DE102011075529A1

DE102011075529A1 - Energieübertragungsverbinder für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit

Info

Publication number: DE102011075529A1
Application number: DE102011075529A
Authority: DE
Inventors: Nico Peterschmidt
Original assignee: INENSUS GmbH
Current assignee: INENSUS GmbH
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energieübertragungsverbinder für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, der zur Verwendung in einem System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit vorgesehen ist. Der Energieübertragungsverbinder umfasst ein Kopplungselement zum Koppeln des Energieübertragungsverbinders an ein Gegen-Kopplungselement der Energietankstelle, eine Energiemengenbestimmungseinheit zum Bestimmen einer Energiemengeninformation, die eine zwischen der Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit übertragende Energiemenge repräsentiert, und eine Sendeeinheit zum Senden der bestimmten Energiemengeninformation an eine Abrechnungsstelle.

Description

Die Anmeldung betrifft einen Energieübertragungsverbinder für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, der zur Verwendung in einem System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit vorgesehen ist. Ferner betrifft die Anmeldung ein System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit.
Heute ist der Tankvorgang von Automobilen auf Brennstoffbasis in wenigen Minuten zu erledigen und eine Tankfüllung reicht in der Regel für mehrere hundert Kilometer Wegstrecke. Daher gibt es wesentlich mehr Automobile als Zapfsäulen an Tankstellen. Elektrofahrzeuge hingegen brauchen selbst bei einer sogenannten „Schnellladung“ wesentlich länger, um die gleiche Energiemenge in ihre Batterie zu laden, als ein Automobil auf Brennstoffbasis beim Tanken flüssiger oder gasförmiger Kraftstoffe. Außerdem reicht eine Batterieladung derzeit nur für eine wesentlich kürzere Wegstrecke als eine Tankfüllung. Schon von daher werden Elektroautos, wann immer sie stehen, an eine Stromtankstelle angeschlossen sein müssen. Zudem werden zur Zeit Geschäftsmodelle entwickelt, bei denen ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs weniger für seinen Strom bezahlt, wenn er dem Energieversorger erlaubt, die Ladezeiten entsprechend des Lastgangs in dem Energienetz zu verschieben. Dies könnte zu einer weiteren Verlängerung der Ladezeiten führen. Als Folge hiervon wird sich das zahlenmäßige Verhältnis zwischen Stromtankstellen und Fahrzeugen bei der flächendeckenden Einführung von Elektromobilität voraussichtlich umkehren.
Um den Erfolg der Elektromobilität zu gewährleisten, müssen daher überall dort, wo Elektrofahrzeuge geparkt werden können, Stromtankstellen in ausreichender Anzahl zur Verfügung stehen. Schließlich fährt ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs nicht „zum Tanken“, sondern er muss dort tanken, wo das Fahrzeug steht. Sollte der Plan der Bundesregierung, bis zum Jahr 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf die deutschen Straßen zu bringen, Realität werden, kann mit einem Bedarf von mehreren Millionen Strom- bzw. Energietankstellen allein in Deutschland gerechnet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Komponenten zur Verwendung in einem System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, z.B. einer aufladbaren Batterie eines Elektrofahrzeugs, vorzusehen, die es unter anderem erlauben, eine geeignete Infrastruktur für die Einführung der Elektromobilität effizient und kostengünstig zu realisieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Energieübertragungsverbinder für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit bereitgestellt, der zur Verwendung in einem System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit vorgesehen ist, wobei der Energieübertragungsverbinder umfasst:

– ein Kopplungselement zum Koppeln des Energieübertragungsverbinders an ein Gegen-Kopplungselement der Energietankstelle,
– eine Energiemengenbestimmungseinheit zum Bestimmen einer Energiemengeninformation, die eine zwischen der Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit übertragende Energiemenge repräsentiert, und
– eine Sendeeinheit zum Senden der bestimmten Energiemengeninformation an eine Abrechnungsstelle.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, die kostenintensiven Elemente, also z.B. die Energiemengenbestimmungseinheit zum Bestimmen der übertragenen Energie und die Sendeeinheit zum Senden der die übertragene Energiemenge repräsentierenden Energiemengeninformation an die Abrechnungsstelle, nicht als Elemente der Energietankstelle selbst, sondern als Elemente eines Energieübertragungsverbinders für die mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit vorzusehen. Da es, wie oben beschrieben, für eine erfolgreiche Einführung der Elektromobilität wesentlich ist, dass überall dort, wo Elektrofahrzeuge geparkt werden können, Energietankstellen in ausreichender Anzahl zur Verfügung stehen, und somit die Anzahl der erforderlichen Energietankstellen notwendigerweise die Anzahl der Elektrofahrzeuge übersteigen wird, erlaubt die vorliegende Erfindung eine kostengünstige und effiziente Realisierung einer geeigneten Infrastruktur, da die kostenintensiven Elemente nur einmal pro mobiler Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, also z.B. nur einmal pro Elektrofahrzeug, anstatt für jede einzelne Energietankstelle vorgesehen werden müssen. Damit werden die Gesamtkosten für die Infrastruktur (je nach Einführungsszenario) voraussichtlich um einen Faktor 10 bis 100 reduziert werden können.
