WO2012143056A2 - Verfahren zum bereitstellen eines ladestroms und ladeeinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • Such an electrically drivable vehicle has a traction battery, which provides the electrical energy required for the driving operation. discharged
  • Traction batteries must be recharged if necessary by means of a charging device.
  • Other electrically powered vehicles must be supplied with DC power to recharge their traction batteries
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which a charging current for a traction battery of an electrically driven vehicle can be provided in a versatile manner.
  • a charging means receives AC power from an AC power supply network, in a first operating mode of the charging device of the alternating current to an AC-DC converter the charger is directed and supplied by the AC-DC converter DC supplied to a charging cable for charging the traction battery is in a second mode of operation of the charging device, the AC is passed bypassing the AC-DC converter to the charging cable, and provided in the first Be ⁇ operating mode by means of the charging cable DC power as charging current for the traction battery or in the second mode of operation by means of the charging cable Alternating current is provided as a charging ⁇ current for the traction battery.
  • DC current is provided as charging current in the first operating mode and AC current is provided as charging current
  • Fahrbatterie is provided. This makes it possible, as well ⁇ vehicles that require direct current and charging current, as well as vehicles to provide that AC as a charging current benöti ⁇ gen, with charging current. It is also advantageous that the charging current is provided both in the first operating mode and in the second operating mode by means of the same Ladeka ⁇ bels available. This universal insertion ⁇ face method can be implemented easily and inexpensively.
  • the method may be configured such that in the first operating mode by means of a first switching position of a
  • Switching the AC power is passed to the AC-DC converter and is passed in the second mode of operation by means of a second switching position of the switching device of the alternating current, bypassing the AC-DC converter to the charging cable.
  • Such a switching device can be easily and inexpensively z. B. realize as a changeover or contactor.
  • the method may also be configured such that there is provided in the first operating mode of the direct current to at least two Lei ⁇ tern (for example, two wires) of the charging cable and in the second operating mode, the AC Any artwork at least these two conductors of the charging cable is provided.
  • the method may also be such that both in the first operating mode of the direct current and in the second operating mode, the alternating current is provided on one and the same charging plug arranged on the charging cable. In this case, it is particularly advantageous that both the direct current and the alternating current are provided to one and the same charging connector or transmitted via this charging connector. As a result, only one charging plug on the charging cable is necessary for the first operating mode and for the second operating mode. This is another reason why the process can be implemented cost-effectively.
  • the process may also proceed so that both the provision of the AC current and providing the DC current is con- trolled by a control unit of the charging device, the provision of the AC current and providing the DC current is monitored by a monitoring unit of the Ladeeinrich ⁇ tung both and A communication with the vehicle is or can be carried out by a communication unit of the charging device both during the provision of the alternating current and during the provision of the direct current.
  • a charging device is also disclosed for charging a traction battery of an electrically driven vehicle, comprising:
  • connection means for electrically connecting the charging device to an AC power supply network
  • a switching device which originated in a first switching position of the AC power supply network
  • the charger switch means by means of the charger switch means, the alternating current originating from the AC power supply network is either conducted to the AC-DC converter (to rectify it there and to pass the resulting direct current to the charging cable) or the alternating current is bypassed.
  • DC converter to the charging cable ge ⁇ passes.
  • the charging device either DC or AC as a charging current to the charging cable.
  • This charging device can be designed such that the La ⁇ devisor at least two conductors (eg, two wires), where the direct current is provided at the first switching position and where the alternating current is provided in the second switching position.
  • at least the two conductors of the charging cable both the
  • the charging device can also be designed such that a charging plug is arranged on the charging cable, to which the alternating current is provided both in the first switching position of the direct current and in the second switching position.
  • the direct current as well as (in the second switching position) the alternating current is advantageously provided both by means of a single charging plug arranged on the charging cable (in the first switching position).
  • the charging device may further comprise:
  • control unit which controls both the provision of the alternating current and the provision of the direct current
  • a monitoring unit which monitors and / or provides both the provision of the alternating current and the provision of the direct current
  • FIG. 2 shows the charging device in a second operating mode for providing alternating current.
  • a charging device 1 is shown, whose elements are divided into a power electronics housing 4 and a charging station 8. (His and the elements of the charging device 1 arranged in a common housing or a common charging station In another embodiment, Kings ⁇ NEN).
  • the charging device 1 has a connection means 12 in the form of an electric cable, which connects the charging device 1 with a transformer 14.
  • the transformer 14 is electrically connected to an AC power supply network 16.
  • the charging device 1 may be connected to a low voltage or medium voltage AC power supply network using the transformer Alternatively, the charging device 1 may be connected to a low voltage AC power supply network without the transformer 14.
  • the charging device 1, a charging cable 20, which the charging device 1 with a
  • the charging cable 20 comprises power conductor 22 and communication ⁇ conductor 24.
  • About the at least two power conductors 22 (cores 22) is transferred electrical charging current from the charging device 1 to the connected electrically driven vehicle 21.
  • the power conductors 22 are for much larger currents designed as the communication conductor 24, because on the power conductor 22 a significantly larger electrical
  • the power electronics housing 4 has an optional Wech ⁇ selstrom measuring unit 25, an optional power filter 26, switching means 28, an AC-DC converter 30, a DC filter 32, an optional fuse unit 34, an optional AC filter 36, rungs- a Steue- and Communication unit 38 and a Matterwachungssein ⁇ unit 40.
