DE69509529T2 - Verteilungsnetz sowie verfahren und vorrichtung zur regelung elektrischen stroms daraus - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verteilungsnetzwerk mit elektrischen Leitungen zur Verteilung elektrischen Stroms, einer Vielzahl von Abgriffsvorrichtungen mit zumindest einer Steckdoseneinrichtung zum Abgriff elektrischen Stroms zu optionalen Energieverbrauchseinheiten und einer zentralen Computereinheit, die mit den einzelnen Abgriffsvorrichtungen kommuniziert.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zulassen und Verhindern der Stromversorgung aus dem Netzwerk.
Hintergrund der Erfindung
• Aus sich selbst erklärenden Gründen sind Verteilungsnetzwerke stationäre Installationen, und dies zeigt sich in der Art, in der elektrische Energie in Rechnung gestellt bzw. abgerechnet wird. Somit wurden Gruppen von Abgriffsvorrichtung in der Form von Steckereinrichtungen und/oder stationären Installationen, beispielsweise in einem Haus oder einer Wohnung, mit einem dem Verteilungsnetzwerk über einen Elektrizitätszähler verbunden, wobei für jeden Elektrizitätszähler eine natürliche oder juristische Person für die Bezahlung verantwortlich gemacht wurde. Zusammen mit einer angestiegenen Verwendung elektrischer Vorrichtungen und Maschinen und der kontinuierlichen Entwicklung elektrisch angetriebener Fahrzeuge werden die einzelnen Anwender bzw. Bedienpersonen in Zukunft einen erhöhten Bedarf zur Verwendung elektrischer Energie auch außerhalb des Ortes haben, an dem sie leben oder arbeiten. Beispielsweise wird es eine große Nachfrage nach "Tankstellen" für Elektroautos geben.
• Durch Verwendung eines differenzierten Abrechnungssystems, in dem die einzelne Bedienperson für die verbrauchte elektrische Energie unabhängig von dem geographischen Punkt bezahlt, an dem der Verbrauch stattfindet, würde es beispielsweise möglich sein, Abgriffsvorrichtungen zusammen mit Parkplätzen und dergleichen einzurichten, so daß die Person während der Zeit zur Verwendung des Parkplatzes die Haltezeit verwenden kann, die Batterien des Autos wieder aufzuladen und/oder die Passagierkabine vor Starten bei kaltem Klima oder kaltem Wetter aufzuheizen oder die Kabine in einem warmen Klima zu kühlen. Verbraucher in einem derartigen Energie-Abrechnungssystem würden wahrscheinlich bereit sein, einen höheren Energiepreis für die erhöhte Zugriffsmöglichkeit auf elektrische Energie zu zahlen.
• Es ist bekannt, von einen zentralen Computer aus mit einzelnen Elektrizitätszählern über Signale zu kommunizieren, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden, wodurch zusätzliche Funktionen erhalten werden und den Verbrauchern zusätzliche Dienste geboten werden. Beispielsweise ist es möglich, durch ein derartiges System ein Ablesen einzelner Elektrizitätszähler direkt von dem Zentralcomputer auszuführen, oder Elektrizitätszähler mit Kartenleser auszustatten, wie beispielsweise in der GB 2 107 093 offenbart, wodurch die Abrechnung (Bezahlung, in Rechnung stellen) verbrauchter Energie erleichtert wird. Mittels Drucktasten an der Elektrizitätszähler- Bedienungstafel ist es für die Bedienperson ebenfalls möglich, mit dem Zentralcomputer zu kommunizieren und beispielsweise eine Aktivierung einer externen Stromschaltung anzufordern, wie beispielsweise eine Anforderung aus dem Haus oder der Wohnung zum Einschalten einer elektrischen Heizung in einem Wochenendhaus oder dergleichen. Ein derartiges System impliziert jedoch lediglich, daß ein einzelner Elektrizitätszähler identifizierbar ist und daß der Person, die zur Bezahlung des Elektrizitätszähler verantwortlich ist, die verbrauchte elektrische Energie in Rechnung gestellt wird. Somit wird die Abrechnung (charging) immer noch in bezug auf einen festen geographischen Punkt durchgeführt.
• Die SE 9 202 514-7 offenbart die Steuerung einer Gruppe von Abgriffsvorrichtungen, die beispielsweise an einem Parkplatz oder einem Wohnwagenplatz angeordnet sind, von einer Steuertafel aus. Bei einem derartigen Aufbau muß die Bedienperson zu der Steuertafel laufen, sich selbst mittels einer Ladekarte oder dergleichen identifizieren und über eine Tastatur auswählen, welche Abgriffsvorrichtung/Abgriffsvorrichtungen er verwenden möchte und wofür er die Elektrizitätsrechnung bezahlen möchte. Eine Kommunikation zwischen der Steuertafel und den jeweiligen Abgriffsvorrichtungen soll über Funksignale oder Datenschaltungen auftreten, die speziell für diesen Zweck eingerichtet sind. Da die Bedienperson zur Identifizierung und Auswahl der Abgriffsvorrichtungen an der Steuertafel vorhanden sein muß, sind derartige Aufbauten auf einen kleinen Bereich beschränkt. Außerdem erhält die Bedienperson nur geringe Sicherheit, da sein Stecker leicht durch eine nicht autorisierte Person entfernt werden kann, die dann ihren Stecker in die Steckdose stecken kann und so elektrischen Strom "stehlen" kann, den die rechtmäßige Bedienperson zahlen muß.
• Die SE 9 202 823-2 offenbart eine Wiederaufladungsvorrichtung zur Wiederaufladung von Energiespeichereinheiten eines Elektrofahrzeugs. Der einzige Zweck dieser Wiederaufladungsvorrichtung ist die Verringerung der Belastung des Verteilungsnetzwerks, und wobei diese als Anpassungsschaltung zur Zulassung der Wiederaufladung des Fahrzeugs mit elektrischen Strom mit sich ändernden Phasenzahl, Spannungen und Frequenzen dient. Die Vorrichtung kann ebenfalls einen Sender und einen Empfänger zur Kommunikation mit dem Verteilungsnetzwerk aufweisen.
