DE102010043516A1

DE102010043516A1 - Vorrichtung zur Schnellladung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010043516A1
Application number: DE102010043516A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Böden
Original assignee: POWER INNOVATION STROMVERSORGUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: POWER INNOVATION STROMVERSORGUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 20 zum Austausch elektrischer Energie mit einem elektrischen Energiespeicher 12 eines Fahrzeugs 10. Die Vorrichtung 20 weist einen elektrischen Energiespeicher 21 und einen ersten Gleichspannungswandler 22 auf, der mit dem elektrischen Energiespeicher 21 verbunden ist und der vorgesehen ist, mit dem elektrischen Energiespeicher 12 eines Fahrzeugs 10 verbunden zu werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schnellladung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs.
Bekannt sind Fahrzeuge, die einen elektrischen Motor zum Betreiben des Fahrzeugs und eine Energiequelle aufweisen, die den elektrischen Motor mit Energie versorgt, nachfolgend Elektrofahrzeug genannt. Als Energiequelle kommen z. B. Energiespeicher wie galvanische Zellen in Betracht, die üblicherweise als Batterien bezeichnet werden. Dabei wird zwischen nur einmal aufladbaren Batterien (Primärbatterien) und mehrfach aufladbaren Batterien (Sekundärbatterien, Akkumulatoren) unterschieden. Während Primärbatterien, nachdem sie entladen wurden, ausgetauscht werden müssen, können Sekundärbatterien im Elektrofahrzeug eingebaut verbleiben und dort wieder aufgeladen werden.
Zum Aufladen einer Sekundärbatterie im Elektrofahrzeug wird ein Ladegerät benötigt. Dieses ist entweder als internes Ladegerät im Elektrofahrzeug mitzuführen oder der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs ist an ein externes Ladegerät anzuschließen. In beiden Fällen wird die Sekundärbatterie mit Gleichspannung aufgeladen.
Ein internes Ladegerät besitzt den Vorteil, dass es stets mit dem Elektrofahrzeug zusammen verfügbar ist, d. h. das Aufladen des Elektrofahrzeugs an jeder geeigneten externen Energiequelle erfolgen kann, an die das Elektrofahrzeug lediglich angeschlossen werden muss. Dies kann z. B. eine heimische Steckdose oder eine Steckdose in einem Parkhaus oder dergleichen sein, so dass das Elektrofahrzeug über die für jeden Haushalt übliche Steckdose mit Wechselspannung bei 230 V Nennspannung und 16 A Stromstärke aufgeladen werden kann. Die Wechselspannung wird dabei von dem internen Ladegerät in eine Gleichspannung zur Ladung der Sekundärbatterie umgewandelt. Die übliche Aufladezeit kann bei über acht Stunden liegen. Das interne Ladegerät weist dafür den Nachteil auf, dass es im Elektrofahrzeug vorgesehen ist und stets mitgeführt wird, d. h. sich auch im Elektrofahrzeug befindet, solange es nicht zum Aufladen genutzt wird. Das interne Ladegerät erhöht das Gewicht des Elektrofahrzeugs und reduziert damit dessen Reichweite. Es verursacht Kosten und benötigt Platz.
Ein externes Ladegerät besitzt den Vorteil, dass es nicht im Fahrzeug vorgesehen ist, wodurch Kosten, Gewicht und Platzbedarf für das Ladegerät im Elektrofahrzeug eingespart werden können. Jedoch ist das Elektrofahrzeug in den Möglichkeiten zur Aufladung deutlich beschränkt, da eine Aufladung nur dann erfolgen kann, wenn ein externes Ladegerät verfügbar ist. D. h. kann mittels eines internen Ladegerätes ein Elektrofahrzeug beispielsweise an jedem beliebigen Hausanschluss aufgeladen werden, so muss ein Elektrofahrzeug ohne internes Ladegerät eine spezielle Ladestation mit einem dort vorgesehenen Ladegerät erreichen, um aufgeladen zu werden. Hierdurch wird die Flexibilität zur Nutzung eines Elektrofahrzeugs deutlich eingeschränkt und die Attraktivität von Elektrofahrzeugen reduziert.
In beiden Fällen ist es jedoch erforderlich, im Elektrofahrzeug einen Spannungswandler vorzusehen, um die zugeführte Wechselspannung in Gleichspannung zur Ladung der Sekundärbatterie zu wandeln. Dieser kann bei der Verwendung eines internen Ladegeräts in dieses integriert sein.
Wird zur Aufladung des Elektrofahrzeugs anstelle eines Hausanschlusses eine spezielle Ladestation, d. h. eine Ladesäule ähnlich einer Tanksäule verwendet, so erfolgt das Aufladen üblicherweise mit Drehspannung bei 400 V Nennspannung und 63 A Stromstärke, die durch die Ladestation zur Verfügung gestellt werden, d. h. mittels des internen Ladegerätes eines Elektrofahrzeugs entnommen werden müssen, um das Aufladen durchzuführen. Hierdurch kann das Aufladen gegenüber dem Hausstromanschluss beschleunigt werden. Dabei erfordern diese speziellen Ladestationen einen für entsprechende Stromstärken, d. h. 63 A, ausgelegten Anschluss ans Netz, wodurch zusätzliche Kosten im Vergleich zu der Aufladung an der heimischen Steckdose entstehen und darüber hinaus besondere Sicherheitsauflagen einzuhalten sind. Auch stellt die Leistungsentnahme mit 63 A Stromstärke eine höhere Belastung für das Versorgungsnetz dar als die Leistungsentnahme mit 16 A über den üblichen Hausanschluss.
Nachteilig ist bei der Aufladung von Elektrofahrzeugen, dass das Aufladen dennoch vergleichsweise lange dauert gegenüber dem Auftanken herkömmlicher Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Hierdurch wird die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen stark eingeschränkt, da zum Aufladen der Elektrofahrzeuge entsprechend lange Zeiträume eingeplant werden müssen, in denen das Elektrofahrzeug nicht bewegt werden kann. Aus diesem Grund werden die Aufladevorgänge meist über Nacht zu Hause in der Garage oder während des Parkens in Parkhäusern oder auf Parkplätzen durchgeführt. Im letzteren Fall ist hierzu ein Anschluss pro Parkplatz vorzusehen, der nach Abschluss des Ladevorgangs nicht durch ein weiteres Elektrofahrzeug genutzt werden kann, solange das aufgeladene Elektrofahrzeug weiterhin, z. B. für die restliche Dauer eines Arbeitstags, dort abgestellt und angeschlossen bleibt.
