BONNEKESSEL, Stefan (Schustehrusstrasse 47, Berlin, 10585, DE)
DEMITTER, Björn (Friedrichshagener Str. 6g, Berlin, 12555, DE)
SCHIEMANN, Michael (Marienfelder Allee 67, Berlin, 12277, DE)
SCHWEIGER, Hans-Georg (Berliner Str. 21, Berlin, 13127, DE)
BIRKE, Peter (Märkische Allee 12, Glienicke / Nordbahn, 16548, DE)
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| Patentansprüche 1. Ladegerät (1) für einen Energiespeicher (2), insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie in einem Elektrofahr- zeug (7) , dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Schaltung (3) beinhaltet für ein Einstellen des Ladegeräts (1) in einen Volllademodus o- der einen Parklademodus, wobei das Ladegerät (1) einge- richtet ist im Volllademodus einen Vollladezustand des Energiespeichers (2) herzustellen und im Parklademodus einen Parkladezustand des Energiespeichers (2) herzustellen, wobei der Parkladezustand einem reduzierten Ladezustand des Energiespeichers entspricht. 2. Ladegerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volllademodus standardmäßig aktiviert ist und das Ladegerät eine Parktaste (4) aufweist für ein Aktivieren des Parklademodus. 3. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) im Parklademodus eingerichtet ist zum Weiterleiten einer dem Energiespeicher (2) entnommenen Energie an Energie- Verbraucher und/oder ein Modul (5) umfasst zum Rückspeisen der dem Energiespeicher (2) entnommenen Energie in ein Stromversorgungsnetz (6) . 4. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Schnittstelle (8, 8') aufweist zum Empfangen und Auswerten eines an das Ladegerät (1) gesendetes Aktivierungssignals für ein Herstellen des Vollladezustandes oder des Parkladezustandes des Energiespeichers (2), insbe- sondere über eine Internetverbindung, über eine SMS oder über Funk. 5. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eingerichtet ist zum Durchführen eines Ladevorgangs mit einem Zielzeitpunkt und mit einem Zielladezustands, wobei das Ladegerät (1) eine Recheneinheit (9) beinhaltet zum Berechnen eines Startzeitpunkts des Ladevorgangs und des Zielladezustands anhand eines aktuellen Ladezustands des Energiespeichers (2), einer verfügbaren Ladeleistung eines Stromversorgungsnetzes (6), des Zielzeitpunktes sowie eines geplanten Energieverbrauchs, wobei das Ladegerät (1) ferner eine Eingabeschnittstelle (10) aufweist zur Eingabe des Zielzeitpunktes und des geplanten Energieverbrauchs . 6. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Re- cheneinheit (9) und eine Schnittstelle (8, 8') aufweist zum Empfangen von Temperaturinformationen, insbesondere über eine Internetverbindung, ein Stromversorgungsnetz (6), Funk und/oder GPS, wobei das Ladegerät (1) eingerichtet ist zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleis- tungsverlaufs anhand einer in der Recheneinheit (9) implementierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der Temperaturinformationen . 7. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Recheneinheit (9) und eine Schnittstelle (8, 8') aufweist zum Empfangen von Informationen über mindestens einen Stromversorger, insbesondere bezüglich Stromkosten, einer Netzauslastung und/oder Energieerzeugungsarten, ins- besondere über eine Internetverbindung, ein Stromversorgungsnetz (6), Funk und/oder GPS, wobei das Ladegerät (1) eingerichtet ist zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs und/oder zum Auswählen des Stromver- sorgers anhand einer in der Recheneinheit (9) implementierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der empfangenen Informationen. 8. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Recheneinheit (9) und eine Schnittstelle (8, 8') aufweist zum Empfangen und automatisierten Abarbeiten eines Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung der Recheneinheit, insbesondere über eine Inter- netverbindung oder ein Stromversorgungsnetz. 9. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eingerichtet ist zum Absenden eines Identifikationscodes an einen Stromversorger und/oder Hersteller, insbesondere über ein Stromversorgungsnetz, Funk oder Internet 10. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Re- cheneinheit (9) mit einer Schnittstelle (8, 8') beinhaltet für einen Datenaustausch mit dem Energiespeicher, insbesondere für eine Übertragung eines Programmcodes auf den Energiespeicher (2) zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung des Energiespeichers (2) und/oder zum Empfang von Daten von dem Energiespeicher, insbesondere Fehlermeldungen, Wartungs- und/oder Reparaturanforderungen, wobei das Ladegerät (1) ferner eine Schnittstelle (8, 8') aufweist für einen Datenaustausch über das Internet, ein Stromversorgungsnetz (6) und/oder über Funk, insbesondere mit einem Hersteller, einer Werkstatt und/oder einem Stromversorger . 11. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Recheneinheit (9) mit einer Schnittstelle (8, 8') beinhaltet für einen Datenaustausch mit einer an das Ladegerät (1) angeschlossenen Vorrichtung, insbesondere einem E- lektrofahrzeug, insbesondere für eine Übertragung eines Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung der Vorrichtung und/oder zum Empfang von Daten von der Vorrichtung, insbesondere Fehlermeldungen, Betriebsinformationen, Wartungs- und/oder Reparaturanforderungen, wobei das Ladegerät (1) ferner eine Schnittstelle (8, 8') aufweist für einen Datenaustausch über das Internet, ein Stromversorgungsnetz (6) und/oder über Funk, insbesondere mit einem Hersteller, einer Werkstatt und/oder einem Stromversorger. 12. Ladegerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) eine Recheneinheit (9) beinhaltet, die eingerichtet ist zum Durchführen einer Auslastungsanalyse eines Stromversor- gernetzes, insbesondere anhand einer Analyse einer Netz- Spannung und einer Netzfrequenz im Stromversorgungsnetz, und zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs anhand einer programmierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der Auslastungsanalyse. 13. Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts für einen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Ionen- Batterie in einem Elektrofahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (1) mit einer Schaltung in einen Volllademodus oder einen Parklademodus geschaltet wird, wobei im Volllademodus durch das Ladegerät (1) ein Vollladezustand und im Parklademodus ein Parkladezustand des Energiespeichers (2) hergestellt wird, wobei der Parkladezustand einem reduzierten Ladezustand des Energiespei- chers entspricht. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Ladegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird. 15. Elektrofahrzeug (7) mit einem Ladegerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12. |
Ladegerät für einen Energiespeicher und Verfahren zum Betreiben eines solchen Ladegeräts
Die Erfindung betrifft ein Ladegerät für einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Energiespeicher, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ladegerätes und ein Elektro- fahrzeug mit einem derartigen Ladegerät mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.
Moderne Elektrofahrzeuge, wie beispielsweise ausschließlich über elektrische Energie angetriebene Fahrzeuge, aber auch Hybridfahrzeuge, welche Kombinationen mit Verbrennungskraft- maschinen oder Brennstoffzellen aufweisen, sind mit einem o- der mehreren elektrochemischen und gegebenenfalls zusätzlichen elektrostatischen Energiespeichern ausgestattet. Hier und im Folgenden werden als Elektrofahrzeug sowohl Elektro- fahrzeuge wie auch Hybridfahrzeuge bezeichnet.
Elektrochemische Energiespeicher können z.B. Blei-Säure- Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Nickel-Zink- Batterien, Lithium-Ionen-Batterien oder auch Kombinationen aus diesen Batterien sein. Es können auch Kombinationen mit Doppelschichtkondensatoren zum Einsatz kommen.