  • the control and communication unit 38 controls the function of which is arranged in the power electronics housing Ele ⁇ elements and communicates with a control and communication ⁇ tion unit 72 of the charging station 8.
  • the control unit 40 serves to monitor the function of which is arranged in the power electronics housing elements, and optionally also the radio ⁇ tions of the arranged in the charging station 8 elements.
  • the switching device 28 can assume at least two switching positions.
  • the AC-DC converter 30 and the DC filter 32 form a first current path for the charging current, which is flowed through in the first switching position of the switching device 28 from the charging current (DC current path or DC strand).
  • the fuse unit 34 and the AC filter 36 form a second current path for the charging current, which is flowed through in the second switching position of the switching device 28 from the charging current (AC current path or AC strand).
  • the charging station 8 comprises a user interface 70 (human machine-interface 70), the control and Lichtunikationsein ⁇ standardized 72, an optional measuring unit 74, a ladeeinrich- tung-side vehicle communication unit 76 to the Realisie ⁇ tion of the communication between the charging device 1 and the electrically driven vehicle 21 and an identification and authentication unit 78.
  • the charging station 8 is a power transmitting cable 80 and a Kommuni ⁇ cation cable 82 with the power electronics housing. 4
  • the user interface 70 is used for communication with a human user and is designed, for example, as a keyboard display unit.
  • the identification ⁇ and authentication unit 78 is used to identify and authenticate the human user, it can be configured for example as a as such known RFID Reader).
  • the vehicle communication unit 76 serves to realize the communication between the charging device 1 and the electrically driven vehicle 21.
  • the power conductors 22 and the communication conductors 24 of the charging cable 20 are electrically connected to a charging plug 86 which is arranged on the charging cable 20.
  • the charging ⁇ plug 86 can be electrically connected to a charging socket 88 of the electrically powered vehicle 21st Of the electrically driven vehicle 21, only a traveling battery 90 and a vehicle-side control unit 92 for controlling the charging of the traveling battery 90 are shown.
  • communication conductors / communication lines are shown as broken lines and power conductors / power transmitting conductors are shown as solid lines.
  • the AC power supply network 16 (in the exemplary embodiment is a low-voltage power supply network with three-phase alternating current and a voltage of 400 V) provides electrical energy in the form of alternating ⁇ current to the transformer 14.
  • the transformer transforms the alternating current to the required voltage level ; the transformed alternating current then passes via the connection ⁇ medium / cable 12 to the line filter 26 of the charging device 1.
  • the line filter 26 filters out disturbances from the alternating current, in particular disturbing harmonics are filtered out.
  • the alternating current is then transmitted from the line filter 26 to the switching device 28, which in the exemplary embodiment game is designed as a switch.
  • the Heidelbergeinrich ⁇ device 28 has two switching positions.
  • the first operating mode of the charging device 1 is shown in FIG. In this first mode of operation takes the
  • the alternating current originating from the AC power supply network is transmitted from the switching device 28 to the AC-DC converter 30.
  • the AC-DC converter 30 directs the
  • the DC filter 32 which smoothes the DC current and thereby possibly filtered out existing harmonic residues from the DC.
  • a diode to be installed in order to ensure the direction of current flow from the charger to the vehicle may be further DC separator installed on error. power-off the charging cable.
  • the DC power is transmitted from the DC filter 32 via the cable 80 to the measuring unit 74, which measures voltage, current or transmitted power.
  • the measuring unit 74 of the direct current is fed in the first operating mode in the Leis ⁇ tung conductor 22 of the charging cable 20 and transmitted via this charging cable 20 to the charging plug 86th
  • the charging plug 86 is connected to the charging socket 88 of the electrically drivable ⁇ cash vehicle 21, whereby the ausgestalte in the first operating mode as a DC charging current via the charging connector 86 and the charging socket is passed 88 to the driving battery 90 of the electrically powered vehicle 21st Of the
  • the alternating current originating from the AC power supply network is conducted from the switching device 28 to the fuse unit 34.
  • the fuse unit 34 may include, for example, fuses or a residual current circuit breaker.
  • the alternating current is conducted via the fuse unit 34 to the AC filter 36, which filters out disturbances such as harmonics or the like from the alternating current.
  • the AC current is passed through the cable 80 to the measuring unit 74 that the voltage current strength ⁇ or transmitted by means of the alternating current
  • the measuring unit 74 passes the alternating current via the charging cable 20 and the charging plug 86 on to an electrically drivable vehicle 100. Via a charging socket 102, the alternating current passes to an AC-DC converter 104, which converts the alternating current into direct current. With this direct current, a traction battery 106 of the vehicle 100 is charged.
  • a control unit 108 controls the charging ⁇ .
  • the current flow and the energy flow of the second mode of operation is illustrated by means of cable Pfeiffer ⁇ len 97 and by means of thick lines, for the parties (performance-transmitting, current-transmitting or power transmitting).
  • the charging device 1 By means of the charging device 1 so the traction battery can be charged by electrically powered vehicles, regardless of whether the charging socket 88 of the electrically driven vehicle 21 DC or whether the charging socket 102 of the electrically driven vehicle 100 AC is required as a charging current. If DC charging is required at the charging socket, this is communicated to the charging device 1 either by the control unit 92 of the electrically drivable vehicle 21 via the communication conductors 24 or a user of the vehicle inputs this information via the user interface 70. Thereafter, the La ⁇ signaling device 1 proceeds in its first mode of operation in which the switching means 28 assumes the first shift position.