Die mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit ist vorzugsweise eine aufladbare Batterieeinheit eines Elektrofahrzeugs, z.B. eines Elektroautos oder eines elektrischen Kleinstmobils, wie etwa eines Elektromotorads, eines Elektrorollers oder eines Segways (hier jeweils stilisiert dargestellt). Der Energieübertragungsverbinder kann ein Energieübertragungskabel umfassen, das mit der aufladbaren Batterieeinheit elektrisch verbindbar ist. Es ist aber auch möglich, dass der Energieübertragungsverbinder als separates Element ausgeführt ist, das z.B. mit einem bereits an der aufladbaren Batterieeinheit vorgesehenen Energieübertragungskabel elektrisch verbindbar ist. Hierzu könnte z.B. eine geeignete Steck- oder Klemmverbindung an dem Energieübertragungsverbinder vorgesehen sein.
Es ist bevorzugt, dass das Kopplungselement als Stecker ausgebildet ist, der angepasst ist, an das als Steckdose ausgebildete Gegen-Kopplungselement der Energietankstelle zu koppeln, um eine konduktive Energieübertragung zu ermöglichen.
Eine konduktive Energieübertagung über eine Stecker/Steckdose-Kopplung ist sicher und zuverlässig. Wenn der Stecker z.B. ein herkömmlicher SchuKo-Stecker (von „Schutz-Kontakt“, auch als Typ F oder CEE 7/4 bekannt), wie er z.B. in Europa sehr verbreitet ist, und die Steckdose eine korrespondierende Steckdose ist, kann bei der Einführung einer geeigneten Infrastruktur für die Elektromobilität außerdem auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden.
Es ist bevorzugt, dass das Kopplungselement eine Spule umfasst, die angepasst ist, an eine Spule des Gegen-Kopplungselements der Energietankstelle zu koppeln, um eine induktive Energieübertragung zu ermöglichen.
Eine induktive Energieübertragung über ein Paar Spulen kann vorzugsweise berührungslos erfolgen, wodurch ein lästiges mechanisches Verbinden des Kopplungselements des Energieübertragungsverbinders mit dem Gegen-Kopplungselement der Energietankstelle, wie z.B. das Einstecken eines Steckers in eine korrespondierende Steckdose, vermieden werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der Energieübertragungsverbinder des Weiteren eine Identifikationsbestimmungseinheit zum Bestimmen einer Identifikationsinformation der Energietankstelle umfasst.
Die Identifikationsinformation der Energietankstelle kann z.B. eine Kennung, wie etwa eine Zahlen- oder Buchstabenfolge, sein, die die Energietankstelle eindeutig identifiziert. Diese Information kann dann bei der Abrechnung der zwischen der Energietankstelle und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit übertragenden Energiemenge zur eindeutigen Identifikation der Energietankstelle verwendet werden.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Identifikationsbestimmungseinheit angepasst ist, die Identifikationsinformation der Energietankstelle aus einem der Energietankstelle zugeordneten RFID-Transponder auszulesen.
Dies ist besonders vorteilhaft, da ein RFID-Transponder, der der Energietankstelle z.B. durch Aufkleben auf das Gegen-Kopplungselement zugeordnet werden kann, eine sehr einfache und preiswerte Möglichkeit bietet, die Identifikationsinformation der Energietankstelle für den Energieübertragungsverbinder verfügbar zu machen.