Um den Einsatz von Elektrofahrzeugen attraktiver zu machen, ist es daher erforderlich, den Aufladevorgang weiter zu beschleunigen.
Entsprechend leistungsfähigere interne Ladegeräte vorzusehen ist jedoch nachteilig, da diese das Gewicht des Elektrofahrzeugs entsprechend erhöhen und die Reichweite des Elektrofahrzeugs bei gleicher Kapazität des Energiespeichers reduzieren würden. Auch ist hierfür mehr Platz im Elektrofahrzeug erforderlich. Ferner kann die schnellere Aufladung nur an Ladestationen durchgeführt werden, die eine entsprechende Leistung zur Verfügung stellen, d. h. speziell hierfür ausgelegt und vorgesehen sind. Die Aufladung am Hausanschluss entfällt damit, falls die gesteigerte Leistungsfähigkeit des internen Ladegerätes zum Aufladen ausgenutzt werden soll.
Soll der Aufladevorgang über ein externes Ladegerät an einer Ladestation, vergleichbar dem Tanken von Kraftstoff an herkömmlichen Tankstellen, beschleunigt werden, so ist nicht nur die Stromstärke des externen Ladegerätes weiter zu erhöhen, sondern es sind auch die Zuleitungen zu dem externen Ladegerät der Ladestation entsprechend größer zu dimensionieren. Dies gilt ebenso, falls die Ladestation lediglich eine erhöhte Ladeleistung zur Aufladung eines Elektrofahrzeugs mittels eines internen Ladegeräts zur Verfügung stellen soll. Ferner steigen die Anforderungen an die Sicherheit der Ladestation, da eine beschädigte öffentliche Ladestation mit einem Starkstromanschlusskabel eine lebensgefährliche Einrichtung darstellen kann. Somit ist die Genehmigung und Akzeptanz derart starkstromfähiger öffentlicher Ladestationen fraglich.
Ferner wird durch die Aufladung eines Elektrofahrzeugs an einer entsprechend leistungsstark dimensionierten Ladestation mit einem entsprechend stark dimensionierten Netzanschluss auch das Stromnetz kurzzeitig zu einem unvorhersehbaren Zeitpunkt mit einer hohen Leistungsentnahme stark belastet, wodurch die Spannung im gesamten Netz einbrechen kann. Werden nun gleichzeitig an mehreren Ladestationen eines Versorgungsnetzes gleichzeitig mehrere schnelle Aufladevorgänge gestartet, kann die Belastung für das Netz derart unzulässig werden, dass vom Netzbetreiber nicht die geforderte Energie für die Ladestationen zur Verfügung gestellt wird, wodurch alle Ladesäulen langsamer laden, oder das gleichzeitige Aufladen an allen Ladestationen unterbunden wird, d. h. einige Ladestationen erst dann Energie erhalten, nachdem das Aufladen an anderen Ladestationen abgeschlossen ist. In beiden Fällen erfolgt erneut keine schnelle Aufladung des Elektrofahrzeugs aufgrund der Belastung des Netzes, auch wenn die Ladestationen hierzu in der Lage wären. Somit sind der Erhöhung der Stromstärke zur Beschleunigung des Aufladevorgangs von Elektrofahrzeugen Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die schnelle Ladung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Schnellladung eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Somit wird eine Vorrichtung zum Austausch elektrischer Energie mit einem elektrischen Energiespeicher vorgesehen, die einen elektrischen Energiespeicher und einen ersten Gleichspannungswandler aufweist, der mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist und der vorgesehen ist, mit dem elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs verbunden zu werden.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass ein Fahrzeug mit Gleichspannung geladen werden kann bzw. die in dem Fahrzeug gespeicherte Leistung als Gleichspannung entnommen werden kann. Hierdurch ist es nicht erforderlich, einen Gleichspannungswandler oder ein Ladegerät im Fahrzeug vorzusehen, wodurch Platz, Kosten und Gewicht für das Fahrzeug eingespart werden können.
Vorteilhaft ist weiter, dass mittels Gleichspannung ein Fahrzeug schneller bzw. überhaupt schnell geladen werden kann. Dabei soll unter einer schnellen Aufladung eines Fahrzeugs eine Aufladezeit von weniger als 30 Minuten für eine vollständige Aufladung des elektrischen Energiespeichers verstanden werden. Diese kann beispielsweise mit dem doppelten zulässigen Ladestrom (2C) erfolgen. Ist der elektrische Energiespeicher nicht vollständig entladen, so kann die Aufladezeit entsprechend reduziert werden. Wird die Aufladezeit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf ein Maß reduziert, dass eine Aufladung nicht lediglich über Nacht oder bei einem längeren Abstellen des Fahrzeugs erfolgen muss, sondern auch „zwischendurch”, d. h. während des täglichen Betriebes des Fahrzeugs erfolgen kann, so kann hierdurch auch die Reichweite des Fahrzeugs verringert und damit der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs kleiner ausgestaltet werden. Hierdurch kann das Fahrzeug leichter und günstiger hergestellt und angeboten werden und es wird Platz im Fahrzeug geschaffen. Dies kann die Attraktivität von Fahrzeugen mit elektrischem Energiespeicher und elektrischem Antrieb steigern.
Gleichzeitig können die verringerten Kosten für die Fahrzeuge in die erfindungsgemäße Ladevorrichtung investiert werden, so dass insgesamt die Kosten für ein System aus einem oder mehreren Fahrzeugen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung annähernd konstant bleiben. So kann z. B. die Kapazität des elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs halbiert werden und diese halbe Kapazität in die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert werden. Gleichzeitig kann das Ladegerät vom Fahrzeug mit den genannten Vorteilen der Gewichtserspamis in die erfindungsgemäße Vorrichtung verlagert werden. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne zusätzliche Kosten für den elektrischen Energiespeicher und das Ladegerät vorgesehen werden bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs. Werden mehrere Fahrzeuge an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ge- oder entladen, so können die Kosten weiterer Ladegeräte vollständig eingespart und die Kapazität der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die weiteren in diese integrierbaren „halben” elektrischen Energiespeicher erhöht werden. So kann z. B. eine Fahrzeugflotte vorgesehen werden, die zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein System bildet, d. h. mehrere Fahrzeuge und wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemeinsam angeboten und eingesetzt werden, um die Kosten des Gesamtsystems zu reduzieren und hierdurch die Attraktivität für den Einsatz von Fahrzeugen mit elektrischem Energiespeicher zu steigern.