  • the alternating current supplied by the AC power supply network 16 is then converted into direct current by the AC-to-DC converter 30, and the direct current is provided as a charging current to the charging plug 86. If alternating current is required at the charging socket 102 for charging the traction battery 106, this information is also transmitted to the charging device 1 either via the communication conductors 24 or via the user interface 70. Then the second operating mode of the charging device 1 is taken and the switching device takes its second
  • the charging device and the method described have a number of advantages. For charging the traction battery of vehicles which require direct current as a charging current and for charging the traction battery of vehicles which require alternating current as the charging current, it is not necessary to provide separate direct current charging devices and alternating current charging devices. Rather, with a single charging device and a single method, both a DC charging and an AC charging of the
  • Set up DC charging device many elements of the charging device described can be used both for the provision of direct current and the provision of alternating current.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Ladestroms für eine Fahrbatterie (90, 106) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (21, 100). Dabei empfängt eine Ladeeinrichtung (1) Wechselstrom von einem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz (16). In einem ersten Betriebsmodus der Ladeeinrichtung (1) wird der Wechselstrom zu einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30) der Ladeeinrichtung geleitet und von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30) bereitgestellter Gleichstrom wird zu einem Ladekabel (20) zum Laden der Fahrbatterie (90) geleitet. In einem zweiten Betriebsmodus der Ladeeinrichtung wird der Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers (30) zu dem Ladekabel (20) geleitet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bereitstellen eines Ladestroms und Ladeeinrichtung
Es wird erwartet, dass in Zukunft elektrisch antreibbare Fahrzeuge in großer Anzahl auf den Strassen unterwegs sein werden. Ein solches elektrisch antreibbares Fahrzeug weist eine Fahrbatterie auf, welche die für den Fahrbetrieb benö- tigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Entladene
Fahrbatterien müssen bei Bedarf mittels einer Ladeeinrichtung nachgeladen werden. Es gibt elektrisch antreibbare Fahrzeuge, die mit Wechselstrom versorgt werden müssen, um deren Fahrbatterien wieder aufzuladen ("Wechselstrom-Laden") . Andere elektrisch antreibbare Fahrzeuge müssen mit Gleichstrom versorgt werden, um deren Fahrbatterien wieder aufzuladen
("Gleichstrom-Laden") .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen auf eine vielseitige Art und Weise ein Ladestrom für eine Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der La¬ deeinrichtung sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß angegeben wird ein Verfahren zum Bereitstel¬ len eines Ladestroms für eine Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, wobei bei dem Verfahren eine Ladeeinrichtung Wechselstrom von einem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz empfängt, in einem ersten Betriebsmodus der Lade- einrichtung der Wechselstrom zu einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer der Ladeeinrichtung geleitet wird und von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer bereitgestellter Gleichstrom zu einem Ladekabel zum Laden der Fahrbatterie geleitet wird, in einem zweiten Betriebsmodus der Ladeeinrichtung der Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel geleitet wird, und in dem ersten Be¬ triebsmodus mittels des Ladekabels Gleichstrom als Ladestrom für die Fahrbatterie bereitgestellt wird oder in dem zweiten Betriebsmodus mittels des Ladekabels Wechselstrom als Lade¬ strom für die Fahrbatterie bereitgestellt wird. Bei diesem Verfahren ist vorteilhaft, dass in dem ersten Betriebsmodus Gleichstrom als Ladestrom bereitgestellt wird und in dem zweiten Betriebsmodus Wechselstrom als Ladestrom für die
Fahrbatterie bereitgestellt wird. Damit ist es möglich, so¬ wohl Fahrzeuge, welche Gleichstrom als Ladestrom benötigen, als auch Fahrzeuge, welche Wechselstrom als Ladestrom benöti¬ gen, mit Ladestrom zu versorgen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Ladestrom sowohl in dem ersten Betriebsmodus als auch in dem zweiten Betriebsmodus mittels desselben Ladeka¬ bels zur Verfügung gestellt wird. Dieses universell einsetz¬ bare Verfahren kann einfach und preiswert realisiert werden.
Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass in dem ersten Betriebsmodus mittels einer ersten Schaltstellung einer
Schalteinrichtung der Wechselstrom zu dem Wechselstrom- Gleichstrom-Umsetzer geleitet wird und in dem zweiten Betriebsmodus mittels einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung der Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom- Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel geleitet wird. Dabei wird vorteilhafterweise mittels einer einfachen Schaltein¬ richtung der von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz stammende Wechselstrom entweder zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer oder unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel geleitet. Eine derartige Schalteinrichtung lässt sich einfach und preiswert z. B. als ein Umschalter oder Schaltschütz realisieren. Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass in dem ersten Betriebsmodus der Gleichstrom an mindestens zwei Lei¬ tern (z.B. an zwei Adern) des Ladekabels bereitgestellt wird und in dem zweiten Betriebsmodus der Wechselstrom an mindes- tens diesen zwei Leitern des Ladekabels bereitgestellt wird. Hierbei ist vorteilhaft, dass in dem ersten Betriebsmodus der Gleichstrom mittels der mindestens zwei Leitern des Ladeka¬ bels übertragen werden kann und in dem zweiten Betriebsmodus der Wechselstrom über genau diese mindestens zwei Leiter des Ladekabels übertragen werden kann. Dadurch kann die Anzahl der Leiter im Ladekabel klein gehalten werden, wodurch sich das Ladekabel kostengünstig realisieren lässt. Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass sowohl in dem ersten Betriebsmodus der Gleichstrom als auch in dem zweiten Betriebsmodus der Wechselstrom an ein und demselben, an dem Ladekabel angeordneten Ladestecker bereitgestellt wird. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, dass sowohl der Gleichstrom als auch der Wechselstrom an ein und denselben Ladestecker bereitgestellt bzw. über diesen Ladestecker übertragen werden. Dadurch ist für den ersten Betriebsmodus und für den zweiten Betriebsmodus insgesamt nur ein Ladestecker an dem Ladekabel notwendig. Auch deshalb kann das Verfahren kostengünstig rea- lisiert werden.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass von einer Steuerungseinheit der Ladeeinrichtung sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleichstroms ge- steuert wird, von einer Überwachungseinheit der Ladeeinrich¬ tung sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleichstroms überwacht wird und/oder von einer Kommunikationseinheit der Ladeeinrichtung sowohl bei dem Bereitstellen des Wechselstroms als auch bei dem Bereit- stellen des Gleichstroms eine Kommunikation mit dem Fahrzeug durchführbar ist bzw. durchgeführt wird. Hierbei ist vorteil¬ haft, dass jeweils nur eine Steuerungseinheit, Überwachungs¬ einheit und/oder Kommunikationseinheit notwendig ist, um Gleichstrom oder Wechselstrom als Ladestrom bereitzustellen. Auch dadurch lässt sich das Verfahren kostengünstig und einfach realisieren. Erfindungsgemäß angegeben wird weiterhin eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, welche aufweist:
- ein Anschlussmittel zum elektrischen Anschließen der Lade- einrichtung an ein Wechselstrom-Energieversorgungsnetz,
- einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer,
- ein Ladekabel zum elektrischen Anschließen an das Fahrzeug, und
- eine Schalteinrichtung, die in einer ersten Schaltstellung den von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz stammenden
Wechselstrom zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer leitet, und die in einer zweiten Schaltstellung den Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel leitet. Vorteilhafterweise wird durch die Schalt- einrichtung der Ladeeinrichtung der von dem Wechselstrom- Energieversorgungsnetz stammende Wechselstrom entweder zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer geleitet (um ihn dort gleichzurichten und den entstehenden Gleichstrom zu dem Ladekabel zu leiten) oder der Wechselstrom wird unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel ge¬ leitet. Dadurch lässt sich mit der Ladeeinrichtung entweder Gleichstrom oder Wechselstrom als Ladestrom an dem Ladekabel bereitstellen. Mittels einer derartigen Ladeeinrichtung können also Fahrbatterien von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen aufgeladen werden, welche Gleichstrom als Ladestrom benötigen. Mittels dieser Ladeeinrichtung können aber auch Fahrbatterien solcher elektrisch antreibbarer Fahrzeuge aufgeladen werden, welche Wechselstrom als Ladestrom benötigen. Damit ist eine universell einsetzbare Ladeeinrichtung angegeben.
Diese Ladeeinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass das La¬ dekabel mindestens zwei Leiter (z.B. zwei Adern) aufweist, an denen bei der ersten Schaltstellung der Gleichstrom bereitgestellt wird und an denen bei der zweiten Schaltstellung der Wechselstrom bereitgestellt wird. Vorteilhafterweise wird an mindestens den beiden Leitern des Ladekabels sowohl der
Gleichstrom als auch der Wechselstrom bereitgestellt. Dadurch sind bei dem Ladekabel nur wenige Leiter notwendig, um sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom zum Laden der Fahrbatterie bereitstellen zu können.
Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass an dem Ladekabel ein Ladestecker angeordnet ist, an dem sowohl bei der ersten Schaltstellung der Gleichstrom als auch bei der zweiten Schaltstellung der Wechselstrom bereitgestellt wird. Hierbei wird vorteilhafterweise mittels einem einzigen an dem Ladekabel angeordneten Ladestecker sowohl (bei der ersten Schaltstellung) der Gleichstrom als auch (bei der zweiten Schaltstellung) der Wechselstrom bereitgestellt. Dadurch ist bei der Ladeeinrichtung nur ein einziger Ladestecker notwendig, wodurch sich die Ladeeinrichtung kostengünstig und einfach realisieren lässt.
Die Ladeeinrichtung kann weiterhin aufweisen:
- eine Steuerungseinheit, die sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleichstroms steuert,
- eine Überwachungseinheit, die sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleichstroms überwacht und/oder
- eine Kommunikationseinheit, mittels der sowohl bei dem Be¬ reitstellen des Wechselstroms als auch bei dem Bereitstellen des Gleichstroms eine Kommunikation mit dem Fahrzeug durch¬ führbar ist bzw. durchgeführt wird.