Es ist bevorzugt, dass die Sendeeinheit des Weiteren angepasst ist, die Identifikationsinformation der Energietankstelle und eine Identifikationsinformation des Energieübertragungsverbinders an die Abrechnungsstelle zu senden.
Die Identifikationsinformation des Energieübertragungsverbinders sollte vorzugsweise ebenso wie die Identifikationsinformation der Energietankstelle eindeutig sein.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Energieübertragungsverbinder des Weiteren einen Empfänger zum Empfangen einer Energiepreisinformation umfasst.
Verschiedene Energietankstellen können Energie ggf. zu unterschiedlichen Preisen zur Verfügung stellen. Die Energiepreisinformation, d.h. die Information, zu welchem Preis eine bestimmte Energietankstelle Energie anbietet, kann z.B. an der Abrechnungsstelle vorliegen, die diese dann zur Information an einen Nutzer des Energieübertragungsverbinders senden kann.
Es ist bevorzugt, dass der Energieübertragungsverbinder des Weiteren eine Nutzerschnittstelle zum Ausgeben einer Information an einen Nutzer und/oder zum Eingeben einer Information durch den Nutzer umfasst.
Die Nutzerschnittstelle kann beispielsweise ein Display zur visuellen Ausgabe der Information an den Nutzer und/oder eine oder mehrere Tasten zur Eingabe der Information durch den Nutzer umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann aber z.B. auch eine akustische Ausgabe über einen Lautsprecher vorgesehen sein. Auch ist es möglich, dass z.B. das Display der Nutzerschnittstelle berührungssensitiv ist und der Nutzer die Information somit direkt über das Display eingeben kann.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Energieübertragungsverbinder des Weiteren eine Freischalteinheit zum Freischalten der Energieübertragung umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit bereitgestellt, wobei das System umfasst:

– eine Energietankstelle,
– eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchereinheit, und
– den Energieübertragungsverbinder für die mobile Energiespeicher- und Verbrauchereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auch jede Kombination der abhängigen Ansprüche mit dem entsprechenden unabhängigen Anspruch sein kann.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei
1 schematisch und exemplarisch eine Ausführungsform eines Systems zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit zeigt,
2 schematisch und exemplarisch eine Ausführungsform eines Energieübertragungsverbinders für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit zeigt, der zur Verwendung in dem System zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, wie es in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, und
3 schematisch und exemplarisch eine Ausführungsform einer Energietankstelle zeigt, die zur Verwendung in dem System zur Übertragung von Energie zwischen der Energietankstelle und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit, wie es in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist.
1 zeigt schematisch und exemplarisch eine Ausführungsform eines Systems 100 zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle 10 und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit 20.
Die mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit 20 ist in dieser Ausführungsform eine aufladbare Batterieeinheit eines Elektrofahrzeugs 30, z.B. eines Elektroautos oder eines elektrischen Kleinstmobils, wie etwa eines Elektromotorads, eines Elektrorollers oder eines Segways (hier jeweils stilisiert dargestellt). Die aufladbare Batterieeinheit 20 kann zur Übertragung von elektrischem Strom zwischen der Energietankstelle 10, hier einer Stromtankstelle, und der aufladbaren Batterieeinheit 20 mittels eines Energieübertragungsverbinders 40, in diesem Fall eines Stromübertragungsverbinders, an die Stromtankstelle 10 gekoppelt werden. Hierzu umfasst der Stromübertragungsverbinder 40 ein Kopplungselement 41 (siehe 2) zum Koppeln des Stromübertragungsverbinders 40 an ein Gegen-Kopplungselement 11 der Stromtankstelle 10.
Der Stromübertragungsverbinder 40 umfasst in dieser Ausführungsform auch ein Stromübertragungskabel, das mit der aufladbaren Batterieeinheit 20 elektrisch verbindbar ist. In anderen Ausführungsformen kann der Stromübertragungsverbinder 40 aber auch als separates Element ausgeführt sein, das z.B. mit einem bereits an der aufladbaren Batterieeinheit 20 vorgesehenen Stromübertragungskabel elektrisch verbindbar ist. Hierzu könnte z.B. eine geeignete Steck- oder Klemmverbindung an dem Stromübertragungsverbinder 40 vorgesehen sein.