• Die SE 425 123 offenbart eine Vorrichtung zum zentralen und automatischen Lesen, Registrieren und Steuern von Energieverbrauchsmeßeinrichtungen, die in den Räumlichkeiten des Verbrauchers angebracht sind. Eine einzelne Energieverbrauchsmeßeinrichtung kommuniziert mit dem Energieverteiler über Signale, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden. Der Zweck ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der die elektrische Energie optimal und möglichst kostengünstig verwendet werden kann. Die Abrechnung tritt somit in bezug auf einen festen geographischen Punkt auf.
• Die US 4 352 992 offenbart ein Lastverwaltungssystem, in dem Lastensteuerungeinrichtungen wahlweise asynchrone, hochenergetische Lasten an das Verteilungsnetzwerk anschließen oder diese davon trennen, damit ein Ausgleich von Spitzenlast-Nachfrageperioden zugelassen wird. Die Kommunikation zwischen dem Energieverteiler und dem Energieverbraucher wird über Funksignale geführt. Die Abrechnung tritt mit bezug auf einen festen geographischen Punkt auf.
• Die EP 0 047 089 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anschließen von Energieverbrauchseinheiten mit dem Verteilungsnetzwerk und Trennen davon in einer vorbestimmten Prioritätsreihenfolge, damit eine automatische Trennung des Stroms während Spitzenlast- Nachfrageperioden, und somit Perioden mit einem hohen Energiepreis, zugelassen wird. Wie vorstehend tritt die Abrechnung in bezug auf einen festen geographischen Punkt auf.
Kurze Beschreibung der erfinderischen Idee
• Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, die Zugriffsmöglichkeit auf elektrische Energie zu erhöhen und ein Verteilungsnetzwerk bereitzustellen, in dem die Abrechnung elektrischer Energie nicht nur in bezug auf eine einzelne Bedienperson unabhängig von deren geographischen Wohnort zugelassen wird. Eine weitere Aufgabe liegt darin, daß die erhöhte Zugriffsmöglichkeit der elektrischen Energie erfolgen sollte, während gleichzeitig eine große Sicherheit für die Bedienperson in bezug auf eine nicht autorisierte Verwendung erreicht wird. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, die Verwendung und/oder Erweiterung des Verteilungsnetzwerks für zusätzliche Funktionen und Dienste wie automatisches Anschließen und Abtrennen von Energieverbrauchseinheiten, Alarmanzeigen im Falle technischer Defekte in der Energieverbrauchseinheit oder deren nicht autorisiertes Abtrennen davon, und/oder entfernt lesbare Leistungsfähigkeitstests zu ermöglichen. Zumindest diese Aufgaben werden durch ein Verteilungsnetzwerk gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
• Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regulierung elektrischen Stroms mit im wesentlichen denselben Aufgaben wie vorstehend beschrieben sind in den unabhängigen Patentansprüchen 8 und 12 beschrieben.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 7, 9 bis 11 und 13 bis 16 definiert.
• Eine untergeordnete Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß die erhöhte Zugriffsfähigkeit mit einem Minimum an Umbau existierender Verteilungsnetzwerke erreicht werden sollte. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Kommunikation zwischen der Computereinheit, der Reguliervorrichtung und der Energieverbrauchseinheit insgesamt oder teilweise über Signale erfolgt, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden.
• Die Erfindung beruht auf dem Wissen über der Verwendung von Mikroprozessoren zur Identifizierung einzelner Elektrizitätsverbraucher, wobei jeder einzelne Mikroprozessor vorzugsweise über dem Netzwerk überlagerten Signalen mit einem zentral oder lokal angeordneten Regulierungseinrichtung bzw. Steuereinrichtung oder Computereinheit, die einen Mikroprozessor beinhalten. Dies führt zu einem einfachen und flexiblem System zur Identifizierung einzelner Elektrizitätsverbraucher und Möglichkeiten zur einfachen und wirksamen Berechnung verbrauchter elektrischer Energie. Jeder Mikroprozessor wird mit einem einzigartigen Identifikationscode hergestellt, der zur Identifizierung der Bedienperson verwendet werden kann. Zusätzlich zu diesem Identifikationscode weist ein Mikroprozessor eine große Datenverarbeitungskapazität zur weiteren Erhöhung der Sicherheit in bezug auf eine nicht autorisierte Verwendung der Identifikationscodes auf. Beispielsweise kann ein nicht lesbarer, geheimer Algorithmus in jeden Mikroprozessor programmiert werden, damit vor Senden über das Netzwerk der Identifikationscode mittels beispielsweise durch den Mikroprozessor erzeugten Zufallszahlen verschlüsselt wird.