Hierbei ist vorteilhaft, dass nur jeweils eine einzige Steue¬ rungseinheit, Überwachungseinheit und/oder Kommunikationsein¬ heit benötigt wird, um sowohl Wechselstrom als auch Gleich- ström an dem Ladekabel bzw. dem Ladestecker bereitzustellen. Jeweils eine Steuerungseinheit, Überwachungseinheit und/oder Kommunikationseinheit für die Bereitstellung von Gleichstrom und jeweils eine Steuerungseinheit, Überwachungseinheit und/oder Kommunikationseinheit für die Bereitstellung von Wechselstrom - wie sie bei getrennten Ladeeinrichtungen für Gleichstrom und für Wechselstrom notwendig wären - werden nicht benötigt. Dadurch lässt sich die Ladeeinrichtung kos¬ tengünstig produzieren lässt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert. Dazu ist in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Ladeeinrichtung in einem ersten Betriebsmodus zum Bereitstellen von Gleichstrom und in
Figur 2 die Ladeeinrichtung in einem zweiten Betriebsmodus zum Bereitstellen von Wechselstrom dargestellt.
In Figur 1 ist eine Ladeeinrichtung 1 dargestellt, deren Elemente auf ein Leistungselektronikgehäuse 4 und eine Ladesäule 8 aufgeteilt sind. (In einem anderen Ausführungsbeispiel kön¬ nen die Elemente der Ladeeinrichtung 1 aber auch in einem ge- meinsamen Gehäuse oder einer gemeinsamen Ladesäule angeordnet sein . )
Die Ladeeinrichtung 1 weist ein Anschlussmittel 12 in Form eines elektrischen Kabels auf, welches die Ladeeinrichtung 1 mit einem Transformator 14 verbindet. Der Transformator 14 ist elektrisch mit einem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz 16 verbunden. (Der Transformator 14 ist optional. Die Ladeeinrichtung 1 kann unter Benutzung des Transformators an ein Niederspannungs- oder Mittelspannungs-Wechselstrom-Energie- Versorgungsnetz angeschlossen werden. Alternativ kann die Ladeeinrichtung 1 auch ohne den Transformator 14 an ein Niederspannungs-Wechselstrom-Energieversorgungsnetz angeschlossen werden.) Weiterhin weist die Ladeeinrichtung 1 ein Ladekabel 20 auf, welches die Ladeeinrichtung 1 mit einem
elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21 elektrisch verbindet. Das Ladekabel 20 umfasst Leistungsleiter 22 und Kommunikations¬ leiter 24. Über die mindestens zwei Leistungsleiter 22 (Adern 22) wird elektrischer Ladestrom von der Ladeeinrichtung 1 zu dem angeschlossenen elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21 über- tragen. Über die Kommunikationsleiter 24 (Adern 24) findet ein Datenaustausch/eine Kommunikation zwischen der Ladeeinrichtung 1 und dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21 statt. Die Leistungsleiter 22 sind für viel größere Stromstärken ausgelegt als die Kommunikationsleiter 24, weil über die Leistungsleiter 22 eine deutliche größere elektrische
Leistung übertragen werden muss. Das Leistungselektronikgehäuse 4 weist eine optionale Wech¬ selstrom-Messeinheit 25, ein optionales Netzfilter 26, eine Schalteinrichtung 28, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer 30, ein Gleichstromfilter 32, eine optionale Sicherungseinheit 34, ein optionales Wechselstromfilter 36, eine Steue- rungs- und Kommunikationseinheit 38 und eine Überwachungsein¬ heit 40 auf.
Die Steuerungs- und Kommunikationseinheit 38 steuert die Funktion der im Leistungselektronikgehäuse angeordneten Ele¬ mente und kommuniziert mit einer Steuerungs- und Kommunika¬ tionseinheit 72 der Ladesäule 8. Die Überwachungseinheit 40 dient zur Überwachung der Funktion der im Leistungselektronikgehäuse angeordneten Elemente und optional auch der Funk¬ tionen der in der Ladesäule 8 angeordneten Elemente.
Die Schalteinrichtung 28 kann mindestens zwei Schaltstellungen einnehmen. Der Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer 30 und der Gleichstromfilter 32 bilden einen ersten Strompfad für den Ladestrom, der bei der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung 28 vom Ladestrom durchflössen wird (Gleichstrom- Strompfad bzw. Gleichstrom-Strang). Die Sicherungseinheit 34 und das Wechselstromfilter 36 bilden einen zweiten Strompfad für den Ladestrom, der bei der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 28 vom Ladestrom durchflössen wird (Wechselstrom-Strompfad bzw. Wechselstrom-Strang).
Die Ladesäule 8 weist eine Benutzerschnittstelle 70 (human- machine-interface 70), die Steuerungs- und Kommunikationsein¬ heit 72, eine optionale Messeinheit 74, eine ladeeinrich- tungsseitige Fahrzeug-Kommunikationseinheit 76 zur Realisie¬ rung der Kommunikation zwischen der Ladeeinrichtung 1 und dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21 sowie eine Identifizie- rungs- und Authentifizierungseinheit 78 auf. Die Ladesäule 8 ist über ein leistungsübertragendes Kabel 80 und ein Kommuni¬ kationskabel 82 mit dem Leistungselektronik-Gehäuse 4
elektrisch verbunden. Dabei dient die Benutzerschnittstelle 70 zur Kommunikation mit einem menschlichen Benutzer und ist beispielsweise als Tastatur-Display-Einheit ausgestaltet. Die Identifizierungs¬ und Authentifizierungseinheit 78 dient der Identifizierung bzw. Authentifizierung des menschlichen Nutzers, sie kann beispielsweise als ein als solcher bekannter RFID-Reader ausgestaltet sein). Die Fahrzeug-Kommunikationseinheit 76 dient zur Realisierung der Kommunikation zwischen der Ladeeinrichtung 1 und dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21. Die Leistungsleiter 22 und die Kommunikationsleiter 24 des Ladekabels 20 sind elektrisch mit einem Ladestecker 86 verbunden, der an dem Ladekabel 20 angeordnet ist. Der Lade¬ stecker 86 lässt sich elektrisch mit einer Ladebuchse 88 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 21 verbinden. Von dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 21 sind lediglich eine Fahrbatterie 90 und eine fahrzeugseitige Steuerungseinheit 92 zum Steuern des Ladens der Fahrbatterie 90 dargestellt. In der Figur sind Kommunikationsleiter/Kommunikationsleitungen als Strichlinien und Leistungsleiter/leistungsübertragende Leiter bzw. Leitungen als Volllinien dargestellt.
