Abrechnen eines Nutzers mit verschiedenen Fahrzeugen. Zusätzlich kann ein Kabel verschiedene
Abrechnungskonten unterstützen. Es kann damit die Kosten für einzelne
Ladezyklen jeweils verschiedenen Personen anlasten.
Die Intelligenz des Kabels verfügt über folgende Funktionen:
- Ortung bzw. Authentifizierung der Dose an der geladen wird
- Authentifizierung des Fahrzeugs
Stromzähler zum Messen der entnommenen Strommenge
- Schnittstelle für den Nutzer bzw. Kommunikationsschnittstelle zu einem Gerät mit HMI (z.B. Mobiltelefon)
- Kommunikationsschnittstelle zur Leitwarte (z.B. Mobilfunkschnittstelle oder auch via Mobiltelefon)
- Nutzerschnittstelle zum anzeigen von Systemzuständen und Daten Messen von Ladestrom bei Aufladezyklen von Elektrofahrzeugen
Das Kabel enthält eine geeichte Zählerlogik und misst somit die ins Fahrzeug übertragene Energie. Kommunikation mit dem Stromnetz und Freischaltung von Ladezyklen
Das Kabel enthält eine Kommunikationsvorrichtung, drahtlos oder drahtgebunden, und kommuniziert mit der Stromnetzinfrastruktur. Es nimmt dort die Freischaltung des Ladevorgangs vor. Steuerung des Ladevorgangs
Zusätzlich kennt das Kabel die zeitliche Dringlichkeit des Ladevorgangs und kann durch Kommunikation mit der Strom netzinfrastruktur und der Ladelogik im
Fahrzeug den zeitlichen Ablauf der Ladung steuern. So können dringende
Ladevorgänge mit maximalem Stromfluss erfolgen. Weniger dringende
Ladevorgänge können die Ladung in Zeiten außerhalb von Lastspitzen im
Stromnetz vornehmen. So wird die Strom infrastruktur entlastet und die Ladung durch Nutzung von billigem Strom verbilligt.
Identifikation des Kunden des Ladevorgangs
Das Kabel identifiziert über eine Benutzerschnittstelle die ladende Person. Diese muss so weder Fahrzeugnutzer noch Fahrzeughalter sein.
Identifikation der Ladestation bzw. Dose
Durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit der Ladestation wird diese eineindeutig identifiziert und bei der Kommunikation mit der
Stromnetzinfrastruktur dieser mitgeteilt. Zur Unterstützung mehrerer
Ladestationstypen enthält ein Kabel ggf. mehrere verschiedene
Kommunikationsmechanismen oder Protokolle. Identifikation des Fahrzeugs
Durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit dem Fahrzeug kann ein Kabel ein Fahrzeug eindeutig identifizieren. Dies kann der Strom netzinfrastruktur aus buchhalterischen Zwecken mitgeteilt werden. Zusätzlich kann das geladene Fahrzeug im Kabel gespeichert werden. Zur Unterstützung mehrerer
Fahrzeugtypen enthält ein Kabel ggf. mehrere verschiedene
Kommunikationsmechanismen oder Protokolle.

Claims

Kabel zum Anschluss von elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen an eine Stromversorgung umfassend eine integrierte elektronische Logik zur Messung des geflossenen Stroms sowie zu Steuerung des Stromflusses. Kabel nach Anspruch 1 , wobei die integrierte elektronische Logik eine grafische Benutzerschnittstelle zum Ausgeben von
Ladezustandsinformationen und zur Authentifizierung des Nutzers bietet. Kabel nach Anspruch 1 , wobei die integrierte elektronische Logik einen drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikationsmechanismus enthält um mit elektronischer Logik im Stromversorgungspunkt zu kommunizieren. Die Kommunikation dient dem gegenseitigen Authentifizieren und dem Freischalten des Stromflusses.
Kabel nach Anspruch 1 oder 3, wobei die integrierte elektronische Logik einen drahtlosen Kommunikationsmechanismus enthält um eine
Freischaltung eines Stromversorgungspunkts auszuhandeln sowie
Abrechnungsdaten zu übermitteln.
Kabel nach einem der obigen Ansprüche mit der mechanischen
Anschlussmöglichkeit für einen Steckeradapter zum adaptieren des Kabels für verschiedene Fahrzeug-Steckertypen und verschiedene
Stromversorgungspunkt-Steckertypen.
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