Vorteilhaft ist ferner, dass der Gleichspannungswandler bidirektional vorgesehen sein kann, d. h. sowohl Leistung an den elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs abgeben als auch Leistung von diesem aufnehmen kann. So kann der elektrische Energiespeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung z. B. durch ein Fahrzeug aufgeladen werden und gespeicherte elektrische Energie an ein weiteres Fahrzeug abgeben, um z. B. überschüssige elektrische Energie eines Fahrzeugs auf ein weiteres zu übertragen.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die Aufladung mittels Gleichspannung die Gefährdung von Personen reduziert werden kann, die bei der Aufladung eines Fahrzeugs durch Wechselspannung entstehen kann. So erzeugt die Zuführung von Wechselspannung als Ladespannung aufgrund der direkten Kapazitäten (Entstörbauelement) und der parasitären Kapazitäten (Kabelbäume etc.) im Fahrzeug grundsätzlich einen geringen Ableitstrom gegen. Erde. Bei einer fehlerhaften Erdung können diese Kapazitäten Ströme hervorrufen, die eventuell Personen gefährden können, falls eine Person das fehlerhaft geerdete und aufgeladene Fahrzeug berührt und hierdurch eine Verbindung zum Erdungspotential herstellt. Wird hingegen Gleichspannung zur Aufladung des Fahrzeugs verwendet, so erzeugt die Gleichspannung über diese Kapazitäten keinen Stromfluss gegenüber Erde. So kann auch bei einer fehlerhaften Erdung keine Personengefährdung auftreten.
Vorteilhaft ist ebenso, dass durch die Aufladung mittels Gleichspannung anstelle mit Wechselspannung die Gefährdung von Personen auch dadurch reduziert werden kann, die durch Isolationsfehler des Fahrzeugs durch Wechselspannung hervorgerufen wird. So ist ein Fahrzeug i. Allg. aufgrund der Konstruktion isoliert von der Erde aufgebaut, d. h. es besteht keine leitende Verbindung zur Erde. Das Versorgungsnetz mit 230 V bzw. 400 V Wechselspannung ist potentialmäßig gegen Erde bezogen. Wird diese Wechselspannung nun dem Fahrzeug zugeführt, besteht die Gefahr, dass bei einem Fehler der Isolation, z. B. der Wechselspannungsversorgung im Fahrzeug, das Fahrzeuggehäuse (Karosserie) unter Spannung gesetzt wird und hierdurch Lebensgefahr für Personen durch die Berührung des Fahrzeuggehäuses entsteht. Hingegen kann die Ladespannung als Gleichspannung dem Fahrzeug erdfrei, d. h. potentialfrei zugeführt werden. Damit wird die Personengefährdung bei Isolationsfehlern des Fahrzeugs deutlich verringert.
Als elektrischer Energiespeicher kann ein Batteriesystem verwendet werden, welches modular aufgebaut sein kann und auf Einzelblöcken mit Lithium-Ionen-Zellen basiert. Vorteilhaft ist dabei, dass für die Einzelmodule eine einfache Produktionsmöglichkeit, Prüfbarkeit und Kaskadierbarkeit besteht. Das Batteriemodul kann beliebig den Leistungsanforderungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepasst werden. Die Auslegung erfolgt nach der gewünschten Puffergröße, die sich aus der Anzahl der zu erwartenden Ladevorgänge ergibt.
Der erste Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) kann als hoch effizienter Buck/Boost-Converter aufgebaut sein und vorzugsweise auf Ladespannungen von 200 V bis 800 V programmiert werden. Der Ladestrom kann vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100% des Nennstromes programmierbar sein. Dadurch kann die Ladeenergie dem jeweiligen Fahrzeugtyp genau angepasst werden. Die Abstimmung mit dem Fahrzeugtyp kann über eine Steuerungseinheit und eine Datenverbindung zum Fahrzeug erfolgen.
Dabei kann das Fahrzeug ein Landfahrzeug sein, d. h. ein Personenfahrzeug oder Lastfahrzeug wie z. B. ein Pkw, Lkw, Bus, Transporter, Kleinbus, Zweirad oder dergleichen. Das Fahrzeug kann auch ein Seefahrzeug wie z. B. ein Frachtschiff, eine Fähre, ein Schlepper, ein Hoovercraft, ein Segelschiff oder dergleichen für Binnen- oder Seegewässer sein. Auch kann das Fahrzeug ein Luftfahrzeug wie z. B. ein Flugzeug, ein Hubschrauber oder dergleichen sein. Dabei kann das Fahrzeug sowohl ausschließlich durch einen elektrischen Antrieb angetrieben werden, der aus dem elektrischen Energiespeicher gespeist wird, oder auch eine Kombination von verschiedenen Antrieben, elektrischen und anderen Energiespeichern sowie elektrischen Energiequellen aufweisen. So kann das Fahrzeug z. B. einen Verbrennungsmotor aufweisen, der einen Generator als elektrische Energiequelle antreibt und dessen erzeugte elektrische Energie in dem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird, um damit einen elektrischen Motor zum Antrieb des Fahrzeugs anzutreiben. Auch kann z. B. die Bremsenergie des Fahrzeugs zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers genutzt werden. Dieser elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs kann über die erfindungsgemäße Vorrichtung geladen oder die im elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs gespeicherte elektrische Energie kann über die erfindungsgemäße Vorrichtung entnommen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann stationär oder mobil vorgesehen sein. So kann sie stationär als Ladevorrichtung vergleichbar einer Tank- oder Zapfsäule oder auch als Ladegerät zu Hause z. B. in der Garage, in einem Parkhaus oder an einem Parkplatz vorgesehen sein. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mobil vorgesehen sein, um, z. B. als Teil eines Fahrzeugs oder auf bzw. an einem Fahrzeug vorgesehen, zu einem Fahrzeug bewegt zu werden, welches elektrische Energie abgeben oder erhalten möchte. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. als Tankwagen vorgesehen sein, der zu Fahrzeugen hinfährt, die be- oder entladen werden sollen. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. auf einem Schiff, z. B. einem Schlepper oder dergleichen, vorgesehen sein, der zu einem vor der Küste oder Hafen auf Reede liegenden größeren Schiff, z. B. Frachtschiff, Tanker oder Containerschiff hinfährt, um dieses hinsichtlich elektrischer Energie zu be- oder entladen. Hierbei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Schiff ausgestaltet beispielsweise auch elektrische Energie von einer Offshore-Windenergieanlage oder einem derartigen Park aufnehmen und an ein Schiff, z. B. Frachtschiff, Tanker oder Containerschiff, abgeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung einen Stromrichter auf, der mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist und der vorgesehen ist, mit einer Wechselspannungsquelle, insbesondere einem Stromversorgungsnetz, verbunden zu werden. Dabei kann der Stromrichter ein Gleichrichter sein, um Wechselspannung aufzunehmen und als Gleichspannung dem elektrischen Energiespeicher zuzuführen und dort zu speichern, oder ein Wechselrichter, um gespeicherte elektrische Energie an die Wechselspannungsquelle abzugeben, d. h. beispielsweise in das Stromversorgungsnetz einzuspeisen. Der Stromrichter kann auch eine Kombination eines Gleichrichters und eines Wechselrichters sein, um sowohl elektrische Energie in die erfindungsgemäße Vorrichtung von einer Wechselspannungsquelle aufnehmen und an diese abgeben zu können.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung kontinuierlich elektrische Energie aus der Wechselspannungsquelle, z. B. einem Stromversorgungsnetz, aufnehmen kann, um ihren elektrischen Energiespeicher aufzuladen. Hierdurch kann die für einen schnellen Aufladevorgang eines Fahrzeugs erforderliche Energie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gespeichert, d. h. bevorratet, werden, so dass bei einem Aufladevorgang die Wechselspannungsquelle, z. B. ein Stromversorgungsnetz, nicht mehr belastet wird als bei der kontinuierlichen Aufladung des elektrischen Energiespeichers der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dies bedeutet, dass die Wechselspannungsquelle durch die schnelle Aufladung eines Fahrzeugs nicht belastet wird im Gegensatz zu herkömmlichen Aufladevorgängen, bei denen direkt aus dem Stromversorgungsnetz geladen wird. Hierbei treten zum einen Belastungsspitzen auf, die desto größer ausfallen, je schneller, d. h. mit je mehr Leistung pro Zeit, ein Fahrzeug geladen wird. Zudem sind für herkömmliche Ladevorrichtungen Anschlussleitungen an das Stromversorgungsnetz erforderlich, die desto größer, teurer und aufwendiger ausfallen, je größer die Leistungsentnahme pro Zeit aus dem Stromversorgungsnetz ist. Auch erfordern höhere Anschlussleitungen, z. B. Starkstromanschlüsse, besondere Sicherheitsauflagen und Genehmigungen, insbesondere bei öffentlich zugänglichen Ladevorrichtungen.
Diese Belastungen durch kurzzeitige starke Leistungsentnahmen aus dem Stromversorgungsnetz sowie die Notwendigkeit entsprechender Anschlussleitungen und die hieraus resultierenden Sicherheitsauflagen, insbesondere bei öffentlichen Ladevorrichtungen, können erfindungsgemäß vermieden werden, da die erfindungsgemäße Vorrichtung die für die schnelle Aufladung erforderliche hohe Leistung speichert und bereitstellt, anstatt die Leistung für die schnelle Aufladung direkt aus der Wechselspannungsquelle, z. B. einem Stromversorgungsnetz, zu entnehmen. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung seinen elektrischen Energiespeicher kontinuierlich in einem Maß auflädt, welches geringer ist als die Leistung pro Zeit beim Aufladen eines Fahrzeugs. Hierdurch wird eine kontinuierliche Leistungsentnahme aus der Wechselspannungsquelle in einem Maße durchgeführt, die keine plötzliche und unzulässig hohe Belastung für diese darstellt. Hierdurch kann auch auf eine entsprechend stark ausgelegte Anschlussleitung verzichtet werden, da lediglich eine kontinuierliche, aber geringe Leistungsentnahme aus der Wechselspannungsquelle stattfindet. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an haushaltsüblichen 1-Phasen-Wechselspannungsanschlüssen mit 16 A Stromstärke und 230 V Nennspannung bzw. betriebsüblichen 3-Phasen-Wechselspannungsanschlüssen mit 32 A Stromstärke und 400 V Nennspannung betrieben werden. Somit kann eine erfindungsgemäße Schnellladung eines Fahrzeugs erfolgen, ohne hierfür besondere Anschlussleitungen mit entsprechenden Sicherheitsauflagen und Genehmigungsverfahren vorsehen zu müssen. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an Wechselspannungsquellen betrieben werden, mit denen bisher keine schnelle Aufladung von Fahrzeugen möglich ist. In anderen Worten wird es erfindungsgemäß ermöglicht, eine schnellere Aufladung von Fahrzeugen als bisher bekannt vorzusehen bei geringer Belastung des Stromversorgungsnetzes, d. h. geringerer Leistungsentnahme aus diesem.
In anderen Worten kann der Stromrichter die erfindungsgemäße Vorrichtung aus dem EVU-Netz versorgen. Die Ladeleistung kann über eine Steuerungseinheit programmierbar sein und den Nachladebedürfnissen angepasst werden. Vorzugsweise wird nur so viel Energie aus dem EVU-Netz entnommen wie statistisch benötigt wird. Auf Anforderung durch die Steuerungseinheit kann auch auf hohe Ladeleistung geschaltet werden, um z. B. in Zeiten von Energieüberschuss im Netz preiswert Energie zu beziehen. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Energiepuffer im Versorgungsnetzwerk eingesetzt werden (Regelenergie, Minutenreserve).