Das Kopplungselement 41 ist in dieser Ausführungsform als Stecker ausgeführt (siehe 2), der angepasst ist, an das als korrespondierende Steckdose ausgeführte Gegen-Kopplungselement 11 (siehe auch 3) der Stromtankstelle 10 zu koppeln, um eine konduktive Energieübertragung, hier eine Stromübertragung, zu ermöglichen. Der Stecker 41 ist in dieser Ausführungsform ein herkömmlicher SchuKo-Stecker (von „Schutz-Kontakt“, auch als Typ F oder CEE 7/4 bekannt), wie er z.B. in Europa sehr verbreitet ist, und die Steckdose 11 ist eine korrespondierende Steckdose. Alternativ können der Stecker 41 und die korrespondierende Steckdose 11 aber auch von einem anderen „Steckertyp“, beispielsweise vom Typ B (auch NEMA 5–15 genannt) sein, wie er überwiegend in den USA, aber auch in vielen anderen außereuropäischen Gegenden verwendet wird. Als weiteres Beispiel können der Stecker 41 und die korrespondierende Steckdose 11 auch vom Typ G (auch als BS 1363 oder „britisch 3-Pin“ bezeichnet), der vor allem in Großbritannien zur Anwendung kommt, sein.
Die zu dem Stecker 41 korrespondierende Steckdose 11 der Stromtankstelle 10 ist einem Energiezähler 12, hier einem Stromzähler, zugeordnet. Der Stromzähler 12, der z.B. als Ferraris-Zähler oder als Smart Meter ausgeführt sein kann, erfasst die über die Steckdose 11 entnommene Energie. Nach Ablesen des Stromzählers 12 durch oder im Auftrag von einem Energieversorgungsunternehmen kann diese dem Betreiber der Stromtankstelle 10 in Rechnung gestellt werden.
Der Stromübertragungsverbinder 40 umfasst des Weiteren eine Identifikationsbestimmungseinheit 44 (siehe 2) zum Bestimmen einer Identifikationsinformation der Stromtankstelle 10. Der Steckdose 11 der Stromtankstelle 10 ist in dieser Ausführungsform ein RFID-Transponder 13 (siehe 3), der vorzugsweise auf die Steckdose 11 aufgeklebt ist, zugeordnet und die Identifikationsbestimmungseinheit 44 ist angepasst, die Identifikationsinformation der Stromtankstelle 10 über die Antenne 14 des RFID-Transponder 13 aus dem RFID-Transponder 13 auszulesen. Die Identifikationsbestimmungseinheit 44 ist in diesem Fall bevorzugt als RFID-Lesegerät ausgestaltet. In dieser Ausführungsform ist der RFID-Transponder 13 nach dem Prinzip des „Close Coupling“ auf kurze Übertragungsdistanzen, z.B. bis zu 10 mm, ausgelegt, so dass die Identifikationseinheit 44 die Identifikationsinformation der Stromtankstelle 10 nur dann aus dem RFID-Transponder ausliest, wenn der Stecker 41 an die Steckdose 11 gekoppelt, d.h. in die Steckdose 11 eingesteckt ist.
Der Stromübertragungsverbinder 40 umfasst eine Sendeeinheit 43 (siehe 2) zum Senden der Identifikationsinformation der Stromtankstelle 10 und einer Identifikationsinformation des Stromübertragungsverbinders 40 an eine Abrechnungsstelle 50. Die Übertragung der Identifikationsinformationen erfolgt dabei bevorzugt drahtlos, z.B. über ein Mobilfunknetz. Die Sendeeinheit 43 umfasst in diesem Fall einen entsprechenden Mobilfunksender, z.B. einen GPRS-Sender (engl. „General Packet Radio Service“), und die Abrechnungsstelle 50 ist mit einem entsprechenden Mobilfunkempfänger, also z.B. einem GPRS-Empfän-ger, drahtlos oder drahtgebunden verbindbar. Beispielsweise kann die Abrechnungsstelle 50 über eine drahtgebundene Internet-Verbindung mit einem GPRS-Empfänger verbindbar sein.
