用于电能交换的方法、处理单元和车辆技术

本发明专利技术涉及用于在车辆运营商(2)的车辆(1)内的能量存储器(7)与电能用户(EA)之间交换电能(E)的方法，其中，能量存储器(7)被构造成持久存储电能(E)，并且能量存储器(7)与电能用户(EA)之间能够构成电连接，以便交换电能(E)。根据本发明专利技术设置的是，朝向第一电能传输方向(R1)进行从电能用户(EA)至车辆(1)的能量存储器(7)的电能(E)交换，或者朝向第二电能传输方向(R2)进行从车辆(1)的能量存储器(7)至电能用户(EA)的电能(E)交换，以便通过车辆运营商(2)引起电能服务工作(DL)，其中，电能的交换取决于由车辆运营商(2)规定的针对电能服务工作(DL)的电能价格来进行，其中，电能价格取决于至少一个能量存储器(7)的存储器状态来获知。知。知。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电能交换的方法、处理单元和车辆


[0001]本专利技术涉及用于在车辆、尤其是商用车辆内的至少一个能量存储器与车辆外部的电能用户之间交换电能的方法、处理单元和具有用于执行方法的这种处理单元的车辆。

技术介绍

[0002]车辆、尤其是商用车辆经由布置在车道上方的固定不动的架空线路供电是已知的。在此，架空线路是电能网络的一部分，在电能网络中，经由电网配电器提供具有特定的电网电压和特定的电网频率的电能。车辆可以经由能量提取器滑动地与架空线路耦接，以便从电能网络提取电能。例如当车辆中的能量存储器需要得到保护或能量存储器的充电状态过低时，可以向车辆的电驱动装置供应该电能。这方面在DE 10 2016 208 878A1、DE 10 2018 206 957A1或DE 10 2004 028 243A1中示例性示出。此外，可以进行对能量存储器的充电，以便度过无架空线路的路段。另外已知的是，电运行的车辆内的能量存储器经由与电能网络相连的充电站被充电，或者通过与其他车辆例如经由充电电缆实现直接的电连接被充电。
[0003]当借助架空线路或经由充电站给车辆供电时存在的问题是，电能网络的电网电压以及电网频率应当保持稳定，以避免供电崩溃，进而确保为所有耦联的车辆持续供电。这应当与经由架空线路从电能网获取电能的车辆的数量无关。然而，与架空线路耦联并从中获取电能的车辆越多，例如电网频率下降得越多，由此电能网络可能在特定的时间点过载并且也有可能至少暂时失灵。
[0004]这个问题是由于电网配电器当前没有设计用于为增加的功率需求提供足够的电能造成的。如果电动汽车全面普及，电网配电器的设计将因此变得至关重要，以便能够为高负荷提供足够的电能。如果想象一种高速公路停车场，其上安装多个快速充电桩的，以便最初只为乘用车辆充电，当商用车辆突然也要充电时，现有电网配电器中很快就会出现问题。当许多车辆同时充电时，这尤其是成问题的。这相应也会反映在经由架空线路给车辆充电上。供电时的另一个问题是，可再生电能的供应日益不稳定，这主要影响通过其为架空线路提供电能的配电网。
[0005]为了应对这些缺点，针对在矿山中的应用，在US 2011/0094841 A1或US 2015/0090554 A1中设置的是，将采矿车制动时生成的制动能量直接经由架空线路馈送至矿山内部的电能网络中，由此可以至少暂时补偿该电能网络的高负荷。在此不利的是，只有在车辆制动足够时才可能补偿电网负荷。
[0006]此外，在DE 11 2012 005 255 T5描述了，当另一辆采矿车恰好需要电能时，则有针对性地命令一辆采矿车实施制动过程，以将制动能量馈送至电能网络中。此处不利的是，车辆在其正常驾驶模式下会受到制动命令的干扰。
[0007]对于这些解决方案，其中，提供车辆中的能量存储器用于引起车辆外部电能服务工作，从现有技术中未知的是，双向电能交换，即送出或接收电能，如何能够在成本方面进行管控，以使车辆运营商容许在经济上合理地进行电能交换。