Vorteilhaft ist hierbei ferner, dass der Betreiber der Wechselspannungsquelle, z. B. das Energieversorgungsunternehmen des Stromversorgungsnetzes, nicht in den schnellen Aufladeprozess mit eingebunden werden muss. So kann es bei bisherigen Aufladevorrichtungen der Fall sein, dass das Energieversorgungsunternehmen zur Vermeidung unzulässig hoher Belastungen seines Stromversorgungsnetzes in den Aufladeprozess eingreifen möchte, z. B. durch eine Steuerung seines Stromversorgungsnetzes und der daran angeschlossenen Verbraucher. Hierdurch kann der Betrieb einer herkömmlichen Ladevorrichtung zu einer Genehmigung oder Kontrolle durch das Energieversorgungsunternehmen führen, welches z. B. die für den Aufladevorgang zur Verfügung stehende Leistungsentnahme aus seinem Stromversorgungsnetz begrenzen oder eine gleichzeitige Aufladung an verschiedenen Ladevorrichtungen, die an sein Stromversorgungsnetz angeschlossen sind, verhindert und zumindest teilweise verzögert, um die Belastung seines Stromversorgungsnetzes zu verteilen. Eine derartige Abhängigkeit von einem Energieversorgungsunternehmen bzw. die Einbindung in eine übergeordnete Steuerung dieses Energieversorgungsunternehmens kann erfindungsgemäß vermieden werden, da durch die Zwischenspeicherung der für die schnelle Aufladung bereitstehenden Leistung keine Belastung der Wechselspannungsquelle erfolgt, die das Eingreifen des Betreibers der Wechselspannungsquelle bzw. eine Information an diesen erfordert. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstständig und genehmigungsfrei installiert und betrieben werden.
Vorteilhaft ist auch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als Speicher für elektrische Energie aus der Wechselspannungsquelle dienen kann, z. B. für im Stromversorgungsnetz überschüssige Leistung. So kann überschüssige Leistung aus dem Stromversorgungsnetz aufgenommen und bei Bedarf wieder in dieses zurückgespeist werden. Auch kann überschüssige Leistung in einem an die erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossenen Fahrzeug zur Speicherung dort abgegeben und aus diesem wieder bei Bedarf ins Stromversorgungsnetz abgegeben werden (Vehicle to Grid-Konzept).
Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Aufladung des elektrischen Speichers der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Berücksichtigung der Kosten der elektrischen Energie erfolgen kann. So kann z. B. kostengünstig Leistung aufgenommen werden zu Zeiten, zu denen die Leistung im Stromversorgungsnetz zu günstigen Konditionen verfügbar ist, und bei Bedarf an das Stromversorgungsnetz zu höheren Preisen wieder abgegeben, d. h. an ein Energieversorgungsunternehmen verkauft werden. Auch kann die Aufladung des elektrischen Speichers der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu günstigen Konditionen z. B. nachts erfolgen, um tagsüber die gespeicherte Leistung gewinnbringend an Fahrzeuge abgeben zu können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung einen zweiten Gleichspannungswandler auf, der mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist und der vorgesehen ist, mit einer Gleichspannungsquelle verbunden zu werden. Über diesen zweiten Gleichspannungswandler kann der elektrische Energiespeicher direkt von einer Gleichspannungsquelle aufgeladen werden, z. B. von einer Batterie, ohne das hierfür ein externes Ladegerät erforderlich ist. Somit kann der Aufwand der Leistungszuführung zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert und damit die Aufladung vereinfacht werden. Ferner kann aus verschiedenen externen Gleichspannungsquellen mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromwerten geladen werden, da der zweite Gleichspannungswandler auf den entsprechenden Ladestrom bzw. Ladespannung eingestellt werden kann. Auch kann der zweite Gleichspannungswandler konstante oder schwankende, d. h. sich verändernde Ladeströme bzw. Ladespannungen aufnehmen und in den Ladestrom und die Ladespannung wandeln, die zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers der erfindungsgemäßen Vorrichtung benötigt wird. Ebenso kann der zweite Gleichspannungswandler auch Leistung an die Gleichspannungsquelle abgeben. Hierdurch kann z. B. ein Ladungsausgleich zwischen mehreren elektrischen Energiespeichern erfolgen, z. B. von dem elektrischen Energiespeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem zentralen Speicher elektrischer Energie, an den mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen angeschlossen sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung als Gleichspannungsquelle wenigstens eine Photovoltaikanlage, eine Windenergieanlage, eine Wasserkraftanlage, eine Brennstoffzelle, einen Verbrennungsmotor, eine Schwungmasse, ein Pumpspeicherkraftwerk und bzw. oder einen galvanischen Energiespeicher auf. Auf diese Weise kann die erzeugte elektrische Leistung als Gleichspannung direkt in den elektrischen Energiespeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung gespeichert werden. Hierdurch werden Wandlungsverluste über ein Wechselspannungsnetz vermieden und eine hohe Effizienz der Ausnutzung der erzeugten Energie, d. h. ein hoher Wirkungsgrad bei der Energieerzeugung erreicht. Auch können weitere Speicher elektrischer Energie vorgesehen werden, um die aus einem Fahrzeug oder der Wechselspannungsquelle entnommene oder z. B. durch Wind- bzw. Solarenergie überschüssig erzeugte Leistung zu speichern und bei Bedarf in den elektrischen Energiespeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu übertragen bzw. an die Wechselspannungsquelle abzugeben.