Die Abrechnungsstelle 50 ist angepasst, die von der Sendeeinheit 43 des Stromübertragungsverbinders 40 gesendeten Identifikationsinformationen zu empfangen und weiterzuverarbeiten. Wenn sowohl der Betreiber der Stromtankstelle 10 als auch der Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40, in dieser Ausführungsform also der Fahrer des Elektrofahrzeugs 30, an der Abrechnungsstelle 50 registriert sind, sendet die Abrechnungsstelle 50 eine Energiepreisinformation – und ggf. weitere Daten – an einen Empfänger 45 (siehe 2) des Stromübertragungsverbinders 40. Auch diese Übertragung erfolgt bevorzugt drahtlos, z.B. über ein Mobilfunknetz. Die Energiepreisinformation repräsentiert dabei den Energiepreis (z.B. 0,25€ / kWh), zu dem der Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40 Energie von der Stromtankstelle 10 beziehen kann. Diese Information – und die ggf. weiteren Daten, wie etwa die Art des Stromes (z.B. 100% erneuerbar bzw. Energiemix) oder die an der Stromtankstelle 10 maximal zu beziehende Leistung (z.B. max. 16 A) – können von dem Betreiber der Stromtankstelle 10 vorzugsweise bei der Registrierung an der Abrechnungsstelle 50 angegeben werden. Die Registrierung kann beispielsweise über eine Internetseite erfolgen, es kann aber auch zusätzlich oder alternativ eine telefonische Registrierung über eine Hotline vorgesehen sein.
Wenn der Stromübertragungsverbinder 40 die von der Abrechnungsstelle 50 gesendete Energiepreisinformation – sowie ggf. die weiteren Daten – mittels des Empfängers 45 empfangen hat, wird/werden diese durch eine Nutzerschnittstelle 46 (siehe 2) des Stromübertragungsverbinders 40 an den Nutzer ausgegeben. In dieser Ausführungsform umfasst die Nutzerschnittstelle 46 dazu ein Display 47, allerdings kann zusätzlich oder alternativ z.B. auch eine akustische Ausgabe über einen Lautsprecher (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Der Nutzer kann dann über die Nutzerschnittstelle 46 die Information eingeben, dass er das Angebot des Betreibers der Stromtankstelle 10 akzeptiert. Dazu umfasst die Nutzerschnittstelle 46 in dieser Ausführungsform eine oder mehrere Tasten 48. In anderen Ausführungsformen ist es aber auch möglich, dass z.B. das Display 47 der Nutzerschnittstelle 46 berührungssensitiv ist und der Nutzer die Information somit direkt über das Display eingeben kann. Wenn der Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40 das Angebot des Betreibers der Stromtankstelle 10 durch Eingabe einer Bestätigung über die Nutzerschnittstelle 46 annimmt, wird auch diese Information über die Sendeeinheit 45 an die Abrechnungsstelle 50 gesendet. Damit kann ein Vertrag zwischen dem Betreiber der Stromtankstelle 10, in diesem Beispiel der Stromverkäufer, und dem Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40, hier also der Fahrer des Elektrofahrzeugs 30 und, in diesem Beispiel der Stromkäufer, geschlossen werden.
Je nachdem, ob die Stromtankstelle 10 eine öffentliche Stromtankstelle, die z.B. auf einem Kundenparkplatz eines Einkaufszentrums vorgesehen sein könnte, oder eine private Stromtankstelle, die z.B. in der Garage eines Privathaushalts oder auf dem (nicht öffentlichen) Gelände eines Unternehmens vorgesehen sein könnte, ist, können verschiedene Mechanismen vorgesehen sein, um die Energieübertragung über den an die Stromtankstelle 10 gekoppelten Stromübertragungsverbinder 40 freizuschalten. Dazu umfasst der Stromübertragungsverbinder 40 des Weiteren in dieser Ausführungsform eine Freischalteinheit 49 (siehe 2). Diese schaltet, nachdem der Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40 das Angebot des Betreibers der Stromtankstelle 10 akzeptiert hat, den Stromübertragungsverbinder 40 für die Übertragung von Energie frei. Dies kann beispielsweise über einen in den Stromübertragungsverbinder 40 integrierten Schalter (nicht gezeigt), z.B. ein geeignetes Relais, geschehen. Öffentliche Stromtankstellen 10 umfassen zum Schutz vor einer unberechtigten Energieentnahme vorzugsweise ebenfalls einen entsprechenden Schalter 15, z.B. ein geeignetes Relais, zum Freischalten der Energieübertragung, der durch die Freischalteinheit 49 des Stromübertragungsverbinders 40 freigeschaltet werden kann. Ein solcher Schalter 15 ist in dieser Ausführungsform in die Steckdose 11 der öffentlichen Stromtankstelle 10 integriert.