• Die große Datenkapazität des Mikroprozessors ermöglicht eine Erweiterung des Systems durch zusätzliche Funktionen wie automatisches Anschließen und Abtrennen von Energieverbrauchseinheiten, die durch einen Fernsteuerung ausgeführt werden können, beispielsweise eine Anforderung über einen Computer oder ein Sprachantwortsystem über ein Telefonnetzwerk zur Wiederaufladung eines Elektroautos, das an einem anderen Platz geparkt ist, wobei der Mikroprozessor des Autos als Adreßeinheit dient, die wahlweise Signale von dem Netzwerk empfangen kann und die von den Computereinheiten und Regulierungseinrichtungen bzw. Steuereinrichtungen des Netzwerks zur Lokalisierung der Position des Autos verwendet wird. Ein Anschluß und Abtrennen kann ebenfalls in einer zeitgesteuerten oder temperaturgesteuerten Weise erfolgen. Beispielsweise kann eine Wiederaufladung eines Elektroautos mit einer gewissen Energiemenge zu einem gewissen Zeitpunkt oder bis zu einem gewissen Zeitpunkt angefordert werden, oder es kann ein Heizen des Autos angefordert werden, falls die Außentemperatur unter einen gewissen Pegel fällt. Es ist ebenfalls möglich, das System durch eine Warnfunktion zu erweitern, über die ein Computer oder ein Telefon die Aufmerksamkeit der Bedienperson auf die Tatsache richten kann, daß beispielsweise ein Elektroauto vom Verteilungsnetzwerk abgetrennt worden ist oder ein Fehler aufgetreten ist. Es ist ebenfalls möglich von einer anderen Stelle aus über einen Computer eine Leistungsfähigkeitsüberprüfung beispielsweise des Ladezustands des Elektroautos durchzuführen.
• Ein Verteilungssystem oder -netzwerk gemäß der Erfindung kann mit Kartenleser für eine intelligente, einen Mikroprozessor aufweisende Karte kombiniert werden. Dies würde es für den Kartenbesitzer ermöglichen, sich selbst zu identifizieren und zu autorisieren, daß sein/ihr Konto mit den Kosten der verbrauchten Energie für eine Energieverbrauchseinheit belastet wird, die wiederum einen eigenen Mikroprozessor aufweist. Dies wird von unmittelbarem Interesse sein, wenn beispielsweise ein Auto geliehen wird und die Autorisierung beispielsweise durch einen Kartenleser in dem Auto ausgeführt werden kann. Es ist ebenfalls möglich, den Mikroprozessor der Identifikationsschaltung vollständig durch die einen Mikroprozessor aufweisenden Karte zu ersetzen. In diesem Fall ist die Energieverbrauchseinheit ohne Identifizierungs- Mikroprozessor, sobald die Karte entfernt worden ist. Das System kann beispielsweise in einem Auto ebenfalls um eine Tastatur, eine Anzeigeeinrichtung und dergleichen ergänzt werden, damit die Bedienperson die Möglichkeit hat, zusätzliche Dienste wie einen zeitgesteuerten Anschluß der Energieversorgung anzufordern.
• Ein erfindungsgemäßes Verteilungsnetzwerk kann auf verschiedene Arten aufgebaut werden. In der einfachsten Form kann es aus einer Vielzahl von Abgriffsvorrichtungen bestehen, die durch Steuereinrichtungen (Regulierungseinrichtungen) gesteuert werden, die jeweils einen Mikroprozessor aufweisen und über dem Netzwerk überlagerten Signalen mit einer Computereinheit verbunden sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die dem Netzwerk überlagerten Signale zu und von der Vielzahl der Steuereinrichtungen durch eine Sammeleinheit gesammelt werden, die in einer bekannten Weise mit einem Zentralcomputer über Funk- oder Datenschaltungen verbunden ist. Weiterhin können eine Vielzahl von Zentralcomputereinheiten mit einem Hauptcomputer verbunden werden oder zu einem Computernetzwerk zusammengeschlossen werden. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß eine Datenübertragung mittels dem Verteilungsnetzwerk überlagerten Signalen einen relativ beschränkten Umfang hat, wobei in jedem Fall nach einer Transformatorstation die Datenkommunikation in einer anderen geeigneten Weise bewirkt werden muß.
• Entsprechend können die Abgriffsvorrichtungen und die einen Mikroprozessor aufweisenden Steuereinrichtungen in verschiedenen Arten relativ zueinander eingerichtet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Abgriffsvorrichtung und die Steuereinrichtung in einer Einheit ausgebildet werden, wobei zumindest ein Mikroprozessor und ein Schalter für jedes Steckdoseneinrichtung vorhanden ist. An Stellen, bei denen eine Anzahl von Abgriffsvorrichtungen nahe beieinander gesammelt sind, beispielsweise auf einem Parkplatz, kann ein Mikroprozessor eine Vielzahl von Schaltern und Steckdoseneinrichtung steuern. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Steckdoseneinrichtungen parallel durch getrennte Leitungen gespeist werden, jedoch könnte jeder Schalter und jede Steckdoseneinrichtung durch den Mikroprozessor über Impuls erfassende Logikschaltungen oder dergleichen identifiziert und gesteuert werden, wobei sie somit durch gemeinsame Leitungen in Reihenschaltung gespeist werden können.
• Aufgrund der großen Speicherkapazität der Mikroprozessoren, muß eine Identifikations- und Zugriffssteuerung nicht stets durch die Zentralcomputereinheit ausgeführt werden, sondern kann getrennt durch den Mikroprozessor der jeweiligen Steuereinrichtungen oder eine Speichereinrichtung ausgeführt werden, die getrennt in Verbindung mit dem Mikroprozessor angeordnet sind. Bei gegebenen Intervallen können den Steuereinrichtungen aktualisierte "Listen" autorisierter oder nicht autorisierter Bedienpersonen zugeführt werden. In einem derartigen Verteilungssystem kann die Identifikations- und Zugriffssteue rung ein einer einfacheren, schnelleren und kostengünstigeren Weise durchgeführt werden.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Steckdoseneinrichtung der Abgriffsvorrichtung eine Netzspannung im unbenutzten Zustand aufweisen. Sobald eine Energieverbrauchseinheit an die Steckdoseneinrichtung angeschlossen wird, erfaßt das Netzwerk dieses und schaltet die Steuereinrichtung den Strom ab, falls eine nicht akzeptierte Zugriffssteuerung innerhalb einer gegebenen Zeitdauer erfolgt ist. Aus Sicherheitsgründen würde es statt dessen auch möglich sein, die Abgriffsvorrichtungen mit einer niedrigeren Spannung im ungenutzten Zustand zu speisen, damit eine Identifikation zugelassen wird, jedoch kein Risiko für Verletzungen besteht, beispielsweise für Kinder, die beim Spielen Fremdkörper in die Steckdoseneinrichtung stecken. In den Fällen, daß die Energieverbrauchseinheit, wie beispielsweise ein Auto, eine eigene Stromquelle aufweist, könnte die Steckdoseneinrichtung in deren unbenutzten Zustand vollständig deaktiviert sein, wobei in diesem Fall die Stromquelle des Autos bei Anschluß ein Relais betätigen kann, das den Schalter zur Freigabe der Identifikation schließt.