Um solche Energiespeicher mit Energie aufzuladen ist ein Ladevorgang über ein Ladegerät notwendig. Ein solches Ladegerät kann im Fall eines Elektrofahrzeugs ein stationäres oder ein in dem Elektrofahrzeug integriertes Ladegerät, ein sogenannter On-Board-Charger, sein.
Jeder Energiespeicher unterliegt je nach seinem mechanischen und chemischen Aufbau einem Alterungsprozess . Die Geschwin- digkeit dieses Alterungsprozesses kann von unterschiedlichen Faktoren abhängen, insbesondere von einem Ladezustand, einer Temperatur, von Lade- und Entladeströmen, sowie von Lade- und Entladehüben beim Betrieb des Energiespeichers.
Die Stärke des Einflusses dieser Faktoren auf den Alterungs- prozess eines Energiespeichers hängt von einem Betriebszustand des Energiespeichers ab. Insbesondere sind im Falle eines Elektrofahrzeuges der Betriebszustand des Fahrens (zykli- sehe Alterung) und der des Parkens (kalendarische Alterung) unbedingt getrennt voneinander zu betrachten.
Im Fall von Lithium-Ionen-Batterien in einem Elektrofahrzeug sind beispielsweise im Betriebzustand des Parkens besonders der Ladezustand und die Temperatur entscheidende Faktoren für die Geschwindigkeit des Alterungsprozesses des Energiespeichers. Ganz besonders wirkt sich ein hoher Ladezustand von über 60% bezogen auf den bezüglich eines Vollladezustandes bei gleichzeitig hohen Temperaturen ungünstig auf eine Le- bensdauer eines solchen Energiespeichers aus. Solche Bedingungen können allerdings häufig auftreten, da das Parken durchschnittlich 95% der Gesamtlebensdauer eines Fahrzeugs (beim PKW) ausmacht. Ist also für eine lange Lebensdauer eines solchen Energiespeichers ein zu hoher Ladezustand während eines Parkzustandes ungünstig, insbesondere bei hohen Temperaturen, so steht dem die Anforderung an eine jederzeit abrufbare hohe Leistung oder große Energiemenge entgegen, beispielsweise in Form ei- ner großen Reichweite im Fall eines Elektrofahrzeugs .
Hinzu kommt, dass der Fall einer geplanten Leistungsentnahme aus dem Energiespeiche einige Tage oder länger in der Zukunft besonders deswegen problematisch ist, weil der Temperaturver- lauf bis dahin unbekannt ist. Dies erschwert die Entscheidung, wie ein optimaler Ladezustand des Energiespeichers einzustellen ist, um eine möglichst lange Lebensdauer des Energiespeichers zu gewährleisten.
Desweiteren ist die Dauer eines Ladevorgangs nicht immer mit befriedigender Genauigkeit vorherzusehen, da die Netzauslastung eines Stromversorgungsnetzes in der Zukunft von einer momentanen Netzauslastung verschieden sein kann. Daher stellt sich das Problem des optimalen Startzeitpunktes eines Ladevorgangs, welcher darüber hinaus auch von der geplanten Energieentnahme abhängen sollte, um die Alterung des Energiespeichers möglichst zu verlangsamen. Als Stromversorgungsnetz ist hier und im Folgenden allgemein ein Stromnetz bezeichnet, durch welches Stromversorger elektrische Energie zur Verfügung stellen. Es kann sich dabei allgemein um ein Hausnetz aber insbesondere auch um ein spezielles Hochleistungsnetz handeln, welches sich für besonders ho- he Leistungsaufnahmen eignet, wie sie etwa bei einem Ladevorgang eines Energiespeichers in einem Elektrofahrzeug auftreten können.
Das Ladegerät soll also die Betriebskosten im Gebrauch des Energiespeichers senken und dabei einen möglichst hohen Benutzungskomfort ermöglichen, bei möglichst langer Lebensdauer der Batterie. Darüber hinaus trägt eine verlängerte Lebensdauer des Energiespeichers auch Ansprüchen des Umweltschutzes Rechnung. Da diesen immer wichtiger werdenden Ansprüchen prinzipiell möglichst weitgehend zu entsprechend, um den wachsenden Ansprüchen auch in Zukunft gerecht werden zu können, sollte das Ladegerät dabei helfen können, den Einsatz von erneuerbaren Energien zu erleichtern, welche bereits von verschiedenen Stromanbietern in die Stromversorgungsnetze eingespeist werden.
Ferner ist zukünftig damit zu rechnen, dass zu umweltpoliti- sehen Zwecken die Besteuerung von Strom für Elektrofahrzeuge begünstigt wird, oder dass für Elektrofahrzeuge günstigere Stromtarife angeboten werden als für andere Verbraucher. Ein modernes Ladegerät sollte es also ermöglichen, dem Anwender die Auswahl besonders günstiger Stromtarife zu ermöglichen bzw. in den Genuss von Steuervergünstigungen zu kommen. Ferner führen große Ladeströmen während des Ladevorgangs insbesondere zu Spitzenlastenzeiten des Versorgungsnetzes zu einer zusätzlichen Belastung des Versorgungsnetzes. Insbesondere ist zu solchen Spitzenlastenzeiten in der Regel mit höheren Strompreisen zu rechnen.
Moderne Ladegeräte beinhalten häufig programmierbare Recheneinheiten, mit denen etwa Einschalt- oder Abschaltintervalle für Ladevorgänge programmiert werden können, etwa um die Nut- zung von günstigem Nachtstrom zu erleichtern. Die Programmierung wird dabei meistens über manuell oder über einen PC, was häufig sehr umständlich oder gar unmöglich ist, falls kein PC zur Verfügung steht. Dasselbe trifft auf an den Energiespeicher angeschlossene programmierbare Geräte zu.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde ein Ladegerät vorzuschlagen, welches die genannten Probleme löst oder zumindest vermindert. Durch das Ladegerät soll also der Ladezustand eines Energiespeichers auf eine möglichst be- dienungsfreundliche Weise so steuerbar sein, dass der Alte- rungsprozess des Energiespeichers möglichst verlangsamt wird. Außerdem sollte vorteilhafterweise eine möglichst große zeitliche Flexibilität bezüglich der abrufbaren Leistung oder E- nergiemenge realisiert werden, wobei möglichst alle zeitkri- tischen Faktoren berücksichtigt werden sollten. Ferner soll die Bedienbarkeit des Ladegeräts auch im Hinblick auf einen möglichst kostengünstigen und umweltverträglichen Energieverbrauch vereinfacht werden. Insbesondere sollte das Ladege- rät auch in Bezug auf seine Programmierung einfach zu bedienen sein, insbesondere im Hinblick auf Aktualisierung der Firmware des Ladegerätes.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ladegerät, durch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Ladegeräts und durch ein Elektrofahrzeug umfassend ein derartiges Ladegerät mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weiterentwicklungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich mit den Unteransprüchen .
Eine besonders lange Lebensdauer des Energiespeichers lässt sich erreichen durch ein Ladegerät für einen Energiespeicher, beispielsweise für einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium- Ionen-Batterie in einem Elektrofahrzeug, wobei das Ladegerät eine Schaltung beinhaltet für ein Einstellen des Ladegeräts in einen Volllademodus oder einen Parklademodus, wobei das Ladegerät eingerichtet ist im Volllademodus einen Vollladezustand des Energiespeichers herzustellen und im Parklademodus einen Parkladezustand des Energiespeichers herzustellen, wobei der Parkladezustand einem reduzierten Ladezustand des E- nergiespeichers entspricht.