技术实现思路

[0008]因而本专利技术任务在于说明一种用于在车辆、尤其是商用车辆内的至少一个能量存储器与车辆外部电能用户之间交换电能的方法，该方法能够实现对车辆中的能量存储器进行在经济上合理的外部利用。任务还说明了一种处理单元和一种车辆。
[0009]该任务通过根据独立权利要求所述的方法、处理单元以及车辆解决。从属权利要求说明了优选的改进方案。
[0010]因而根据本专利技术，用于在车辆运营商的车辆内的至少一个能量存储器与电能用户之间交换电能的方法，其中，至少一个能量存储器被构造成用于持久存储电能，并且可以在至少一个能量存储器与电能用户之间构成电连接，以便交换电能，其中，朝向第一电能传输方向进行从电能用户至车辆的至少一个能量存储器的电能交换，或者朝向第二电能传输方向进行从车辆的至少一个能量存储器至电能用户的电能交换，以便通过车辆运营商引起特定的电能服务工作，其中，电能的交换取决于由车辆运营商规定的针对电能服务工作的电能价格来进行，其中，电能价格取决于至少一个能量存储器的存储器状态获知。
[0011]按照有利方式，因此当电能用户以任意方式请求引起电能服务工作时，车辆运营商自己规定在何种经济支付条件下或在其能量存储器的何种状态下引起电能服务工作。在此考虑到的是，从经济角度来看，按照相同价格接收或送出电能以引起各自的电能服务工作并不总是合理的，这是因为视存储器状态而定应当做出不同的设想。在此，优选动态确定存储器状态和/或电能服务工作的电能价格，以便可以对变化做出反应。然而原则上，电能价格至少也可以由车辆运营商静态规定。
[0012]在此，车辆运营商可以根据请求临时将其能量存储器供使用的每个服务工作都可以被理解为电能服务工作。这不仅可以包含接收电能也可以包含送出电能，其中，在这两种情况下电能在电能服务工作范围内都不用于自身需求。这种情况例如可以是，将电能接收在自身能量存储器内或者从自身能量存储器送出电能用于电能服务工作，以便补偿作为电能用户的电能网络的高或低负荷，和/或以便提供电能以用于(驱动)支持作为电能用户的另一车辆，和/或以便暂时存储电能用户的多余电能。在此，电能网络的高或低负荷可以通过比较电能网络的电网频率与中间频率来进行，其中，电能网络的电网频率例如从车辆测得和/或无线或有线地，例如通过电力线通信(Power Line Communication)(PLC)经由固定不动的架空线路的滑摩接触部或经由充电电缆中的通信线路传输到车辆上。
[0013]因此可以改善固定不动的电能提供设备(架空线路、车道线路、充电站)与现有电网基础设施内的整合度。那么即使没有或无法经由电网配电器调节电能网络的实际波动功率需求(即，电网过载或欠载)，但在相应协商了电能价格情况下，也可以通过求助于车辆内所能耦接的能量存储器来有针对性地尝试在电网负荷方面建立平衡。参与的车辆越多，当过载或欠载时，例如在电网运营商和车辆运营商相应授权利用情况下，电能网络就越稳定。
[0014]如果例如架空线路安装在山区车道上，则正在下坡行驶的和/或具有相应电能状态的且具有足够蓄电容量的车辆可以驱动功率需求增大的正在上坡行驶的车辆。为此，可以有针对性地将已携带的来自能量存储器的电能用于使得车辆在引起电能服务工作的情况下行驶状态不改变。在此完全能想到的是，在车辆无需驱动支持然而电池已充满电的时候可以进行电能的馈送。这些多余电能可以被授权用于电能服务工作。原则上，这也可以在车辆静止时进行，只要存在相应的充电状态并且状态系数或电能价格允许这样。
[0015]用于稳定电能网络的电能服务工作原则上因此可以在车辆的任意行驶状态下被引起，只要行驶状态不受电能服务工作的不利影响即可。如果车辆通过能量存储器来电动驱动，则能量存储器可以与驱动状态无关地从电能网络接收电能或者将多余电能送出至电能网络，以引起电能服务工作，而不会由此不利地影响行驶运行。如果制动车辆并且由此存在再生功率，则能量存储器可以完全接收电能或能量存储器仅接收一部分并将剩余输出至电能网络，或者整体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在车辆运营商(2)的车辆(1)内的至少一个能量存储器(7)与电能用户(EA)之间交换电能(E)的方法，其中，所述至少一个能量存储器(7)被构造成持久存储电能(E)，并且所述至少一个能量存储器(7)与所述电能用户(EA)之间能够构成电连接，以便交换电能(E)，其特征在于，朝向第一电能传输方向(R1)进行从所述电能用户(EA)至所述车辆(1)的至少一个能量存储器(7)的电能(E)交换，或者朝向第二电能传输方向(R2)进行从所述车辆(1)的至少一个能量存储器(7)至所述电能用户(EA)的电能(E)交换，以便通过所述车辆运营商(2)引起电能服务工作(DL)，其中，电能(E)的交换取决于由所述车辆运营商(2)规定的针对电能服务工作(DL)的电能价格(P)来进行，其中，所述电能价格(P)根据所述至少一个能量存储器(7)的存储器状态(S7)来获知。