In anderen Worten kann an Standorten mit Wind über ein Windenergie-Lademodul Energie aus ungeregelten Kleinwindkraftanlagen bezogen werden. Das Windenergie-Lademodul kann vorzugsweise mit 3-Phasen Drehstrom bis 600 V gespeist werden. Die Regelung der Ladeleistung wird über die Steuerungseinheit vorgenommen. Analog zum Windmodul kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch aus Photovoltaik gespeist werden. Grundlegende Steuereinheiten, wie z. B. eine MPP Regelung (MPP Tracking, d. h. Regelung des Verhältnisses von Strom und Spannung einer Photovoltaikanlage auf den Maximum Power Point, an dem die größte Leistung entnommen werden kann) können in dem Modul berücksichtigt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Überwachungseinheit auf, die vorgesehen ist, die von dem ersten Gleichspannungswandler an den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs abgegebene elektrische Energie und bzw. oder von dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs erhaltene elektrische Energie zu bestimmen. Auf diese Weise kann z. B. die Leistungsabgabe oder Leistungsaufnahme von einem bzw. an ein Fahrzeug erfasst und zu Abrechnungszwecken verwendet werden. Ferner kann der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers durch die Erfassung der aufgenommenen bzw. abgegebenen Leistungsmenge bestimmt werden. Diese Informationen können einer internen Steuerung oder auch einer externen übergeordneten Steuerung zur Verfügung gestellt werden. Die Überwachungseinheit kann mit einem geeichten Zählermodul (PTB Zulassung) erfasst werden. Die Zählerdaten sind entsprechend der Energiezählernormen nicht flüchtig und können z. B. über eine Anzeigevorrichtung jederzeit abgelesen werden. Die Energieverbrauchserfassung und das Abrechnungssystem können über Smart Metering einsetzbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Bedieneinheit auf, die vorgesehen ist, Ausgaben an einen Benutzer über eine Anzeigeeinheit zu tätigen und Eingaben von einem Benutzer über eine Eingabeeinheit zu erhalten. Diese Bedieneinheit stellt eine Schnittstelle zum Benutzer dar. So kann der Benutzer z. B. die an ein Fahrzeug abzugebende oder von einem Fahrzeug aufzunehmende Leistungsmenge oder auch einen hiermit zusammenhängenden Kosten- oder Vergütungsbetrag über die Bedieneinheit eingeben. Auch kann die laufende Be- bzw. Entladung durch den Benutzer auf der Anzeigeeinheit verfolgt und überwacht werden. Es können z. B. ausgewählte oder vorgegebene Eingaben auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden oder sich hieraus ergebende Informationen wie die verbleibende Auflade- oder Entladezeit, die verbleibenden Kosten der Aufladung oder bereits gutgeschriebene Vergütung der Entladung und dergleichen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuerungseinheit auf, die mit dem elektrischen Energiespeicher, dem ersten Gleichspannungswandler, der Überwachungseinheit, dem Stromrichter, dem zweiten Gleichspannungswandler und bzw. oder der Bedieneinheit über eine erste Datenleitung verbunden ist. Mittels dieser Steuerungseinheit kann innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung über die erste Datenleitung eine Kommunikation zwischen den angeschlossenen Elementen und der Steuerungseinheit erfolgen. Die Steuerungseinheit kann ferner über diese erste Datenleitung Anweisungen an die Elemente erteilen. So kann z. B. die von dem Strommesser erfasste Leistungsmenge an die Steuerungseinheit übermittelt und von dieser an die Bedieneinheit weitergeleitet werden, um diese Information dem Benutzer auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen. Auch kann die von dem Strommesser erfasste Leistungsmenge von der Steuerungseinheit dazu verwendet werden, diese Information mit einer über die Eingabeeinheit vorgegebene abzugebende Leistungsmenge zu vergleichen und bei Erreichen dieser Vorgabe den Aufladevorgang zu unterbrechen, indem der erste Gleichspannungswandler hierzu angewiesen wird.
In anderen Worten kann die Steuerungseinheit die ordnungsgemäße Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwachen. Der Ladungshaushalt kann geregelt und eine Datenverbindung zu der Fahrzeugbatterie aufgebaut werden. Das Ladegerät, d. h. der erste Gleichspannungswandler, wird nach den Anforderungen aus den Fahrzeugdaten programmiert und der Ladevorgang entsprechend überwacht. Die Steuerung einer Anzeigevorrichtung kann ebenfalls von der Steuerungseinheit vorgenommen werden. Eine Fernüberwachung über Internet oder Intranet kann aufgebaut werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit vorgesehen, über eine Datenschnittstelle mit einer externen Steuerung verbunden zu werden. Auf diese Weise können die Informationen, über die die Steuerungseinheit verfügt, einer übergeordneten Steuerung oder Überwachung zur Verfügung gestellt werden. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung über diese Datenschnittstelle in ein übergeordnetes Steuerungskonzept eingebunden werden, indem über diese Datenschnittstelle Anweisungen erhalten werden. Derartige Informationen können z. B. die aus einem Energieversorgungsnetz entnehmbare Leistung, die von einem Energieversorgungsnetz geforderte Leistung, der aktuelle Energiepreis, die aktuelle Zeit, das aktuelle Datum, Informationen bzgl. der Witterungsverhältnisse, die für eine Photovoltaikanlage oder Windenergieanlage relevant sind, um z. B. deren Energieerzeugung zu prognostizieren, Ladezustände weiterer Energiespeicher, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sind und mit dieser Leistung austauschen können, und dergleichen sein. Ebenso können von der Steuerungseinheit Informationen über den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers der übergeordneten Steuerung zur Verfügung gestellt werden, ebenso z. B. die aktuelle, vergangene oder voraussichtlich zukünftige Energieerzeugung einer Photovoltaikanlage oder Windenergieanlage, die entnommenen oder abgegebenen Leistungen an bzw. von Fahrzeugen oder die von einem Energieversorgungsnetz entnommene oder an dieses abgegebene Leistung oder dergleichen.