Das Wechselstrom-Energieversorgungsnetz 16 (im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Niederspannungs-Energiever- sorgungsnetz mit Dreiphasenwechselstrom und einer Spannung von 400 V ) liefert elektrische Energie in Form von Wechsel¬ strom zu dem Transformator 14. Der Transformator transformiert den Wechselstrom auf das benötigte Spannungsniveau; der transformierte Wechselstrom gelangt dann über das Anschluss¬ mittel/Kabel 12 zu dem Netzfilter 26 der Ladeeinrichtung 1. Das Netzfilter 26 filtert Störungen aus dem Wechselstrom aus, insbesondere werden störende Oberwellen ausgefiltert. Der Wechselstrom wird daraufhin von dem Netzfilter 26 zu der Schalteinrichtung 28 übertragen, welche im Ausführungsbei- spiel als ein Umschalter ausgestaltet ist. Die Schalteinrich¬ tung 28 weist zwei Schaltstellungen auf.
Der erste Betriebsmodus der Ladeeinrichtung 1 ist in Figur 1 dargestellt. Bei diesem ersten Betriebsmodus nimmt die
Schalteinrichtung die erste Schaltstellung ein. Bei dieser ersten Schaltstellung wird der von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz stammende Wechselstrom von der Schalteinrichtung 28 zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer 30 übertra- gen. Der Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer 30 richtet den
Wechselstrom gleich, erzeugt also an seinem Ausgang Gleichstrom. Dieser Gleichstrom wird daraufhin zu dem Gleichstromfilter 32 übertragen, welcher den Gleichstrom glättet und dabei ggf. vorhandene Oberwellenreste aus dem Gleichstrom aus- gefiltert. (Bei dem Gleichstromfilter 32 können auch weitere sicherheitsrelevante Funktionen realisiert sein: Beispiels¬ weise kann in dem Gleichstromfilter 32 eine Diode installiert sein, um die Richtung des Stromflusses von der Ladeeinrichtung zum Fahrzeug zu gewährleisten. Weiterhin können DC- Trenner installiert sein, um im Fehlerfall das Ladekabel leistungsfrei zu schalten.) Im ersten Betriebsmodus wird der Gleichstrom von dem Gleichstromfilter 32 über das Kabel 80 zu der Messeinheit 74 übertragen, welche Spannung, Stromstärke oder übertragene Leistung misst. Am Ausgang der Messeinheit 74 wird der Gleichstrom im ersten Betriebsmodus in die Leis¬ tungsleiter 22 des Ladekabels 20 eingespeist und über dieses Ladekabel 20 zu dem Ladestecker 86 übertragen. Der Ladestecker 86 ist mit der Ladebuchse 88 des elektrisch antreib¬ baren Fahrzeugs 21 verbunden, wodurch der im ersten Betriebs- modus als Gleichstrom ausgestalte Ladestrom über den Ladestecker 86 und die Ladebuchse 88 zu der Fahrbatterie 90 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 21 geleitet wird. Der
Stromfluss bzw. der Energiefluss des ersten Betriebsmodus ist mittels Pfeilen 95 und mittels breiten Linien für die betei- ligten ( leistungsübertragenden, stromübertragenden bzw. energieübertragenden) Kabel dargestellt. Während des Ladevorgangs kommuniziert die fahrzeugseitige Steuerungseinheit 92 über die Kommunikationsleiter 24 des Ladekabels 20 mit der Fahrzeug-Kommunikationseinheit 76 der La¬ deeinrichtung 1. In diesem ersten Betriebsmodus wird von der Ladeeinrichtung 1 als Ladestrom also Gleichstrom bereitgestellt, um die Fahrbatterie 90 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 21 aufzuladen.