• Ein Verteilungsnetzwerk gemäß der Erfindung sollte neben der Identifizierung der Bedienperson und der Zufuhr elektrischen Stroms in der Lage sein, entweder die verbrauchte Energie oder die Zeit zu messen, während der eine Energieverbrauchseinheit angeschlossen ist. Die Messung kann geeignet durch den Mikrocomputer der Steuereinrichtung ausgeführt werden, jedoch ist es ebenfalls möglich, den Mikrocomputer der Energieverbrauchseinheit als Meßeinrichtung zu verwenden, die Verbrauchsdaten zu dem Zentralcomputer sendet.
• Der Mikroprozessor der Steuereinrichtung kann verschiedene Aufgaben und Funktionen aufweisen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht dessen Aufgabe beispielsweise in der Ausführung der folgenden Schritte: Aktivieren des Mikroprozessors der Identifikationsschaltzung derart, daß dieser Mikroprozessor eine Identifikationssignal abgibt, Abgeben eines Adreßsignals, das das Identifikationssignal zu der Zentralcomputereinheit begleitet, Empfangen eines Antwortsignals aus der Computereinheit, wenn diese das Identifikationssignal überprüft hat, und Bewirken eines Ausschalten oder Einschalten des Stroms in der Abgriffsvorrichtung im Ansprechen auf ein negatives oder positives Antwortsignal. In einem kleineren System wie ein Wohnwagenplatz kann dieser ebenfalls zur Identifizierung der Bedienperson dienen und Informationen speichern, wobei in diesem Fall eine Zentralcomputereinheit bei der Gelegenheit einer Aufladung in dem Mikroprozessor jeder Abgriffsvorrichtung überprüft, an welcher Stelle die Bedienperson Energie verbraucht hat und wieviel sie davon während des Aufenthalts verbraucht hat.
• Erfindungsgemäß wird ein Verteilungsnetzwerk bereitgestellt, auf das leicht zugegriffen werden kann, das zuverlässig und bedienerfreundlich ist, und das gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel keine getrennten Aufladungskarten und/oder -codes erfordert. Es ist insbesondere für Bedienpersonen mit beweglichen Energieverbrauchseinheiten wie Autos gut geeignet. Jedoch ist es ebenfalls möglich, die Erfindung für schienengebundenen, elektrisch angetriebenen Verkehr zu verwenden, wobei in diesem Fall die elektrischen Leitungen in Abschnitte unterteilt werden können. Beim Übergang von einem Abschnitt zu einem anderen wird überprüft, ob der Zug oder das Fahrzeug autorisiert ist, in diesem Abstand zu fahren.
• Die Begriffe Abgriffsvorrichtung und Steckdoseneinrichtung weisen somit einen sehr breiten Sinn auf und schließen ebenfalls Oberleitungen oder Stromschienen für Eisenbahnen mit ein. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung für eher "stationäre" Energieversorgungseinheiten zu verwenden. Dies kann beispielsweise Gebäude umfassen, in der eine Gruppe von Firmen, Ausstellungen und Markhandel untergebracht sind, wobei ein und dieselbe Abgriffsvorrichtung unterschiedliche Bedienpersonen für eine kurze Zeitdauer haben kann. Bei derartigen Anwendungen kann der Mikroprozessor der Energieversorgungseinheit geeignet in einer Anschlußeinrichtung in Form eines Verbindungskastens angeordnet werden. Die Erfindung kann ebenfalls beispielsweise in einer Firma angewendet werden, in der unterschiedliche Abteilungen und Profitzentren dieselben Abgriffsvorrichtungen verwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine vereinfachte Grundansicht eines Verteilungsnetzwerkes gemäß der Erfindung, an dem ein Elektroauto zur Aufladung angeschlossen ist,
• Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung,
• Fig. 3 ein schematischen Blockschaltbild zweier unterschiedlicher Ausführungsbeispiel für Abgriffsvorrichtungen und
• Fig. 4 und 5 schematische Blockschaltbilder möglicher Ausführungsbeispiel für eine Steuereinrichtung und eine Identifikationsschaltung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiel der Erfindung
• Nachstehend wird auf Fig. 1 bezug genommen, in der ein vereinfachtes Verteilungsnetzwerk gemäß der Erfindung veranschaulicht ist. In der Darstellung wurde ein Elektroauto 1 als ein Beispiel für eine Energieverbrauchseinheit gewählt. Jedoch ist es verständlich, daß viele andere elektrisch betriebene Maschinen und Geräte in derselben Weise an das Netzwerk angeschlossen werden können. Das in der Darstellung gezeigte Verteilungsnetzwerk weist eine Energieleitung 2 mit drei Überlandleitungen 2 für Hochspannung, die über einen Mast 3 einer Transformatorstation zugeführt werden, die allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Das Hochspannungsnetzwerk ändert sich hinter der Transformatorstation in ein Niederspannungsnetzwerk, das in der Darstellung durch eine unterirdische Leitung 5 dargestellt ist, die sich zu einer Anzahl von Abgriffsvorrichtungen 6 verzweigt, von denen angenommen sei, daß sie auf einem öffentlichen Parkplatz angeordnet sind.