Nachdem die Energieübertragung über den an die Stromtankstelle 10 gekoppelten Stromübertragungsverbinder 40 freigeschaltet ist, kann die Energieübertragung zwischen der Stromtankstelle 10 und der mobilen aufladbaren Batterieeinheit 20 des Elektrofahrzeugs 30 beginnen. Der Stromübertragungsverbinder 40 umfasst eine Energiemengenbestimmungseinheit 43 (siehe 2), hier eine Strommengenbestimmungseinheit, die eine Energiemengeninformation bestimmt, die die übertragende Energiemenge repräsentiert. Nach Beendigung der Energieübertragung, wenn z.B. der Nutzer des Stromübertragungsverbinders 40, hier also der Fahrer des Elektrofahrzeugs 30, den Stromübertragungsverbinder 40 von der Stromtankstelle 10 abkoppelt, wird die bestimmte Energiemengeninformation über die Sendeeinheit 43 an die Abrechnungsstelle 50 gesendet. Dieser kann dann dafür sorgen, dass ein automatischer Bezahlvorgang erfolgt, d.h. der der übertragenen Energiemenge entsprechende Betrag wird von dem Konto des Stromkäufers – hier der Fahrer des Elektrofahrzeugs 30 – abgebucht und entsprechend dem Konto des Stromverkäufers – hier der Betreiber der Stromtankstelle 10 – gutgeschrieben.
Wie bereits oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung, bei der die kostenintensiven Elemente, also z.B. die Energiemengenbestimmungseinheit 42 zum Bestimmen der übertragenen Energie und die Sendeeinheit 43 zum Senden der die übertragene Energiemenge repräsentierenden Energiemengeninformation an die Abrechnungsstelle 50, nicht als Elemente der Energietankstelle 10 selbst, sondern als Elemente eines Energieübertragungsverbinders 40 für die mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit 20 vorzusehen sind, eine kostengünstige und effiziente Realisierung einer geeigneten Infrastruktur für die Einführung der Elektromobilität, da die kostenintensiven Elemente nur einmal pro mobiler Energiespeicher- und Verbrauchseinheit 20, also z.B. nur einmal pro Elektrofahrzeug 30, anstatt für jede einzelne Energietankstelle 10 vorgesehen werden müssen. Demgegenüber kann jedermann kostengünstig zum Betreiber einer Energietankstelle 10 werden. Dazu ist im Falle einer privaten Energietankstelle, die z.B. in der Garage eines Privathaushalts oder auf dem (nicht öffentlichen) Gelände eines Unternehmens vorgesehen sein könnte, im Wesentlichen nicht mehr nötig, als einen entsprechenden RFID-Transponder 13 auf die Steckdose 11 aufzukleben und sich bei der Abrechnungsstelle 50 zu registrieren. Im Falle einer öffentlichen Energietankstelle 10, die z.B. auf einem Kundenparkplatz eines Einkaufszentrums vorgesehen sein könnte, sollte zum Schutz vor einer unberechtigten Energieentnahme eine entsprechend angepasste Steckdose 11 mit einem Schalter 15 zum Freischalten der Energieübertragung verwendet werden. In beiden Fällen dürften die Investitionskosten für den Betreiber der Energietankstelle 10 voraussichtlich so gering sein, dass es sowohl für Privatpersonen als auch für Unternehmen interessant sein könnte, die benötigte Energietankstellen-Infrastruktur als Service für ihre Freunde bzw. Kunden selbstständig zu schaffen.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen im Kontext eines Systems 100 zur Übertragung von Strom zwischen einer Stromtankstelle 10 und einer aufladbaren Batterieeinheit 20 eines Elektrofahrzeugs 30 beschrieben wurde, kann ein Energieübertragungsverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung auch in anderen Kontexten, beispielsweise zum Aufladen einer aufladbaren Batterieeinheit eines Laptops oder eines anderen mobilen elektrischen Geräts in Cafés oder dgl. verwendet werden.
Während in den oben beschriebenen Ausführungsformen das Kopplungselement 41 als Stecker ausgebildet ist, der angepasst ist, an das als Steckdose ausgebildete Gegen-Kopplungselement 11 der Stromtankstelle 10 zu koppeln, um eine konduktive Übertragung des Stromes zu ermöglichen, kann das Kopplungselement 41 in anderen Ausführungsformen auch eine Spule (nicht gezeigt) umfassen, die angepasst ist, elektrisch an eine Spule (nicht gezeigt) des Gegen-Kopplungselements 11 der Stromtankstelle 10 zu koppeln, um eine induktive Übertragung des Stromes zu ermöglichen.