Dabei kann die Schaltung elektrotechnische und/oder program- mierbare Bauteile umfassen. Der reduzierte Ladezustand des
Energiespeichers ist definiert als ein Ladezustand des Energiespeichers, bei dem in dem Energiespeicher eine reduzierte Energiemenge gespeichert ist. Dabei ist die reduzierte Energiemenge geringer als eine maximal im Energiespeicher spei- cherbare Energiemenge. Der Vollladezustand des Energiespeichers ist als ein Ladezustand definiert, in dem die maximal speicherbare Energiemenge im Energiespeicher gespeichert ist. Vorteilhafterweise ist der Parkladezustand, der dem reduzier- te Ladezustand entspricht, so gewählt, dass die Lebensdauer des Energiespeichers möglichst lang ist, aber gleichzeitig eine minimale gespeicherte Energiemenge nicht unterschritten wird, um beispielsweise im Fall eines Elektrofahrzeugs eine Mindestreichweite zu garantieren. Im Fall einer Lithium- Ionen-Batterie kann die reduzierte Energiemenge im reduzierten Ladezustand (Parkladezustand) beispielsweise etwa 60% der maximal speicherbaren Energiemenge des Energiespeichers (in seinem Vollladezustand) betragen. Liegt ein momentaner Ladezustand des Energiespeichers gemessen an der momentan gespei- cherten Energiemenge über dem reduzierten Ladezustand (Parkladezustand) , so ist der Parkladezustand des Energiespeichers durch das in den Parklademodus geschaltete Ladegerät durch eine entsprechende Energieentnahme aus dem Energiespeicher einstellbar .
Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass der Volllademodus standardmäßig aktiviert ist und das Ladegerät eine Parktaste aufweist für ein Aktivieren des Parklademodus. Ein solches Ladegerät zeichnet sich somit durch eine beson- ders einfache Bedienbarkeit aus. Im Fall eines On-Board-
Ladegeräts in einem Elektrofahrzeug ist es besonders günstig, wenn die Parktaste in einem Fahrerraum des Fahrzeugs angeordnet ist, vorteilhafterweise auf einer Instrumententafel. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ladegerät im Parklademodus eingerichtet ist zum Weiterleiten einer dem Energiespeicher entnommenen Energie an Energieverbraucher und/oder das Ladegerät ein Modul umfasst zum Rückspeisen der dem Energiespeicher entnommenen Energie in ein Stromversorgungsnetz. Bei diesem Modul handelt es sich vorteilhafterweise um ein für das Stromversorgungsnetz von Stromversorgern zugelassenes Bauteil, welches in der Regel als Wechselrichtermodul ausgestaltet ist und eingerichtet ist, eine vom Energiespeicher aufgenommene Spannung in eine mit einer Wechselspannung des Stromversorgernetzes synchronisierte Wechselspannung umzuwandeln. Auf diese Weise eignet sich das Ladegerät im Parklademodus für eine besonders effiziente Verwertung der dem Energiespeicher entnommenen Energie und ist somit besonders umweltschonend und kostengünstig.
Eine Weiterentwicklung des Ladegeräts sieht vor, dass das Ladegerät eine Schnittstelle aufweist zum Empfangen und Auswerten eines an das Ladegerät gesendeten Aktivierungssignals für ein Herstellen des Vollladezustandes oder des Parkladezustandes des Energiespeichers, insbesondere über eine Internetverbindung, über eine SMS oder über Funk. Damit hat ein solches Ladegerät die Eignung, den Ladezustand nach einer ferngesteuerten Aktivierung des Ladegerätes einzustellen. So kann etwa eine Batterie in einem Elektrofahrzeug, welche sich in einem Parkladezustand mit einer reduzierten gespeicherten Energiemenge befindet, vor Fahrtbeginn über Absenden einer SMS an das Ladegerät rechtzeitig in einen Vollladezustand mit einer maximalen gespeicherten Energiemenge eingestellt werden, um auf diese Weise zum Fahrtantritt über eine maximale Reichweite des Fahrzeugs zu verfügen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ladegerät eingerichtet ist zum Durchführen eines Ladevorgangs mit einem Zielzeitpunkt und mit einem
Zielladezustand, wobei das Ladegerät eine Recheneinheit beinhaltet zum Berechnen eines Startzeitpunkts des Ladevorgangs und des Zielladezustands, d.h. der in diesem Zielladezustand im Energiespeicher gespeicherten Energiemenge, anhand eines aktuellen Ladezustands des Energiespeichers, einer verfügbaren Ladeleistung eines Stromversorgungsnetzes, des Zielzeitpunktes sowie eines geplanten Energieverbrauchs, wobei das Ladegerät ferner eine Eingabeschnittstelle aufweist zur Ein- gäbe des Zielzeitpunktes und des geplanten Energieverbrauchs. Dabei kann die Eingabeschnittstelle sich direkt am Ladegerät befinden und als Signalempfänger oder Eingabetastatur ausgestaltet sein. Im Fall eines On-Board-Ladegerätes eines Elekt- rofahrzeugs kann diese Eingabetastatur aber auch vorteilhaft- erweise im Fahrerraum angeordnet sein.
Ein solches programmierbares Ladegerät hat den Vorteil, dass sich der Ladezustand besonders bedienungsfreundlich und flexibel optimieren lässt. Im Fall eines Ladegeräts für ein E- lektrofahrzeug lässt sich der Zielzeitpunkt, beispielsweise eine geplante Abfahrtszeit, am einfachsten im Format einer Datums- und Zeitangabe eingeben. Der geplante Energieverbrauch lässt sich beispielsweise besonders einfach in der Form einer Fahrtstrecke in Kilometern angeben. Der Startzeit- punkt des automatisiert durchführbaren Ladevorgangs wird dabei so bestimmt, dass der dem geplanten Energieverbrauch an- gepasste Ladezustand unter Berücksichtigung der verfügbaren Ladeleistung kurz vor dem Zielzeit erreicht wird. Auf diese Weise kann der Energiespeicher möglichst lange im schonenden Parkladezustand verbleiben und wird andererseits einen Ladezustand mit einer ausreichenden gespeicherten Energiemenge zum gewünschten Zeitpunkt aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine Übertragung des Zielzeitpunktes und des geplanten Energieverbrauchs über Internet, SMS oder Funk.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung mit einer besonders hohen eigenen Erfindungshöhe weist das Ladegerät eine Recheneinheit und eine Schnittstelle auf zum Empfangen von Temperaturinformationen, insbesondere über eine Internetverbindung, ein Stromversorgungsnetz, Funk und/oder GPS, wobei das Ladegerät eingerichtet ist zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs anhand einer in der Recheneinheit implementierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der Temperatur- Informationen und zum automatisierten Durchführen eines entsprechenden Ladevorgangs .