In Figur 2 ist der zweite Betriebsmodus der Ladeeinrichtung 1 dargestellt, bei dem die Schalteinrichtung 28 die zweite
Schaltstellung einnimmt. Bei dieser zweiten Schaltstellung wird der von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz stammende Wechselstrom von der Schalteinrichtung 28 zu der Sicherungseinheit 34 geleitet. Die Sicherungseinheit 34 kann bei- spielsweise Sicherungen oder einen Fehlerstromschutzschalter enthalten. Der Wechselstrom wird über die Sicherungseinheit 34 zu dem Wechselstromfilter 36 geleitet, welches Störungen wie Oberwellen oder dergleichen aus dem Wechselstrom ausfiltert. Daraufhin wird der Wechselstrom über das Kabel 80 zu der Messeinheit 74 geleitet, welche die Spannung, die Strom¬ stärke oder die mittels des Wechselstroms übertragene
elektrische Leistung misst. Die Messeinheit 74 leitet den Wechselstrom über das Ladekabel 20 und den Ladestecker 86 weiter zu einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 100. Über eine Ladebuchse 102 gelangt der Wechselstrom zu einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer 104, der den Wechselstrom in Gleichstrom wandelt. Mit diesem Gleichstrom wird eine Fahrbatterie 106 des Fahrzeugs 100 aufgeladen. Eine Steuerungs¬ einheit 108 steuert den Aufladevorgang . Der Stromfluss bzw. der Energiefluss des zweiten Betriebsmodus ist mittels Pfei¬ len 97 und mittels breiten Linien für die beteiligten (leis- tungsübertragenden, stromübertragenden bzw. energieübertragenden) Kabel dargestellt. Mittels der Ladeeinrichtung 1 kann also die Fahrbatterie von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen geladen werden, unabhängig davon, ob an der Ladebuchse 88 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 21 Gleichstrom oder ob an der Ladebuchse 102 des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 100 Wechselstrom als Ladestrom benötigt wird. Wenn an der Ladebuchse Gleichstrom als Ladestrom benötigt wird, so wird dies der Ladeeinrichtung 1 entweder von der Steuerungseinheit 92 des elektrisch antreib- baren Fahrzeugs 21 über die Kommunikationsleiter 24 mitgeteilt oder ein Benutzer des Fahrzeugs gibt diese Information über die Benutzerschnittstelle 70 ein. Daraufhin geht die La¬ deeinrichtung 1 in ihren ersten Betriebsmodus über, bei dem die Schalteinrichtung 28 die erste Schaltstellung einnimmt. Der von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz 16 gelieferte Wechselstrom wird dann mittels des Wechselstrom-Gleichstrom- Umsetzers 30 zu Gleichstrom gewandelt und der Gleichstrom als Ladestrom an dem Ladestecker 86 bereitgestellt. Wenn an der Ladebuchse 102 zum Aufladen der Fahrbatterie 106 Wechselstrom benötigt wird, so wird auch diese Information entweder über die Kommunikationsleiter 24 oder über die Benutzerschnittstelle 70 zu der Ladeeinrichtung 1 übertragen. Daraufhin wird der zweite Betriebsmodus der Ladeeinrichtung 1 eingenommen und die Schalteinrichtung nimmt ihre zweite
Schaltstellung ein. Der Wechselstrom wird unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers zu dem Ladekabel 20 gelei¬ tet und an dem Ladestecker 86 bereitgestellt. Die Ladeeinrichtung und das beschriebene Verfahren weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Es brauchen zum Laden der Fahrbatterie von Fahrzeugen, die als Ladestrom Gleichstrom benötigen und zum Laden der Fahrbatterie von Fahrzeugen, die als Ladestrom Wechselstrom benötigen, keine separaten Gleich- strom-Ladeeinrichtungen und Wechselstrom-Ladeeinrichtungen zur Verfügung gestellt werden. Vielmehr kann mit einer einzigen Ladeeinrichtung und einem einzigen Verfahren sowohl ein Gleichstromladen als auch ein Wechselstromladen des
elektrisch antreibbaren Fahrzeugs durchgeführt werden. Dies kann insbesondere bei zukünftigen Stromtankstellen ein Vorteil sein, wo keine Unterscheidung nach Gleichstrom-Ladesäu¬ len oder Wechselstrom-Ladesäulen getroffen zu werden braucht, so dass der Platzbedarf für die Aufstellung von Ladeeinrich- tungen bzw. Ladesäulen verringert und die Auslastung der aufgestellten Ladeeinrichtungen bzw. Ladesäulen erhöht wird.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass - im Vergleich mit der Va- riante, jeweils eine Wechselstrom-Ladeeinrichtung und eine
Gleichstrom-Ladeeinrichtung aufzustellen - viele Elemente der beschriebenen Ladeeinrichtung sowohl für die Bereitstellung von Gleichstrom als auch die Bereitstellung von Wechselstrom genutzt werden können. So werden insbesondere die Steuerungs- und Kommunikationseinheit 72, 38, die Überwachungseinheit 40 und die Kommunikationseinheit 76 für die Kommunikation zwi¬ schen Fahrzeug und Ladeeinrichtung sowohl für das Bereitstellen von Gleichstrom als auch für das Bereitstellen von Wechselstrom genutzt. Hier treten also erhebliche Synergieeffekte auf und Einsparungspotentiale können realisiert werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass für Gleichstromladen und Wechselstromladen lediglich ein einziges Ladekabel (hier besonders die Leistungsleiter 22) für die hohen Stromstärken ausgelegt zu sein braucht. Es werden insbesondere keine zwei unabhängigen Ladekabel nebst zugehörigem Ladestecker (eines für das Gleichstromladen und eines für das Wechselstromladen) benötigt, was einen bedeutenden Kostenvorteil darstellt. Es wurde ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung beschrieben, mit denen an einem Ladekabel bzw. einem Ladestecker als Ladestrom sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom bereitgestellt werden kann. Dadurch lässt sich ein universell nutzbares und vielseitiges Verfahren bzw. eine solche Ladeeinrichtung rea- lisieren, bei dem viele Elemente sowohl für das Wechselstromladen als auch für das Gleichstromladen genutzt werden können .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen eines Ladestroms für eine Fahrbatterie (90, 106) eines elektrisch antreibbaren Fahr- zeugs (21, 100), wobei bei dem Verfahren