Auch wenn der Stecker 41 und die korrespondierende Steckdose 11 in den oben beschriebenen Ausführungsformen für eine einphasige Stromübertragung ausgelegt sind, kann natürlich auch eine mehrphasige, z.B. eine dreiphasige, Stromübertragung vorgesehen sein. Der Stecker 41 ist dann beispielsweise ein dreiphasiger CEE-Stecker und die Steckdose 11 ist eine korrespondierende Steckdose.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Stromversorgung der verschiedenen Elemente des Energieübertragungsverbinders 40, z.B. der Energiemengenbestimmungseinheit 42, der Sendeeinheit 43, der Identifikationsbestimmungseinheit 44 oder der Nutzerschnittstelle 46, bevorzugt über eine integrierte aufladbare Versorgungsbatterie (nicht gezeigt), die z.B. immer dann aufgeladen wird, wenn der Energieübertragungsverbinder 40 zum Übertragen von Energie an die Energietankstelle 10 gekoppelt ist. Die für das Aufladen der Versorgungsbatterie erforderliche Energiemenge wird von der Energiemengenbestimmungseinheit 42 „mitgezählt“ und kann somit entsprechend den oben beschriebenen Prinzipien mit abgerechnet werden. Vorzugsweise ist aber auch noch eine zusätzliche Möglichkeit vorgesehen, die Versorgungsbatterie an einer herkömmlichen Steckdose, z.B. im eigenen Haushalt, aufzuladen. Dazu könnte der Energieübertragungsverbinder 40 beispielsweise einen zusätzlichen Anschluss (nicht gezeigt) für ein herkömmliches Haushaltssteckerkabel umfassen.
Um den Energieverbrauch möglichst gering zu halten, sollte der Energieübertragungsverbinder 40 vorteilhafterweise über einen „Standby-Modus“ verfügen. Dieser sollte bevorzugt so energiesparend sein, dass der Energieübertragungsverbinder 40 ohne ein Aufladen der Versorgungsbatterie eine ausreichend lange Zeit, z.B. sechs Monate, funktionsbereit bleibt. Ein Umschalten in den „Aktiv-Modus“ kann beispielsweise durch eine Eingabe über die Nutzerschnittstelle 46, z.B. durch einen Tastendruck, erfolgen. Alternativ kann aber auch ein Mechanismus vorgesehen sein, der dafür sorgt, dass der Energieübertragungsverbinder 40 automatisch in den „Aktiv-Modus“ geschaltet wird, wenn er in die Nähe der Stromtankstelle 10 gebracht wird. Dazu könnte beispielsweise in dem einer Energietankstelle 10 zugeordneten RFID-Transponder ein Permanentmagnet (nicht gezeigt) vorgesehen sein und der Energieübertragungsverbinder 40 könnte einen integrierten Magnetschalter (nicht gezeigt) umfassen.
Die Energiemengenbestimmungseinheit 42 kann beispielsweise unter Verwendung eines integrierten „Strommess“-Schaltkreises mit Zusatzkomponenten ausgeführt sein. Da ein solches digitales Zählwerk alle acht Jahre geeicht werden muss, würde der Energieübertragungsverbinder 40 in diesem Fall nach acht Jahren ggf. seine Funktion verlieren und müsste ersetzt werden. Daher könnte vorgesehen werden, dass dem Nutzer, z.B. bei jedem Umschalten des Energieübertragungsverbinders 40 in den „Aktiv-Modus“, die Restlebensdauer über die Nutzerschnittstelle 46 ausgegeben wird.
Um eine hohe Sicherheit zu gewährleisten, erfolgt die Übertragung von Informationen und Daten, z.B. zwischen dem der Energietankstelle 10 zugeordneten RFID-Transponder 13 und der Identifikationsbestimmungseinheit 44 des Energieübertragungsverbinders 40 oder zwischen der Sendeeinheit 45 des Energieübertragungsverbinders 40 und der Abrechnungsstelle 50, bevorzugt verschlüsselt. Die Kommunikation zwischen der Identifikationsbestimmungseinheit 44 und dem der Energietankstelle 10 zugeordneten RFID-Transponder 13 basiert vorzugsweise auf dem sogenannten „Three Pass Mutual Authentication“-Prinzip. Außerdem kann der Energieübertragungsverbinder 40 zusätzlich über eine PIN-Abfragefunktion (engl. „Personal Identification Number“) gesichert sein, so dass er nur verwendet werden kann, nachdem ein vorbestimmter oder von einem Nutzer zuvor festgelegter PIN-Code z.B. über die Nutzerschnittstelle 46 korrekt eingegeben wird.