Dieser Weiterentwicklung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Temperatur ein wesentlicher Faktor für die Alterung eines des Energiespeichers darstellen kann. Insbesondere spielt die Temperatur während des Ladeprozesses eine wichtige Rolle. So kann es beispielsweise bei zu niedrigen Temperaturen in Lithium-Zellen zu einem sogenannten Lithium-Plating bei zu großen Ladeströmen kommen. Aus dem Stand der Technik ist be- kannt, dass Temperaturinformationen über Sensoren am Ladegerät oder der Batterie gewonnen werden. Demgegenüber hat die vorgeschlagene Erfindung den Vorteil, dass Temperaturinformationen über entsprechende Dienstleister nicht nur tagesaktuell, sondern auch über einen längeren Zeitraum lieferbar sind. Dies erlaubt die Berechnung einer besonders guten weil vorausschauenden Ladestrategie unter Berücksichtigung der empfangenen Temperaturinformationen für einen zukünftigen Zeitraum zur Einstellung des Ladezustandes der Batterie innerhalb dieses Zeitraums.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung, welche sich wiederum durch eine besondere eigene Erfindungshöhe auszeichnet und eine besonders gute Kostenkontrolle während des Ladevorgangs erlaubt, weist das Ladegerät eine Recheneinheit und eine Schnittstelle auf zum Empfangen von Informationen über mindestens einen Stromversorger, insbesondere bezüglich Stromkosten, einer Netzauslastung und/oder Energieerzeugungsarten, insbesondere über eine Internetverbindung, ein Stromversorgungsnetz, Funk und/oder GPS, wobei das Ladegerät eingerich- tet ist zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs und/oder zum Auswählen des Stromversorgers anhand einer in der Recheneinheit implementierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der empfangenen Informationen, wobei das Ladegerät ferner eingerichtet ist zum automatisierten Durchführen eines entsprechenden Ladevorgangs. Hierbei hat die Recheneinheit insbesondere die Funktionalität eines sogenannten Least-Cost- Routers, mit dem sich immer, vorteilhafterweise auch während des Ladevorgangs, der günstigste Stromversorger ermitteln und einstellen lässt. Durch eine solche in der Recheneinheit des Ladegeräts implementierte Ladestrategie hat ein derartiges Ladegerät über bekannte Ladegeräte, welche über eine Timereinstellung einen günstigen Nachtstromtarif ausnutzen können, den Vorteil einer größeren Flexibilität und Automatisierbar- keit, da zu jedem beliebigen Zeitpunkt automatisch der günstigste Stromtarif verschiedener Stromversorger auswählbar ist .
Durch ein automatisiertes Auswählen eines Stromversorgers, welcher regenerativ gewonnene Energie bereitstellt, lassen sich zudem ökologische Zielsetzungen realisieren, indem beispielsweise automatisch Strom von solchen Stromanbietern bezogen wird, welche zu einem gegebenen Zeitpunkt aus erneuerbaren Energiequellen erzeugten Strom zur Verfügung stellen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Ladestrategie, ist diese auch dazu eingerichtet, über die Schnittstelle empfangene Schaltbefehle des Stromversorgers zu verarbeiten, welche die Auslastung des Stromnetzes oder einen Wechsel in einen günstigeren Tarif signalisieren.
Zu diesem Zweck weist ein solches Ladegerät vorteilhafterweise eine Bedienerschnittstelle auf, über die sich eine entsprechende Ladestrategie einstellen oder auswählen lässt, beispielsweise durch Auswählen einer besonders kostengünsti- gen oder umweltschonenden vorprogrammierten Strategie. Ein solches Einstellen einer Ladestrategie, soweit sie nicht bereits fest implementiert ist, ist vorteilhafterweise auch ü- ber eine Internetverbindung, Funk oder eine andere drahtlose oder kabelgebundene Schnittstelle durchführbar.
Es ergibt sich somit für den Kunden der Vorteil, den Energiespeicher immer unter ökologischen und/oder wirtschaftlich optimierten Bedingungen aufzuladen.
In einer Weiterentwicklung enthält das Ladegerät eine Recheneinheit, die eingerichtet ist zum Durchführen einer Auslastungsanalyse eines Stromversorgernetzes, insbesondere anhand einer Analyse einer Netzspannung und einer Netzfrequenz im Stromversorgernetz, und zum Berechnen eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs anhand einer programmierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der Auslastungsanalyse, und ferner eingerichtet ist zum automatisierten Durchführen eines entsprechenden Ladevorgangs. Eine solche interne Auslastungsana- lyse kann beispielsweise auf einer Fast-Fourier-
Transformation (FFT) beruhen, indem der Spannungsverlauf im Versorgungsnetz analysiert wird und bei auftreten von Nebenfrequenzen das Netz als mehr oder weniger stark ausgelastet bewertet wird. Dies erlaubt zum einen eine Reduzierung der Netzauslastung eines Stromversorgernetzes zu Spitzenlastzeiten oder allgemein zu einer zeitlichen Vergleichmäßigung einer solchen Netzauslastung. Außerdem lassen sich hierdurch Stromkosten einsparen durch ein Aufladen der Batterie bei einer besonderen geringen Netzauslastung, welche häufig auch kostenreduziert ist, wie beispielsweise während der Nacht bei einem sogenannten Nachtstromladen.
Stromkosten lassen sich insbesondere auch mit Hilfe einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Ladegeräts einspa- ren, welche vorsieht, dass das Ladegerät eingerichtet ist zum Absenden eines Identifikationscodes an einen Stromversorger und/oder Hersteller, insbesondere über ein Stromversorgungsnetz, Funk oder Internet. Dadurch ist beispielsweise ein E- lektroauto als ein solches für einen Stromanbieter identifizierbar, so dass auf diese Weise gegebenenfalls ein reduzierter Stromtarif erzielbar ist. Dies ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn auf diese Weise eine günstigere Besteuerung erzielt werden kann.
Das Absenden des Identifikationscodes eignet sich auch zur Identifizierung des Ladegerätes und gegebenenfalls von an das Ladegerät angeschlossener Energiespeichern oder eines mit dem Ladegerät verbundenen Elektrofahrzeugs sowie von in einem solchen Elektrofahrzeug enthaltenen Geräten oder anderen
Verbrauchern, welche direkt oder über den Energiespeicher an das Ladegerät angeschlossen sind, gegenüber einem Hersteller oder Netzversorger . Eine solche Identifizierung ist insbesondere notwendig für eine Legitimierung, insbesondere im Bezug auf ein Empfangen von Informationen oder Daten, wie beispielsweise Firmwareupdates eines Herstellers eines solchen Ladegerätes, Energiespeichers oder Elektrofahrzeugs .