• Das Elektroauto 1 weist einen Satz Akkumulatorbatterien 7 auf, die zum Speichern der zum Antrieb des Autos erforderlichen elektrischen Energie verwendet werden. Die Batterien 7 sind durch Anschluß eines Steckers an dem Ende eines Kabels 8 an einen Stecker 9 der einzelnen Abgriffsvorrichtung 6 wiederaufladbar.
• Das erfindungsgemäße Verteilungsnetzwerk weist zumindest eine Computereinheit 10 und eine Regulierungseinrichtung bzw. Steuereinrichtung 11 für jede der Abgriffsvorrichtungen 6 auf. Zur Identifizierung der Bedienperson ist das Elektroauto außerdem mit einer Identifikationsschaltung 12 ausgestattet. Bei Anschluß des Elektroautos an die Abgriffsvorrichtung 6 können die Computereinheit 10, die Steuereinrichtung 11 als auch die Identifikationsschaltung 12 miteinander über Signale kommunizieren, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden, wobei diese jeweils eine sogenannten Übermittlungseinrichtung, d. h. einem Sender/Empfänger zur Ermöglichung der Kommunikation aufweisen. Die Computereinheit 10, die Steuereinrichtung 11 und die Identifikationsschaltung 12 sind lediglich schematisch als Blöcke dargestellt und weisen außer der Übermittlungseinrichtung ebenfalls einen Mikroprozessor auf. Die Steuereinrichtung 11 weist außerdem einen Schalter auf, der schematisch mit dem Bezugszeichen 13 gezeigt ist, bei dem es sich vorzugsweise um ein sogenanntes Halbleiterrelais handelt, um wahlweise den Strom zu der Steckereinrichtung 9 ein- oder auszuschalten.
• In dessen ungenutzten Zustand, wenn keine Energieversorgungseinheit an die Steckereinrichtung 9 angeschlossen ist, ist der Schalter 13 geöffnet. Bei Anschluß des Elektroautos 1 an die Steckereinrichtung 9 wird erfindungsgemäß das nachfolgend beschriebene ausgeführt. Die Steuereinrichtung 11 erfaßt, daß eine Energieversorgungseinheit angeschlossen ist und bewirkt das Schließen des Schalters 13 für eine kurze Dauer, geeigneterweise 1/10 bis 1 s. Während dieser Dauer aktiviert der Mikroprozessor der Steuereinrichtung 11 den Mikroprozessor der Identifikationsschaltung 12 zur Ausgabe eines Identifikationssignals, das über das Verteilungsnetzwerk zu der Computereinheit 10 gesendet wird, in der überprüft wird, ob die Bedien person zur Verwendung des Verteilungsnetzwerks autorisiert ist. In dem Fall, daß das Identifikationssignal akzeptiert wird, wird dies dem Mikroprozessor der Steuereinrichtung mitgeteilt, wobei der Mikroprozessor dafür sorgt, daß der Schalter 13 geschlossen gehalten wird und das Elektroauto somit Strom aus der Steckdoseneinrichtung 9 empfangen kann. Falls demgegenüber das Identifikationssignal nicht von der Computereinheit 10 akzeptiert wird, unterbricht die Steuereinrichtung 11 den Strom.
• Nachstehend wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Schaltbild gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Erfassungsschaltung 14 für die Abschaltfunktion der Steuereinrichtung 11 veranschaulicht ist. Diese weist ein Halbleiterrelais 13 auf, das zwischen einem Eingang 15 und einem Ausgang 16 geschaltet ist. Der Eingang 15 ist stets mit der Netzspannung verbunden. Ein Halbleiterrelais hat die Eigenschaft, daß er auch in der ausgeschalteten Position eine gewisse Menge Leckstrom aufweist, so daß der Ausgang 16 im unbelasteten Zustand eine Spannung entsprechend der Spannung an dem Eingang 15 aufweist. Eine schematisch als Widerstand und mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet Energieverbrauchseinheit weist eine gewisse Impedanz auf. Über dem Eingang 16 ist ein Widerstand 18 geschaltet, wobei der Spannungsabfall über diesem Widerstand über einen Meßausgang 19 gemessen werden kann. Wenn der Energieverbraucher 17, dessen Impedanz wesentlich kleiner als die des Widerstands 18 ist, an den Ausgang 16 angeschlossen ist, fällt der Spannungsabfall über den Widerstand 18 auf einen Wert nahe Null ab. Das Relais kann dann über einen zweiten Steuereingang 20 durch den Mikroprozessor angewiesen werden, den Strom für zumindest eine kurze Zeitdauer einzuschalten. Unter Verwendung eines Halbleiterrelais und dessen Verschaltung in der veranschaulichten und beschriebenen Weise wird ein einfacher und kostengünstiger Sensor erhalten, der erfaßt, wann eine Energieversorgungseinheit an das Netzwerk angeschlossen ist, wobei der Schalter somit unmittelbar geschlossen werden kann, um eine Identifikation der Bedienperson zuzulassen.
• Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Identifikationsschaltung 12 in der Energieversorgungseinheit enthalten. Es gibt jedoch keinen Hinderungsgrund, die Identifikationsschaltung 12 als einen getrennten Verbindungskasten auszulegen, damit es beispielsweise einem Handwerker ermöglicht wird, Werkzeuge an das Netzwerk anzuschließen. Weiterhin ist es nicht notwendig, daß die Steuereinrichtung 11 einstückig mit der Steckdoseneinrichtung 9 ausgeführt ist, vielmehr können diese auch an getrennten Positionen angeordnet werden.
• Zur Messung der Menge verbrauchter elektrischer Energie ist eine Elektrizitätszähler (Elektrizitätsmeßeinrichtung) oder Zeitzähler (Zeitmeßeinrichtung) geeignet in oder in Verbindung mit jeder Abgriffsvorrichtung 6 angeordnet, wobei der Mikroprozessor der Steuereinrichtung die Zufuhr der Verbrauchsdaten zu der Computereinheit 10 bewirkt, um als Daten zur Belastung der Bedienperson zu dienen. Jedoch ist es möglich, den Zähler in der tatsächlichen Energieverbrauchseinheit, beispielsweise einem Elektroauto, anzuordnen, aus der Informationen bezüglich der Menge verbrauchter Energie kontinuierlich zu der Computereinheit gesendet wird. Als ein Zähler (Meßeinrichtung) kann der Mikroprozessor entweder der Steuereinrichtung oder der Identifikationsschaltung verwendet werden.
• Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verteilungsnetzwerks gemäß der Erfindung ist die Com putereinheit 10 in Verbindung mit einer Transformatorstation angeordnet. Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, die Positionierung wurde vielmehr als Beispiel einer möglichen Stelle für die Computereinheit gewählt. In tatsächlicher Praxis kann die Computereinheit an einer beliebigen Position in einem Verteilungsnetzwerk angeordnet werden, wobei eine Vielzahl von Computereinheiten zu einem regionalen Netzwerk oder zu einem Netzwerk zusammengeschlossen werden, das das gesamte Land abdeckt. Eine derartige Verbindung muß nicht über das Verteilungsnetzwerk ausgeführt werden, vielmehr kann sie in optionaler Weise beispielsweise über Funk, Telefon oder Satellit vorgesehen sein.
• Existierende Verteilungsnetzwerke können ohne kostspielige Vorgänge in ein Netzwerk der vorstehend beschriebenen Bauart umgebaut werden. Die realistischste Alternative scheint zu sein, daß in Zukunft Verteilungsnetzwerke die Möglichkeit aufweisen, elektrische Energie sowohl in bezug auf einen festen geographischen Punkt in Form eines stationären Elektrizitätszählers beispielsweise für ein Haus, also auch in bezug auf eine Bedienperson mittels einer vorstehend beschriebenen Identifikationsschaltung für eine Energieversorgungseinheit abzurechnen. In Zukunft können die betreffenden Maschinen und Geräte bereits bei der Herstellung mit eingebauten Identifikationsschaltungen versehen werden. Die Bedienperson kann dann, falls sie es wünscht, den einzigartigen Identifikationscode in dem Mikroprozessor der Identifikationsschaltung bei einem optionalen Energieversorgungsunternehmen registrieren und sich somit zur Bezahlung für die verbrauchte Energie bei Verwendung der Maschine oder des Geräts zu binden. Falls ein und dieselbe Bedienperson eine Vielzahl von Energieverbrauchseinheiten aufweist, können diese derart registriert werden, daß sie über dasselbe Konto in Rechnung gestellt werden.
• Nachstehend wird auf Fig. 3 Bezug genommen, bei der es sich um ein Blockschaltbild handelt, das zwei verschiedene Ausführungsbeispiel für Abgriffsvorrichtungen veranschaulicht. Genauer ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, gemäß dem ein gemeinsamer Mikroprozessor 21, der in geeigneter Weise zentral in einer Schalttafel oder dergleichen angeordnet werden kann, eine Gruppe von Steckdoseneinrichtungen 9 steuert, die beispielsweise auf einem Parkplatz oder in einem Gehäuse angeordnet sind, in dem eine Gruppe von Firmen untergebracht ist. (Nicht gezeigte) Schalter für jede Steckdoseneinrichtung können optional in Verbindung mit dem Mikroprozessor 21 oder der Steckdoseneinrichtung 9 angeordnet werden. Darunter ist eine Abgriffsvorrichtung gezeigt, bei der ein Mikroprozessor 21' über einen (nicht gezeigten) Schalter eine einzelne Steckdoseneinrichtung 9' steuert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es bequem, aber nicht notwendig, daß sowohl der Mikroprozessor, die Steckdoseneinrichtung als auch der Schalter als eine Einheit einstückig ausgeführt sind.
• An einem geeigneten Punkt in dem Netzwerk, beispielsweise in der Nähe einer Transformatorstation ist eine Sammeleinheit 22 angeordnet, die jeweils Signale von einer Vielzahl von Mikroprozessoren sammelt und diese diesen zuleitet. Die Sammeleinheit 22 ist mit einem Zentralcomputer verbunden und leitet somit die Kommunikation zwischen dem Zentralcomputer und den jeweiligen Abgriffsvorrichtungen weiter. In dem dargestellten Netzwerk kann die Kommunikation über kurze oder lange Abstände über herkömmliche Datenschaltungen, Funkkommunikation oder dergleichen durchgeführt werden.
• Nachstehend wird auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein schematisches Blockschaltbild gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 11 gezeigt ist. Diese weist einen Mikroprozessor 21 auf, der über eine Übermittlungseinrichtung (Sender/Empfänger) an eine Energieleitung 5 angeschlossen ist. Ein mit dem Bezugszeichen 13 bezeichneter Schalter von dem Mikroprozessor betreibbar, wobei der mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Sensor zur Erfassung dient, ob eine Energieversorgungseinheit an die Steckdoseneinrichtung 9 angeschlossen ist. Eine Speichereinheit 25 ist mit dem Mikroprozessor verbunden, um dessen Speicherkapazität weiter zu erhöhen und Identifikationscodes für Energieverbrauchseinheiten zu speichern, die zur Verwendung des Netzwerks autorisiert sind.
• Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Identifikationsschaltung für eine mit 1 bezeichnete Energieverbrauchseinheit. Ein Mikroprozessor 26 ist über eine Übermittlungseinrichtung 27 mit der Netzwerkverbindung 8 und der zugehörigen Steckdoseneinrichtung 28 der Energieverbrauchseinheit verbunden. Eine Kommunikationseinheit ist mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet und kann beispeilsweise eine Anzeigeeinrichtung und/oder eine Tastatur sein, über die eine Bedienperson mit der Identifikationsschaltung des Netzwerks kommunizieren kann. Die Identifikationsschaltung kann ebenfalls Verbindungen 30 aufweisen, um die Eingabe von Signalen beispielsweise aus einem Sensor und Ausgabe von Signalen wie von Warnsignalen zu ermöglichen.