In den Ansprüchen schließen die Wörter „aufweisen“ und „umfassen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus und der unbestimmte Artikel „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus.
Eine einzelne Einheit oder Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer Elemente durchführen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Beispielsweise könnten Funktionen der Identifikationsbestimmungseinheit 44 und der Freischalteinheit 49 auch in einer einzigen Einheit realisiert sein.
Die Tatsache, dass einzelne Funktionen und/oder Elemente in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass nicht auch eine Kombination dieser Funktionen und/oder Elemente vorteilhaft verwendet werden könnte.
Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht derart zu verstehen, dass der Gegenstand und der Schutzbereich der Ansprüche durch diese Bezugszeichen eingeschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

BS 1363 [0032]

Claims

Energieübertragungsverbinder (40) für eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchseinheit (20), der zur Verwendung in einem System (100) zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle (10) und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit (20) vorgesehen ist, wobei der Energieübertragungsverbinder (40) umfasst: – ein Kopplungselement (41) zum Koppeln des Energieübertragungsverbinders (43) an ein Gegen-Kopplungselement (11) der Energietankstelle (10), – eine Energiemengenbestimmungseinheit (42) zum Bestimmen einer Energiemengeninformation, die eine zwischen der Energietankstelle (10) und der mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit (20) übertragende Energiemenge repräsentiert, und – eine Sendeeinheit (43) zum Senden der bestimmten Energiemengeninformation an eine Abrechnungsstelle (50).
Energieübertragungsverbinder (40) nach Anspruch 1, wobei das Kopplungselement (41) als Stecker ausgebildet ist, der angepasst ist, an das als Steckdose ausgebildete Gegen-Kopplungselement (11) der Energietankstelle (10) zu koppeln, um eine konduktive Energieübertragung zu ermöglichen.
Energieübertragungsverbinder (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kopplungselement (41) eine Spule umfasst, die angepasst ist, an eine Spule des Gegen-Kopplungselements (11) der Energietankstelle (10) zu koppeln, um eine induktive Energieübertragung zu ermöglichen.
Energieübertragungsverbinder (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Energieübertragungsverbinder (40) des Weiteren eine Identifikationsbestimmungseinheit (44) zum Bestimmen einer Identifikationsinformation der Energietankstelle (10) umfasst.
Energieübertragungsverbinder (40) nach Anspruch 4, wobei die Identifikationsbestimmungseinheit (44) angepasst ist, die Identifikationsinformation der Energietankstelle (10) aus einem der Energietankstelle (10) zugeordneten RFID-Transponder (13) auszulesen.
Energieübertragungsverbinder (40) nach Anspruch 4, wobei die Sendeeinheit (43) des Weiteren angepasst ist, die Identifikationsinformation der Energietankstelle (10) und eine Identifikationsinformation des Energieübertragungsverbinders (40) an die Abrechnungsstelle (50) zu senden.
Energieübertragungsverbinder (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Energieübertragungsverbinder (40) des Weiteren einen Empfänger (45) zum Empfangen einer Energiepreisinformation umfasst.
Energieübertragungsverbinder (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Energieübertragungsverbinder (40) des Weiteren eine Nutzerschnittstelle (46) zum Ausgeben einer Information an einen Nutzer und/oder zum Eingeben einer Information durch den Nutzer umfasst.
Energieübertragungsverbinder (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Energieübertragungsverbinder (40) des Weiteren eine Freischalteinheit (49) zum Freischalten der Energieübertragung umfasst.
System (100) zur Übertragung von Energie zwischen einer Energietankstelle (10) und einer mobilen Energiespeicher- und Verbrauchseinheit (20), wobei das System umfasst: – eine Energietankstelle (10), – eine mobile Energiespeicher- und Verbrauchereinheit (20), und – den Energieübertragungsverbinder (40) für die mobile Energiespeicher- und Verbrauchereinheit (20) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.