In einer Weiterentwicklung mit einer besonderen eigenen Er- findungshöhe weist das Ladegerät eine Recheneinheit und eine Schnittstelle auf zum Empfangen und automatisierten Abarbeiten eines Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung der Recheneinheit, insbesondere über eine Internetverbindung oder ein Stromversorgungsnetz. Auf dieser Weise kann über die Internetverbindung oder das Stromversorgungsnetz insbesondere eine Firmware des Ladegeräts geändert oder aktualisiert werden, ohne dass weitere Datenträger, Laufwerke oder Rechner benötigt werden. Dabei ist die Recheneinheit so eingerichtet, dass eine solcher Vorgang entweder vollständig automatisiert oder durch eine Aktivierung eines Benutzers, etwa über eine Update-Taste oder eine Menueführung an einer Eingabeschnittstelle, durchführbar ist. Dabei wird nach einer Identifikation des Ladegerätes, beispielsweise über das Versorgungsnetz, neue Firmware beispielsweise über das Versorgungsnetz auf das Ladegerät übertragen. Anschließend führt das Ladegerät eine Aktualisierung seiner Programmierung durch und startet sich zu einem geeig- neten Zeitpunkt neu. Dadurch ergibt sich für den Hersteller insbesondere die Möglichkeit, eine große Anzahl solcher Ladegeräte einer Serie oder Produktcharge mit aktueller Firmware zentral, beispielsweise über ein Stromversorgungsnetz, zu versorgen und dadurch die aktuellsten Funktionen oder Updates dem Kunden zur Verfügung zu stellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet das Ladegerät eine Recheneinheit mit einer Schnittstelle für einen Datenaustausch mit dem Energiespeicher, insbesondere für eine Übertragung eines Programmcodes auf den Energiespeicher zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung des Energiespeichers und/oder zum Empfang von Daten von dem Energiespeicher, insbesondere Fehlermeldungen, Wartungs- und/oder Reparaturanforderungen, wobei das Ladegerät ferner eine
Schnittstelle aufweist für einen Datenaustausch über das Internet, ein Stromversorgungsnetz und/oder über Funk, insbesondere mit einem Hersteller, einer Werkstatt und/oder einem Stromversorger . Diese Ausführungsform des Ladegerätes hat zum einen die Eignung über das Internet, das Stromversorgungsnetz und/oder ü- ber Funk empfangene Daten, insbesondere Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung des Energiespeichers, an diesen weiterzuleiten. Dies erlaubt insbesondere ein Aktualisieren einer Firmware des Energiespeichers durch den Hersteller mit allen Vorteilen, die weiter oben im Zusammenhang mit einer entsprechenden Programmierung des Ladegeräts beschrieben wurden. In einem solchen Vorgang wird nach einer Identifikation des Energiespeichers beim Hersteller neue Firmware durch das Ladegerät übertragen, wobei das Ladegerät die entsprechenden Daten zwischen dem Hersteller und dem Energiespeicher austauscht, beispielsweise über das Versorgungsnetz. Nach dem Empfang der Firmware kann eine ent- sprechend eingerichtete Batterie eine Aktualisierung und einen anschließenden Neustart durchführen.
Dieser Datenaustausch zwischen Energiespeicher und Hersteller über das Ladegerät eröffnet dem Hersteller außerdem die Mög- lichkeit, eine große Anzahl von Energiespeichern einer Serie oder Produktcharge mit aktueller Firmware zentral über ein Stromversorgungsnetz zu versorgen und dadurch die aktuellsten Funktionen oder Updates dem Kunden zur Verfügung zu stellen. Ferner besteht die Möglichkeit der Datenübertragung von dem Energiespeicher auf das Ladegerät zur Übergabe der Ladeparameter an das Ladegerät und/oder von diesem beispielsweise an den Hersteller etwa über das Stromversorgungsnetz. Auf diese Weise können beispielsweise Fehlercodes oder eine Anforderung zum Austausch des Energiespeichers zentral von einem Herstel- ler oder einer Serviceeinrichtung verarbeitet werden. Somit ist es beispielsweise möglich, dem Benutzer des Energiespeichers einen rechtzeitigen Austausch des Energiespeichers anzubieten, falls dieser über das Ladegerät einen bevorstehenden Ausfall gemeldet hat.
Eine weiterer Vorteil eines solchen bidirektionalen Datenaus- tauschs zwischen Ladegerät und Energiespeicher ist die Möglichkeit des Empfangens eines Startsignals ausgehend von dem Energiespeicher durch das Ladegerät, wodurch insbesondere, entsprechen der Beschreibung weiter oben, ein Ladevorgang durch das Ladegerät auslösbar ist.
Hinzu kommt die Übertragbarkeit von Ladeparametern von dem Energiespeicher auf das Ladegerät, durch welche das Ladegerät konfigurierbar ist. Solche Ladeparameter können technische Merkmale des Energiespeichers beinhalten, wie etwa eine Ladekapazität oder Unter- und Obergrenzen für zulässige Ladeleistungen oder Ladeströme.
In einer Weiterentwicklung des Ladegeräts beinhaltet das Ladegerät eine Recheneinheit mit einer Schnittstelle für einen Datenaustausch mit einer an das Ladegerät angeschlossenen Vorrichtung, insbesondere einem Elektrofahrzeug, insbesondere für eine Übertragung eines Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung der Vorrichtung und/oder zum Empfang von Daten von der Vorrichtung, insbesondere Fehlermeldungen, Betriebsinformationen, Wartungs- und/oder Reparaturanforderungen, wobei das Ladegerät ferner eine Schnitt- stelle aufweist für einen Datenaustausch über das Internet, ein Stromversorgungsnetz und/oder über Funk, insbesondere mit einem Hersteller, einer Werkstatt und/oder einem Stromversor- ger . Die ausgetauschten Daten kann es sich insbesondere im Fall, dass es sich bei der Vorrichtung um ein Elektrofahrzeug handelt, können einen Rückruf des Fahrzeugs in eine Werkstatt beinhalten, welche von dem Hersteller oder eine Werksatt an das Fahrzeug über das Ladegerät übertragbar sind, oder auch eine Bewerbung von Produkten oder Dienstleistungen. Ferner können vom Fahrzeug Informationen wie Fahrstrecken, Ausfälle usw. an den Hersteller oder eine Werksatt weitergeleitet werden. Außerdem kann auf diese Weise insbesondere die Programmierung eines On-Board-Navigators des Fahrzeugs aktualisiert werden, oder die einer anderer Steuereinheit des Fahrzeugs, wobei sich wiederum die weiter oben genannten Vorteile einer solchen Programmierung über das Ladegerät ergeben. Die genannte Schnittstelle für den Datenaustausch mit der an das Ladegerät angeschlossenen Vorrichtung kann insbesondere auch den Energiespeicher mit einschließen, d.h. dass also die Vorrichtung mit dem Ladegerät über den Energiespeicher zum Datenaustausch verbunden ist. Alternativ kann die genannte Schnittstelle auch durch eine direkte Verbindung zwischen Ladegerät und der betreffenden Vorrichtung realisiert sein, beispielsweise durch zusätzliche Anschlüsse und Kabel oder durch eine kabellose Schnittstelle. Des weiteren sieht die Erfindung ein Verfahren vor zum
Betreiben eines Ladegeräts für einen Energiespeicher, beispielsweise für einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Energiespeicher, insbesondere für eine Lithium-Ionen- Batterie in einem Elektrofahrzeug, wobei das Ladegerät in ei- nen Volllademodus oder einen Parklademodus geschaltet wird, wobei im Volllademodus durch das Ladegerät ein Vollladezustand und im Parklademodus ein Parkladezustand des Energiespeichers hergestellt wird, wobei der Parkladezustand einem reduzierten Ladezustand des Energiespeichers entspricht, wie weiter oben beschrieben wurde. Durch das Einstellen des Parkladezustandes mit einem im Vergleich zum Vollladezustand reduzierten Ladezustand während eines Zeitraums, in dem der E- nergiespeicher nicht aktiv eingesetzt wird, wird dessen Lebensdauer durch reduzierte kalendarische Alterung verlängert.