Dabei kann die Datenschnittstelle drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein. So kann z. B. die Verbindung zu einer übergeordneten Steuerung über Kupfer- oder Glasfaserleitung erfolgen und über z. B. einen CAN-Bus oder das Internet umgesetzt werden. Auch können drahtlose Übertragungssysteme als Datenschnittstelle eingesetzt werden wie Funk-, Infrarot- oder optische Übertragung, die z. B. mittels UMTS, GRPS oder dergleichen arbeiten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung Energieübertragungsmittel auf, die vorgesehen sind, den ersten Gleichspannungswandler und den elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs miteinander zu verbinden. Über diese Verbindung kann der Leistungsaustausch durchgeführt werden, vorzugsweise über eine zweipolige Leitung in Kombination mit einer Erdungsleitung. Dabei können die Energieübertragungsmittel ein Kabel sein, welches entweder als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist und als separates Element ausgeführt wird und mit dem Fahrzeug und der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden werden kann. Es kann jedoch auch ein z. B. Kabel an dem Fahrzeug vorgesehen sein, welches mit einer z. B. Steckdose in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden wird, um auf diese Weise eine Verbindung zwischen Fahrzeug und erfindungsgemäßer Vorrichtung zum Leistungsaustausch herzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Energieübertragungsmittel eine zweite Datenleitung auf, um die Steuerung eines Fahrzeugs und eine Steuerungseinheit der Vorrichtung miteinander zu verbinden. Die zweite Datenleitung kann vorzugsweise vierpolig ausgeführt sein. Über diese zweite Datenleitung können Informationen zwischen dem Fahrzeug bzw. dessen Steuerung und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. deren Steuerungseinheit ausgetauscht werden. So können z. B. Informationen ausgetauscht werden, die für die Parametrierung des ersten Gleichspannungswandlers zur Abgabe bzw. Aufnahme von Leistung erforderlich sind. Insbesondere kann auf diese Weise ein Informationsaustausch stattfinden, der bislang nicht normierte Aspekte der Aufladung eines Fahrzeugs mit Gleichspannung betrifft, d. h. die nicht durch einen Standard vorgegeben sind, den ein Fahrzeug und die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllen muss. Durch eine solche Normierung könnten z. B. der Ladestrom und die Ladespannung vorgegeben sein. Ist dies nicht der Fall, können diese und ggf. weitere Informationen wie z. B. der Fahrzeugtyp oder der Abrechnungsmodus durch die Kommunikation zwischen Fahrzeug und erfindungsgemäßer Vorrichtung ausgetauscht werden, um das Aufladen oder Entladen entsprechend durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Energieübertragungsmittel Anschlussmittel auf, die vorgesehen sind, die Energieübertragungsmittel und die Anschlussvorrichtung eines Fahrzeugs miteinander zu verbinden, wobei die Anschlussmittel Verriegelungsmittel aufweisen, die vorgesehen sind, in einem ersten Zustand die Verbindung zwischen Anschlussvorrichtung und Anschlussmitteln zu sperren und in einem zweiten Zustand die Verbindung zwischen Anschlussvorrichtung und Anschlussmitteln freizugeben.
Diese Anschlussmittel können z. B. ein Stecker sein, der mit einer Steckdose eines Fahrzeugs als Anschlussvorrichtung zusammenwirkt. Dabei kann die Verbindung zwischen Stecker und Steckdose verriegelt werden, um zu verhindern, dass während eines Leistungsaustausches die Verbindung getrennt wird, da hierbei zum Zweck des schnellen Ladungsaustausches hohe Ströme fließen, die für den Benutzer sogar tödlich sein können. Dieses Verriegeln kann durch eine mechanische Verriegelung an dem. Stecker oder der Steckdose erfolgen und durch den Benutzer betätigt und auch wieder gelöst werden. Dabei darf der Leistungsaustausch nur solange erfolgen, wie die mechanische Verbindung besteht, d. h. der Leistungsaustausch darf erst nach Betätigung der mechanischen Verriegelung begonnen werden und muss mit dem Lösen der mechanischen Verriegelung wieder beendet werden. Hierzu muss das Schließen und Lösen der mechanischen Verriegelung durch z. B. die Steuerungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkannt und der erste Gleichspannungswandler entsprechend angesteuert werden. Auch kann eine elektromechanische Verriegelung alternativ oder zusätzlich als Verriegelungsmittel in dem Stecker oder der Steckdose vorgesehen sein, welches z. B. durch die Steuerungseinheit ausgelöst, d. h. verriegelt, und wieder gelöst, d. h. entriegelt wird. Dabei kann die Steuerungseinheit den Beginn und das Ende des Leistungsaustausches mit der Ver- bzw. Entriegelung der elektromechanischen Verriegelung dahingehend koordinieren und steuern, dass der Leistungsaustausch erst nach dem Verriegeln begonnen und die Verriegelung erst nach dem Beenden des Leistungsaustausches gelöst wird. Mit anderen Worten enthält der Stecker eine elektromechanische Verriegelung, welche die Steckverbindung sicher verriegelt und ein Trennen der Verbindung verhindert, solange der Ladevorgang in Betrieb ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Steckverbindung nur in stromlosen Zustand betätigt werden kann.
Diese Anschlussmittel weisen dabei vorzugsweise einen Schutzleiterkontakt auf. Wird aufgrund eines Fehlers der Isolation des Fahrzeugs das Fahrzeuggehäuse (Karosserie) unter Spannung gesetzt, kann über den Schutzleiter die Fahrzeugerdung sichergestellt werden. Diese Fahrzeugerdung kann daher vor dem Einschalten der Ladespannung durch die Anschlussmittel sichergestellt werden, d. h. mit der Verriegelung des Steckers ist gleichzeitig auch die Erdung des Fahrzeugs sichergestellt, so dass dann der Ladungsaustausch erfolgen kann.
Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf folgende Figuren näher erläutert:
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs und einer Ladevorrichtung,
2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs und einer Ladevorrichtung, und
3 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Anschlussmittels einer Ladevorrichtung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs 10 und einer Ladevorrichtung 20. Das Elektrofahrzeug 10 stellt ein beispielhaftes Fahrzeug 10 dar, welches als Anschlussvorrichtung 11 eine Steckdose 11 aufweist. Das Elektrofahrzeug 10 weist einen elektrischen Energiespeicher 12 auf, der beispielsweise als mehrfach aufladbare Batterie 12, im Folgenden als Fahrzeugbatterie 12 bezeichnet, ausgebildet sein kann (siehe 2). Das Elektrofahrzeug 10 weist als Anschlussvorrichtung 11 eine Steckdose 11 auf, die mit der Fahrzeugbatterie 12 verbunden ist. Das Elektrofahrzeug 10 weist ferner eine Steuerung 13 auf, die z. B. über einen Bus mit der Fahrzeugbatterie 12 und der Steckdose 11 verbunden ist (siehe 2).
Die Ladevorrichtung 20 stellt eine beispielhafte Vorrichtung 20 zur Ladung eines elektrischen Energiespeichers 12 eines Fahrzeugs 10 dar. Die Ladevorrichtung 20 weist eine Bedieneinheit 30 auf, über dessen Anzeigeeinheit 31 Ausgaben an einen Benutzer getätigt, d. h. Informationen angezeigt, werden können und über dessen Eingabeeinheit 32 von einem Benutzer Eingaben getätigt werden können.