- eine Ladeeinrichtung (1) Wechselstrom von einem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz (16) empfängt,
- in einem ersten Betriebsmodus der Ladeeinrichtung (1) der Wechselstrom zu einem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30) der Ladeeinrichtung geleitet wird und von dem Wechselstrom- Gleichstrom-Umsetzer (30) bereitgestellter Gleichstrom zu einem Ladekabel (20) zum Laden der Fahrbatterie (90) geleitet wird,
- in einem zweiten Betriebsmodus der Ladeeinrichtung der Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers (30) zu dem Ladekabel (20) geleitet wird, und
- in dem ersten Betriebsmodus mittels des Ladekabels (20) Gleichstrom als Ladestrom für die Fahrbatterie (90) bereitge¬ stellt wird oder in dem zweiten Betriebsmodus mittels des La- dekabels (20) Wechselstrom als Ladestrom für die Fahrbatterie (106) bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in dem ersten Betriebsmodus mittels einer ersten Schalt¬ stellung einer Schalteinrichtung (28) der Wechselstrom zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30) geleitet wird und
- in dem zweiten Betriebsmodus mittels einer zweiten Schalt¬ stellung der Schalteinrichtung (28) der Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzers (30) zu dem Ladekabel (20) geleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in dem ersten Betriebsmodus der Gleichstrom an mindestens zwei Leitern (22) des Ladekabels (20) bereitgestellt wird und in dem zweiten Betriebsmodus der Wechselstrom an mindestens diesen zwei Leitern (22) des Ladekabels (20) bereitgestellt wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- sowohl in dem ersten Betriebsmodus der Gleichstrom als auch in dem zweiten Betriebsmodus der Wechselstrom an ein und demselben, an dem Ladekabel (20) angeordneten Ladestecker (86) bereitgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- von einer Steuerungseinheit (38,72) der Ladeeinrichtung (1) sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Be- reitstellen des Gleichstroms gesteuert wird,
- von einer Überwachungseinheit (40) der Ladeeinrichtung sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereit¬ stellen des Gleichstroms überwacht wird und/oder
- von einer Kommunikationseinheit (76) der Ladeeinrichtung sowohl bei dem Bereitstellen des Wechselstroms als auch bei dem Bereitstellen des Gleichstroms eine Kommunikation mit dem Fahrzeug (21, 100) durchführbar ist.
6. Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (90, 106) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (21, 100), welche aufweist :
- ein Anschlussmittel (12) zum elektrischen Anschließen der Ladeeinrichtung (1) an ein Wechselstrom-Energieversorgungs¬ netz (16),
- einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30),
- ein Ladekabel (20) zum elektrischen Anschließen an das Fahrzeug (21, 100), und
- eine Schalteinrichtung (28), die in einer ersten Schaltstellung den von dem Wechselstrom-Energieversorgungsnetz (16) stammenden Wechselstrom zu dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umsetzer (30) leitet, und die in einer zweiten Schaltstellung den Wechselstrom unter Umgehung des Wechselstrom-Gleichstrom- Umsetzers (30) zu dem Ladekabel (20) leitet.
7. Ladeeinrichtung nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- das Ladekabel (20) mindestens zwei Leiter (22) aufweist, an denen bei der ersten Schaltstellung der Gleichstrom bereitgestellt wird und an denen bei der zweiten Schaltstellung der Wechselstrom bereitgestellt wird.
8. Ladeeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- an dem Ladekabel (20) ein Ladestecker (86) angeordnet ist, an dem sowohl bei der ersten Schaltstellung der Gleichstrom als auch bei der zweiten Schaltstellung der Wechselstrom bereitgestellt wird.
9. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
- eine Steuerungseinheit (38, 72), die sowohl das Bereitstel¬ len des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleich- Stroms steuert,
- eine Überwachungseinheit (40), die sowohl das Bereitstellen des Wechselstroms als auch das Bereitstellen des Gleichstroms überwacht und/oder
- eine Kommunikationseinheit (76), mittels der sowohl bei dem Bereitstellen des Wechselstroms als auch bei dem Bereitstel¬ len des Gleichstroms eine Kommunikation mit dem Fahrzeug (21, 100) durchführbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2974903A1 (de) * 2014-07-15 2016-01-20 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Lokales ladenetz mit wenigstens einem ladesystem zum laden von elektrofahrzeugen, ladesystem mit wenigstens einer ladestation und verfahren zum betreiben eines ladenetzes mit wenigstens einem ladesystem zum laden von elektrofahrzeugen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0168109B1 (ko) * 1993-12-07 1999-04-15 전성원 직류및교류입력의겸용을위한전원충전장치및그충전방법
US5548200A (en) * 1994-07-06 1996-08-20 Norvik Traction Inc. Universal charging station and method for charging electric vehicle batteries
JP5291909B2 (ja) * 2007-09-21 2013-09-18 富士重工業株式会社 電気自動車の充電装置
WO2011019855A1 (en) * 2009-08-11 2011-02-17 Aerovironment, Inc. Stored energy and charging appliance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2974903A1 (de) * 2014-07-15 2016-01-20 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Lokales ladenetz mit wenigstens einem ladesystem zum laden von elektrofahrzeugen, ladesystem mit wenigstens einer ladestation und verfahren zum betreiben eines ladenetzes mit wenigstens einem ladesystem zum laden von elektrofahrzeugen

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