In einer besonders einfach durchzuführenden Ausführungsform des Verfahrens, wird das Ladegerät standardmäßig im Volllademodus und über Betätigen einer Parktaste (z.B. beim längeren Parken an einem Flughafen) im Parklademodus betrieben. In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens, welches insbesondere eine besonders gute Kostenkontrolle des Ladevorgangs, die Berücksichtigung von Umweltas- pekten, eine Programmierung eines zukünftigen Ladevorgangs auch unter Berücksichtigung externer Temperaturinformationen erlaubt, wird der Ladevorgang mit einem Ladegerät hier vorgeschlagener Art durchgeführt. Schließlich sieht die Erfindung ein Elektrofahrzeug vor mit einem Ladegerät hier vorgeschlagener Art vor, wobei das Ladegerät entweder im Elektrofahrzeug als ein sogenannter On- Board-Charger integriert ist oder als ein stationäres Ladegerät ausgestaltet ist. Ein solches Elektrofahrzeug hat den Vorteil, dass ein in einem solchen Elektrofahrzeug enthaltener elektrochemischer und/oder elektrostatischer Energiespeichers besonders einfach in einen Parkladezustand versetzbar ist, so dass die Lebensdauer dieses Energiespeichers auf diese Weise besonders effektiv verlängerbar ist. Dies führt zu einer verbesserten Performance des Elektrofahrzeugs sowie zu einer erheblichen Reduktion von Kosten durch deutlich verlängerte Wechselintervalle des Energiespeichers.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Ladegerät mit einer Parktaste, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs ausgestattet mit einem Ladegerät.
In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Ladegerät hier vorgeschlagener Art dargestellt. Das Ladegerät 1 ist angeschlossen an einen Energiespeicher 2. Der Energiespeicher 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Lithium-Ionen-Batterie, es könnte sich bei dem Energiespeicher aber genauso gut z.B. um eine Blei-Säure-Batterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie handeln. Das Ladegerät 1 weist eine Schaltung 3 auf, mit der das Ladegerät 1 in einen Volllademodus oder einen Parklademodus eingestellt werden kann. Das Ladegerät ist eingerichtet, im Volllademodus einen Vollladezustand des Energiespeichers 1 herzustellen. Im Parklademodus ist das Ladegerät 1 eingerich- tet, einen Parkladezustand des Energiespeichers 1 herzustellen, wobei sich der Parkladezustand durch eine reduzierte gespeicherte Energiemenge im Energiespeicher (im Vergleich zu einer maximal im Energiespeicher speicherbaren Energiemenge) auszeichnet. Das dargestellte Ladegerät ist standardmäßig auf den Volllademodus eingestellt. Das Ladegerät 1 weist eine
Parktaste 4 auf zum Aktivieren des Parklademodus. Das Ladegerät 1 ist ferner eingerichtet zum Weiterleiten einer den E- nergiespeicher 2 entnommenen Energie. Zu diesem Zweck umfasst das Ladegerät 1 ein Modul 5 zum Rückspeisen der dem Energie- Speicher entnommenen Energie in ein Stromversorgungsnetz 6. Bei einer solchen Rückspeisung wird durch das Modul, welches als Wechselrichtermodul ausgestaltet ist, eine vom Energiespeicher aufgenommene Spannung in eine mit einer Wechselspannung des Stromversorgernetzes synchronisierte Wechselspannung umgewandelt.
Zum Aufladen des Energiespeichers 2 wird das Ladegerät 1 zunächst mit dem Energiespeicher 2 und dem Stromversorgungsnetz 6 verbunden. Standardmäßig wird auf diese Weise der Energie- Speicher 2 vollständig aufgeladen bis zu einer maximal im E- nergiespeicher speicherbaren Energiemenge. Durch Betätigen der Parktaste 4 wird das Ladegerät vom Volllademodus in den Parklademodus umgeschaltet. In dem Parklademodus wird der E- nergiespeicher 2 in den Parkladezustand mit der reduzierten gespeicherten Energiemenge versetzt. Die reduzierte Energiemenge entspricht in diesem Beispiel etwa 60% der maximal speicherbaren Energiemenge. Ein solcher reduzierter Ladezustand eignet sich besonders gut um die Lebensdauer von Li- thium-Ionen-Batterien zu verlängern.
Befindet sich der Energiespeicher 2 in einem momentanen Ladezustand mit einer momentan gespeicherten Energiemenge, die größer ist als die zum Parkladezustand gehörige reduzierte Energiemenge und befindet sich das Ladegerät im Parklademodus, so wird dem Energiespeicher durch das Ladegerät eine entsprechende Energiemenge entnommen bis der Parkladezustand des Energiespeichers erreicht ist. Die entnommene Energie wird über das Modul 5 in das Stromversorgungsnetz 6 zurückge- speist.
In Fig. 2 ist ein Elektrofahrzeug 7 schematisch dargestellt mit einem Ladegerät 1 hier vorgeschlagener Art und einem E- nergiespeicher 2. Das Ladegerät ist mit einem Stromversor- gungsnetz 6 zum Aufladen des Energiespeichers 2 verbunden.
Wie im vorangehenden Beispiel umfasst auch dieses Ladegerät 1 eine Parktaste 4, mit der sich das Ladegerät über die Schaltung 3 in einen Parklademodus versetzen lässt. Die Parktaste 4 ist vorteilhafterweise im Fahrerraum des Elektrofahrzeugs 7 angeordnet. Das Ladegerät eingerichtet ist, in einem Volllademodus einen Vollladezustand des Energiespeichers 2 herzustellen und im Parklademodus einen Parkladezustand des Energiespeichers 2 herzustellen mit einer reduzierten gespeicherten Energiemenge. Das Ladegerät 1 ist standardmäßig im VoIl- lademodus eingestellt und wird durch Betätigen der Parktaste 4 in den Parklademodus geschaltet.
Befindet sich das Ladegerät 1 im Parklademodus und befindet sich der Energiespeicher 2 in einem momentanen Ladezustand mit einer gespeicherten Energiemenge größer als die zum Parkladezustand gehörige reduzierte Energiemenge, so wird nach Aktivierung des Ladegeräts dem Energiespeicher 2 durch das Ladegerät 1 so viel Energie entnommen, bis der Parkladezu- stand des Energiespeichers 2 eingestellt ist, also bis die reduzierte Energiemenge erreicht ist. Ist das Fahrzeug, wie in Fig. 2 dargestellt, abgestellt und das Ladegerät 1 mit dem Stromversorgungsnetz 6 verbunden, so wird die entnommene E- nergie über ein Modul 5 in das Stromversorgungsnetz 6 zurück- gespeist. Alternativ kann diese dem Energiespeicher 2 entnommene Energie auch an Verbraucher weitergegeben werden, welche an die Energiespeicher angeschlossen sind (hier nicht dargestellt) . Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn das Fahrzeug nicht an ein Stromversorgungsnetz 6 angeschlossen ist, also insbesondere während einer Fahrt.