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能价格(P)取决于电能(E)是朝向所述第一电能传输方向(R1)传输还是朝向所述第二电能传输方向(R2)传输以引起电能服务工作(DL)来规定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对所述电能服务工作(DL)的电能价格(P)包含接收电能价格(P1)和/或送出电能价格(P2)，其中，
‑
所述接收电能价格(P1)说明电能(E)朝向所述第一电能传输方向(R1)传输的电能价格(P)，和并且
‑
所述输出电能价格(P2)说明电能(E)朝向所述第二电能传输方向(R2)传输的电能价格(P)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对所述电能服务工作(DL)的电能价格(P)与电能(E)的状态系数(F)和/或购买价格(PE)有关，其中，针对所述接收电能价格(P1)优选适用的是：P1＝PE
×
(1
–
F)，并且所述输出电能价格(P2)优选适用的是：P2＝PE
×
(1+F)，其中，所述状态系数(F)表征各自的能量存储器(7)的当前存储器状态(S7)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述状态系数(F)取决于所述至少一个能量存储器(7)的退化状态(DEG)和/或所述至少一个能量存储器(7)的充电状态(Z)形成，其中，对所述退化状态(DEG)和所述充电状态(Z)加权以用于获知所述状态系数(F)而所述充电状态(Z)取决于电能传输方向(R1、R2)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个能量存储器(7)的退化状态(DEG)根据从由如下参量构成的组中选出的至少一个参量获知：存储器温度(T)、充电和放电表现(V)、循环稳定性(Y)、存储器寿命(A)、环境温度(TU)、牵引车电压(U1a)、挂车电压(U1b)，其中，所述参量取决于所应用的能量存储器(7)地被不同加权以用于获知所述退化状态(DEG)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，给每个能量存储器(7；7a、7b)配属有自己的电能价格(P)和/或存储器状态(S7)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，静态或动态地确定所述存储器状态(S7)和/或所述电能服务工作(DL)的电能价格(P)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，取决于与所述至少一个能量
存储器(7)相配属的存储器状态(S7)和/或由所述车辆运营商(2)规定的针对电能服务工作(DL)的电能价格(P)地产生和输出耦合信号(SK)，其中，取决于所述耦合信号(SK)地构成在车辆(1)上的所述至少一个能量存储器(7)和与所述电能用户(EA)相连的能量提取器(5)之间的电的连接(ST2)，优选经由所述车辆(1)内的切换设备(11)来实现。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述耦合信号(SK)在所述车辆(1)内产生，或在所述车辆(1)之外产生并且无线或有线地传输至所述车辆(1)。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在经由架空线路(32)或车道线路(34)或充电站(36)或充电电缆(5e)构成电的连接的情况下，在所述至少一个能量存储器(7)与所述电能用户(EA)之间交换电能(E)。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电能服务工作(DL)包含：补偿作为电能用户(EA)的电能网络(30)的负荷(L)和/或提供电能(E)以支持作为电能用户(EA)的另外的车辆(100)和/或储存电能用户(EA)的多余电能(E)。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅尼克，
申请(专利权)人：采埃孚商用车系统全球有限公司，
类型：发明
国别省市：