Claims (16)

1. Verteilungsnetzwerk mit elektrischen Leitungen (5) zur Verteilung elektrischen Stroms, einer Vielzahl von Abgriffsvorrichtungen (6) mit zumindest einer Steckdoseneinrichtung (9) zum Abgreifen elektrischen Stroms zu optionalen Energieverbrauchseinheiten (1) und einer Zentralcomputereinheit (10), die mit den einzelnen Abgriffsvorrichtungen kommuniziert, wobei zumindest einige Abgriffsvorrichtungen (6) des Netzwerks einen Schalter (13) und eine Reguliereinrichtung (11) mit einem Mikroprozessor (21) aufweisen, wobei eine Bedienperson, die eine Energieverbrauchseinheit (1) mit einer der Abgriffsvorrichtungen verbindet, für die Zentralcomputereinheit (10) oder für die Regulierungseinrichtung (11) über einen Mikroprozessor in der Energieverbrauchseinheit identifizierbar ist, und die Regulierungseinrichtung im Falle einer akzeptierten Identifikation den Schalter (13) geschlossen hält und ein Abgreifen elektrischen Stroms aus der Steckdoseneinrichtung (9) zuläßt, wohingegen im Falle einer nicht akzeptierten Identifikation die Regulierungseinrichtung den Schalter offen hält und ein Abgreifen elektrischen Stroms aus der Steckdoseneinrichtung (9) verhindert.

2. Verteilungsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei die Abgriffsvorrichtung (6) einen Stromzähler aufweist.

3. Verteilungsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei die Abgriffsvorrichtung (6) einen Zeitzähler aufweist.

4. Verteilungsnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Computereinheiten (10) mit einem Haupt-Computer verbunden sind.

5. Verteilungsnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Kommunikation insgesamt oder teilweise über Signale auftritt, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden.

6. Verteilungsnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Kommunikation zwischen einer Energieverbrauchseinheit (1) und einer Abgriffsvorrichtung (6) über Signale auftritt, die der Energieverbindung zwischen der Energieverbrauchseinheit (1) und der Abgriffsvorrichtung überlagert werden.

7. Verteilungsnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Mikroprozessor einer Energieverbrauchseinheit in einem Anschluß- oder Verbindungskasten angeordnet ist.

8. Verfahren zum Regulieren der Zufuhr elektrischen Stroms zu einer einzelnen Energieverbrauchseinheit (1) mit den Schritten

Anschließen der Energieverbrauchseinheit (1) an eine Abgriffsvorrichtung (6) in einem Verteilungsnetzwerk,

Identifizieren der Bedienperson durch Senden eines Identifikationssignals aus einem Mikroprozessor der Energieverbrauchseinheit (1) zu einer Zentralcomputereinheit (10) oder einer einen Mikroprozessor aufweisenden Regulierungseinrichtung (11),

Schließen eines Schalters (13) und Zulassen eines Abgreifens von elektrischen Stroms im Falle einer akzep tierten Identifikation, jedoch Öffnen des Schalters und somit Abschalten des Stroms im Falle einer nicht akzeptierten Identifikation,

Messen der verbrauchten Energie oder der Zeitdauer, während der die Energieverbrauchseinheit angeschlossen ist, und

Belasten der für die Bezahlung in bezug auf die verwendete Energieverbrauchseinheit verantwortlichen Person mit der verbrauchten elektrischen Energie auf der Grundlage des Identifikationssignals.

9. Verfahren nach Anspruch 8, mit dem Schritt Halten des Schalters (13) in eine offene, ausgeschaltete Position in einem unbelasteten Zustand, und Erfassen des Anschlusses einer Energieverbrauchseinheit (1) an das Netzwerk zum unmittelbaren Einschalten des Stroms und Zulassen der Identifikation.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit dem Schritt Senden von Kommunikationssignalen zwischen der Energieverbrauchseinheit (1) und der Zentralcomputereinheit (10) oder einer einen Mikroprozessor aufweisenden Regulierungseinrichtung, die dem Verteilungsnetzwerk überlagert werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, mit dem Schritt Senden des Identifikationssignals aus dem Mikroprozessor einer Energieverbrauchseinheit (1) zu der Abgriffsvorrichtung (6) über die Energieverbindung zwischen der Energieverbrauchseinheit und der Abgriffsvorrichtung.

12. Regulierungseinrichtung (11) für eine Abgriffsvorrichtung (6) zur Regulierung der Zufuhr elektrischen Stroms zu einer Steckdoseneinrichtung (9), durch die eine Energieverbrauchseinheit (1) mit einem Verteilungsnetzwerk verbunden ist, mit einem Mikroprozessor (21) und ei nem Schalter (13), wobei der Mikroprozessor zur Kommunikation mit einer Computereinheit (10) und zur Betätigung des Schalters (13) zwischen einer geschlossenen Position, in der Strom aus der Steckdoseneinrichtung zuführbar ist, und einer geöffneten Position dient, in der verhindert wird, daß die Steckdoseneinrichtung Strom zuführt, sowie einer Erfassungsschaltung (14), die den Anschluß einer Energieverbrauchseinheit (1) an die Steckdoseneinrichtung (9) erfaßt und ein Schließen des Schalters (13) für eine begrenzte Zeitdauer bewirkt, damit die Identifikation der Bedienperson der Energieverbrauchseinheit zugelassen wird.

13. Regulierungseinrichtung nach Anspruch 12, mit einem Stromzähler oder einem Zeitzähler.

14. Regulierungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schalter aus einem Halbleiterrelais (14) besteht.

15. Regulierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steckdoseneinrichtung (9) in deren unbelasteten Zustand vollständig inaktiv ist, und das Schließen des Schalters (13) durch Anschließen einer externen Stromquelle ausgeführt wird, die vorzugsweise in der Energieverbrauchseinheit (1) angeordnet ist.

16. Regulierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei an die Steckdoseneinrichtung (9) in deren unbelasteten Zustand eine Spannung angelegt wird, die niedriger als eine Nennspannung des Netzwerks ist, damit das Risiko von Unfällen vermieden wird, jedoch eine Identifikation ermöglicht wird.