Das Ladegerät 1 weist eine erste Schnittstelle 8 auf zum Empfangen und Auswerten eines an das Ladegerät gesendeten Aktivierungssignals für ein Herstellen des Vollladezustands oder des Parkladezustands des Energiespeichers 2. Befindet sich also der Energiespeicher 2 in dem abgestellten Elektrofahr- zeug 7 in einem Parkzustand und wird ein entsprechendes Aktivierungssignal von einem Anwender gesendet und vom Ladegerät 1 über die erste Schnittstelle 8 empfangen, so stellt das La- degerät 2 automatisch den Vollladezustand des Energiespeichers 2 her. Auf diese Weise wird der Energiespeicher während eines Parkens des Elektrofahrzeugs 7 durch den Parkladezustand weitgehend geschont und rechtzeitig vor einer geplanten Fahrt der Energiespeicher 2 vollständig aufgeladen (Volllade- zustand wird eingestellt) , um auf diese Weise eine maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs 7 zu erreichen. Dieses Aktivierungssignal wird in dem hier dargestellten Beispiel über eine SMS von einem Mobilfunktelefon auf das Ladegerät 2 übertragen. Alternativ kann über die erste Schnittstelle 8 bei- spielsweise auch per Funk eine Verbindung zum Internet hergestellt werden, so dass über das Internet ein entsprechendes Aktivierungssignal an das Ladegerät 1 geschickt werden kann. Das Ladegerät ist ferner eingerichtet zum Durchführen eines Ladevorgangs mit einem Zielzeitpunkt und einem Zielladezustand, wobei das Ladegerät 1 eine Recheneinheit 9 aufweist zum Berechnen eines Startzeitpunkts des Ladevorgangs und des Zielladezustands anhand eines aktuellen Ladezustands des E- nergiespeichers 2, einer verfügbaren Ladeleistung des Stromversorgungsnetzes 6, des Zielzeitpunktes sowie eines geplanten Energieverbrauchs, wobei das Ladegerät 1 ferner eine Eingabeschnittstelle 10 aufweist zur Eingabe des Zielzeitpunkts und des geplanten Energieverbrauchs. Ist zu einem zukünftigen Zeitpunkt, dem Zielzeitpunkt, eine Fahrt mit dem Elektrofahr- zeug 7 geplant, so lässt sich der Zielzeitpunkt über die Eingabeschnittstelle 10 eingeben. Vorteilhafterweise geschieht dies in einem Format mit einer Uhrzeit und einem Datum. Ferner wird über diese Schnittstelle eine geplante Fahrtlänge in Kilometern eingegeben. Die Recheneinheit ist so programmiert, dass aus diesen Eingaben der Startzeitpunkt des Ladevorgangs und der Zielladezustands anhand des aktuellen Ladezustands des Energiespeichers 2 und der verfügbaren Ladeleistung des Stromversorgungsnetzes 6 berechnet werden. In der Zeit bis zum Startzeitpunkt dieses Ladevorgangs wird der Energiespeicher 2 automatisch in den Parkladezustand versetzt, um die Lebensdauer des Energiespeichers 2 möglichst zu verlängern.
Erst zum Startzeitpunkt des Fahrzeugs wird der Energiespei- eher 2 durch das Ladegerät in einen Ladezustand mit einer dem Zielladezustand entsprechenden gespeicherten Energiemenge versetzt, wobei diese Energiemenge so berechnet ist, dass sie für die Fahrt der eingegebenen Weglänge ausreicht, wobei der Startzeitpunkt des Ladevorgangs anhand der Vorgaben für die Fahrstrecke, verfügbare Ladeleistung usw. berechnet worden ist. Alternativ können der Zielzeitpunkt und der geplante E- nergieverbrauch auch per SMS oder über das Internet mittels der ersten Schnittstelle 8 eingegeben werden.
Das Ladegerät 1 ist ferner eingerichtet zum Empfangen von Temperaturinformationen über die erste Schnittstelle 8 von einem speziellen Dienstleister für Wetter- und Temperaturinformationen. Genauso gut könnte der Empfang über eine weitere Schnittstelle realisiert werden, welche für den Empfang von Wetter- und Temperaturinformationen eingerichtet ist. Beispielsweise könnten diese Informationen auch über eine zweite Schnittstelle 8' empfangen werden, welche mit dem Stromversorgungsnetz verbunden ist, falls diese Informationen über das Stromversorgungsnetz angeboten werden. Des Weiteren weist das Ladegerät 2 Temperatursensoren 10 auf zum Messen einer Umgebungstemperatur. Ebenso weist der Energiespeicher 2 Temperatursensoren 11 auf zum Messen einer Temperatur des Energiespeichers 2. Die mit dem Temperatursensor 11 gemessenen Temperaturinformationen werden von dem Energiespeicher 2 mittels eines Kabels 12 auf das Ladegerät 1 übertragen. Alternativ kann diese Übertragung auch drahtlos erfolgen mittels eines entsprechenden Senders in dem Energiespeicher 2 und einem Empfänger in dem Ladegerät 1 geschehen. Die Recheneinheit 9 ist eingerichtet zur Verarbeitung dieser Temperaturinformationen von dem Temperatursensor 11 im Energiespeicher 2, den Temperaturinformationen des Temperatursensors 10 im Ladegerät 1 sowie der über die erste Schnittstelle 8 empfangenen Temperatur- und Wetterinformationen. Die von dem Dienstleister empfangenen Temperaturinformationen können alternativ auch aus dem Versorgungsnetz 6 oder über Funk oder GPS über spezielle Wetterdienste empfangen werden. Dabei können diese empfangenen Temperaturinformationen tagesaktuell oder auch für einen längeren Zeitraum in Form einer Wettervorhersage vorliegen. Zu diesem Zweck ist die Recheneinheit eingerichtet zum Extrahieren der Temperaturinformationen aus den Wetterinformationen. Anhand eines auf diese Weise erstellten zukünftigen Temperaturverlaufs passt die Recheneinheit einen Lade- ström zeitlich so an, dass eine temperaturbedingte Alterung möglichst verringert wird. So kann insbesondere bei tiefen Temperaturen ein Lithiumplating und dadurch die Reduzierung der Batterielebensdauer und bei hohen Temperaturen eine schnelle Alterung verhindert werden.
Die Recheneinheit 9 ist ferner eingerichtet zum Verarbeiten von Informationen über mindestens einen Stromversorger, insbesondere bezüglich Stromkosten, einer Netzauslastung
und/oder Energieerzeugungsarten und zum Berechnen eines zeit- liehen Ladeleistungsverlaufs und/oder zum Auswählen des
Stromversorgers anhand einer in der Recheneinheit 9 implementierten Ladestrategie unter Berücksichtigung der empfangenen Informationen. Dabei werden die Informationen über das Versorgungsnetz 6 empfangen über die zweite Schnittstelle 8'. Sie könnten prinzipiell aber genauso gut über die Schnittstelle 8 über Funk, das Internet und/oder GPS empfangen werden. Ist der Benutzer beispielsweise interessiert an einer Reduktion von Energiekosten, so stellt er eine Ladestrategie ein, mittels der der zeitliche Ladungsleistungsverlauf so op- timiert wird, dass eine möglichst große Energiemenge von einem Stromanbieter mit einem möglichst kostengünstigen Stromtarif bezogen wird. Damit übernimmt die Recheneinheit also die Funktion eines Least-Cost-Routers, in dem Tarifinformati- onen verschiedener Stromanbieter verglichen werden und der günstigste ausgewählt wird. Solche TarifInformationen mit dazugehörigen Schaltzeiten der Stromanbieter werden tagesaktuell über das Stromversorgungsnetz bezogen. Dabei ist die Recheneinheit so programmiert, das auch während eines Ladevorgangs zu einem kostengünstigsten Stromanbieter mit automati- scher Anmeldung bei diesem gewechselt werden kann. Ist der Benutzer an einer Verwendung von möglichst umweltschonend erzeugter Energie interessiert, so wählt er eine Ladestrategie mittels der Recheneinheit derart so aus, dass eine möglichst große Energiemenge von erneuerbaren Energiequellen bezogen wird, wobei die entsprechenden Informationen ebenfalls tagesaktuell empfangen werden können. Bei der Berechnung eines zeitlichen Ladeleistungsverlaufs werden ebenso auch Informationen über die Netzauslastung der Stromanbieter ausgewertet. Auf diese Weise kann insbesondere bei Spitzenlastzeiten eine Vergleichmäßigung einer Netzauslastung erzielt werden, so dass das Elektrofahrzeug als Spitzenlastpuffer für Kraftwerke eingesetzt werden kann, und die Kosten zum Aufladen des Energiespeichers 2 reduziert werden (Nachtstromladen) .
Falls keine Informationen zur Netzauslastung vorliegen, ist die Recheneinheit eingerichtet anhand einer Auswertung einer Netzspannung und einer Netzfrequenz im Stromversorgungsnetz 6 durch eine interne Analyse (z.B. basierend auf einer Fast- Fourier-Transformation, kurz FFT) die Netzauslastung selbst zu bestimmen und eine solche Auslastungsanalyse für die Berechnung eines optimalen Ladeleistungsverlaufs zu verwenden. Zu diesem Zweck wird insbesondere die Fourier-Transformierte der Netzspannung berechnet. Anhand des Vorhandenseins von An- teilen der Fourier-Transformierten der Netzspannung, welche zu einer von einer Sollfrequenz abweichenden Frequenz gehören, wird die Netzauslastung bemessen. Werden auf diese Weise Anteile der Netzspannung gemessen, die von einer Sollfrequenz der Netzspannung um mehr als ein vorgegebener maximaler
Schwellwert abweichen, wird ein Ladevorgang unterbrochen bzw. auf einen späteren Zeitpunkt verschoben. Auf diese Weise wird ein Ladeleistungsverlauf an die Auslastung des Stromversorgungsnetzes angepasst und Spitzenauslastungen reduziert. Als maximaler Schwellwert sind in diesem Ausführungsbeispiel 10Hz fest vorgegeben. Genauso gut kann aber auch ein größerer oder kleinerer Schwellwert vorgegeben sein.
Ferner ist im Ladegerät eine Einrichtung integriert zum Ab- senden eines Identifikationscodes an einen Stromversorger und einen Hersteller über die zweite Schnittstelle 8' und das Stromversorgungsnetz 6. Vor oder während Ladevorgangs wird auf diese Weise ein entsprechender Identifikationscode abgeschickt, so das ein Stromanbieter das Elektrofahrzeug als ein solches identifiziert und gegebenenfalls einen reduzierter Stromtarif berechnet. Desweiteren ist eine solche Identifizierung notwendig, um eine günstigere Besteuerung für Elekt- rofahrzeuge zu erzielen. Die Recheneinheit 9 ist eingerichtet zum Abarbeiten eines
Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung der Recheneinheit 9, insbesondere einer Firmware der Recheneinheit 9. Ein entsprechender Empfang eines solchen Programmcodes über das Stromversorgungsnetz 6 und die zweite Schnittstelle 8 wird entweder durch den Benutzer 6 über eine Benutzerschnittstelle 10 aktiviert oder geschieht automatisiert durch das Ladegerät. Dabei nimmt die Recheneinheit nach automatisiertem Absenden eines Identifkationscodes über das Stromversorgungsnetz neue Firmwaredaten über das Stromversor- gungsnetz entgegen, führt eine Aktualisierung durch und startet zu einem geeigneten Zeitpunkt neu. Alternativ kann die Aktualisierung der Firmware manuell durch einen Anwender ausgelöst werden über die Benutzerschnittstelle 10 mittels einer Update-Taste oder einer Menüführung. Möglich ist ein solcher Update auch mittels eines externen Computers, welcher beispielsweise über eine Funkverbindung über die erste Schnittstelle 8 oder kabelgebunden mit dem Ladegerät 1 verbunden wird. Die Recheneinheit 9 ist außerdem für einen Datenaustausch mit dem Energiespeicher 2 über die Verbindung 12 eingerichtet. Auf diese Weise werden Programmcodes auf den Energiespeicher 2 übertragen, um etwa eine Aktualisierung der Firmware des Energiespeichers 2 vorzunehmen. Außerdem werden über diese Verbindung 12 Daten von dem Energiespeicher, insbesondere Fehlermeldungen, Wartungs- und/oder Reparaturanforderungen empfangen. Alternativ zur kabelgebundenen Schnittstelle 12 ist aber genauso gut eine kabellose Verbindung zwischen dem Energiespeicher 2 und dem Ladegerät 1 möglich, etwa über
Funk. Die vom Energiespeicher 2 empfangenen Daten werden anschließend über die Schnittstelle 8' über das Stromversorgungsnetz an einen Hersteller des Energiespeichers 2 weitergeleitet .
Außerdem wird ein Startsignal für einen Ladevorgang, welches ein Benutzer an den Energiespeicher gesendet hat, von dem E- nergiespeicher an das Ladegerät weitergeleitet, wodurch ein Ladevorgang des Energiespeichers durch das Ladegerät ausge- löst wird.
Des Weiteren werden Ladeparameter von dem Energiespeicher auf das Ladegerät übertragen, durch welche das Ladegerät konfiguriert wird. Diese Ladeparameter beinhalten technische Merkma- Ie des Energiespeichers, wie etwa eine Ladekapazität oder Unter- und Obergrenzen für zulässige Ladeleistungen oder Ladeströme. Auf diese Weise ist das Ladegerät zu jedem Zeitpunkt genau auf den Energiespeicher abgestimmt. Ferner ist Ladegerät 1 mit der Recheneinheit 9 über die erste Schnittstelle 8 per Funk zum Datenaustausch mit einem Steuergerät 13 verbunden, welches ebenfalls eine entsprechende Schnittstelle 14 aufweist. Über diese Verbindung werden beispielsweise Programmcodes zum Ändern oder Aktualisieren einer Programmierung des Steuergerätes 13 übertragen, so dass Updates einer Firmware des Steuergerätes 13 durchgeführt werden können. Außerdem werden über diese Verbindung Daten von der Steuereinheit 13 and das Ladegerät 1 gesendet, insbesondere Fehlermeldungen, Betriebsinformationen, Wartungs- und/oder
Reparaturanforderungen. Über die Schnittstelle 8' werden diese Daten über das Stromversorgungsnetz 6 an einen Hersteller des Steuergerätes 13 oder einer Werkstatt weitergesendet. Neben dem Steuergerät 13 können auch weitere Steuergeräte oder andere Energieverbraucher im Elektrofahrzeug 7 an das Ladegerät kabellos oder kabelgebunden angeschlossen sein für einen solchen Datenaustausch. Auf diese Weise kann insbesondere eine Aktualisierung einer Software eines On-Board- Navigationssystems durchgeführt werden.
Außerdem wird ein Startsignal für einen Ladevorgang, welches auf dieses Steuergerät übertragen wurde, von dem Steuergerät an das Ladegerät weitergeleitet, wodurch ein Ladevorgang des Energiespeichers durch das Ladegerät ausgelöst wird.
Next Patent: DEVICE FOR PRESSING A TRANSFER ELEMENT