Die Ladevorrichtung 20 weist als Energieübertragungsmittel 40, 41, 42, 62 ein Kabel 40 auf, welches an einem Ende mit der Ladevorrichtung 20 verbunden ist, z. B. über eine Steckverbindung, die gelöst werden kann, oder über eine Kabelverbindung, die im Inneren der Ladevorrichtung 20 angeschlossen ist und nicht von außen gelöst werden kann. Dabei kann auch die Steckverbindung gegen ein Abziehen oder sonstiges Trennen des Kabels 40 von der Ladevorrichtung gesichert sein, um eine Gefährdung von Personen durch offene stromführende Kontakte zu vermeiden. An seinem anderen Ende weist das Kabel 40 ein Anschlussmittel 41 auf, welches beispielsweise als Stecker ausgeführt sein kann. Der Stecker 41 kann mit der Steckdose 11 des Elektrofahrzeugs 10 verbunden werden, um über Leitungen 42 des Kabels 40 eine Energieübertragung zwischen der Fahrzeugbatterie 12 und der Ladevorrichtung 20 herzustellen. Ferner weist das Kabel 40 eine zweite Datenleitung 62 auf, um die Steuerung 13 des Elektrofahrzeugs 10 und eine Steuerungseinheit 29 der Ladevorrichtung 20 miteinander zu verbinden (siehe 2).
Die Ladevorrichtung 20 weist ferner eine Wechselspannungsleitung 50 auf, über die die Ladevorrichtung 20 mit einer Wechselspannungsquelle 50 verbunden ist. Über eine Gleichspannungsleitung 51 ist die Ladevorrichtung 20 mit einer Gleichspannungsquelle 51 verbunden. Über eine Datenschnittstelle 61 ist die Ladevorrichtung 20 mit einem Kommunikationsnetz oder einer übergeordneten Steuerung verbunden. Dabei kann die Verbindung über die Datenschnittstelle 61 drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein.
2 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs 10 und einer Ladevorrichtung 20. Die Elemente der 2, die bereits in der 1 gezeigt und mit Bezug zu dieser erläutert wurden, weisen die gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen auf wie bzgl. der 1 verwendet. Die Ladevorrichtung 20 weist ferner einen elektrischen Energiespeicher 21, einen ersten Gleichspannungswandler 22, eine Überwachungseinheit 23, einen Stromrichter 24, einen zweiten Gleichspannungswandler 25 sowie eine Steuerungseinheit 29 auf.
Der elektrische Energiespeicher 21 kann beispielsweise als mehrfach aufladbare Batterie 21 ausgeführt sein. Die Batterie 21 ist mit dem ersten Gleichspannungswandler 22 verbunden. Der erste Gleichspannungswandler 22 ist über die Leitung 42 und den Stecker 41 des Kabels 40 und die Steckdose 11 des Fahrzeugs 10 mit der Fahrzeugbatterie 12 verbunden. Der erste Gleichspannungswandler 22 ist bidirektional vorgesehen und kann die Fahrzeugbatterie 12 aus der Batterie 21 der Ladevorrichtung 20 laden oder die Batterie 21 der Ladevorrichtung 20 aus der Fahrzeugbatterie 12 laden. Dabei kann der erste Gleichspannungswandler 22 hierzu verschiedene Strom- und Spannungswerte verwenden, um sich an verschiedene Lade- oder Entladespannungen und -ströme unterschiedlicher Elektrofahrzeuge 10 anzupassen.
Der erste Gleichspannungswandler 22 ist mit der Überwachungseinheit 23 verbunden, die als Energiezähler 23 ausgebildet sein kann. Der Energiezähler 23 erfasst die Leistungsmenge, die von dem ersten Gleichspannungswandler 22 an das Elektrofahrzeug 10 abgegeben oder von diesem aufgenommen wird, um diese Information z. B. zur Abrechnung der entnommenen Leistung oder Vergütung der erhaltenen Leistung zu nutzen oder um den Ladezustand der Batterie 21 zu überwachen.
Die Batterie 21 ist ferner mit dem Stromrichter 24 verbunden, der über die Wechselspannungsleitung 50 mit einer Wechselspannungsquelle 50 verbunden ist, die z. B. ein Energieversorgungsnetz sein kann. Der Stromrichter 24 ist sowohl als Gleichrichter als auch als Wechselrichter ausgebildet, um einerseits Energie aus dem Energieversorgungsnetz zu entnehmen und andererseits Energie aus der Batterie 21 in das Energieversorgungsnetz zu speisen.
Die Batterie 21 ist ferner mit dem zweiten Gleichspannungswandler 25 verbunden. Dieser ist über die Gleichspannungsleitung 51 mit der Gleichspannungsquelle 51 verbunden. Die Gleichspannungsquelle 51 kann dabei eine Gleichspannungsquelle 51 sein, die über einen zweiten Gleichspannungswandler 25 mit der Batterie 21 verbunden ist, oder es können mehrere Gleichspannungsquellen 51 wie z. B. eine Photovoltaikanlage oder mehrere Photovoltaikanlagen, eine Windenergieanlage oder mehrere Windenergieanlagen etc. vorgesehen sein, die jeweils über einen zweiten Gleichspannungswandler 25 mit der Batterie 21 verbunden sind. Dabei ist der bzw. sind die Gleichspannungswandler 25 derart hinsichtlich der Gleichspannungsquellen 51 angeordnet und bzgl. ihrer Eingangsströme und -spannungen eingestellt, dass sie die jeweiligen Eingangsströme und -spannungen der Gleichspannungsquellen 51 in die Gleichspannung wandeln, die zum Laden der Batterie 21 erforderlich ist.
Die Steuerungseinheit 29 ist über eine erste Datenleitung 60 mit der Batterie 21, dem ersten Gleichspannungswandler 22, dem Energiezähler 23, dem Stromrichter 24, dem zweiten Gleichspannungswandler 25 sowie der Bedieneinheit 30 verbunden. Über die erste Datenleitung 60 können Informationen von diesen Einheiten empfangen und Informationen und Steuerungsanweisungen an diese ausgegeben werden. So kann z. B. die Information der entnommenen Leistung von dem Energiezähler 23 empfangen und über die Anzeigeeinheit 31 der Bedieneinheit 30 an den Benutzer ausgegeben werden. Auch kann durch die Eingabeeinheit 32 der Bedieneinheit 30 vom Benutzer z. B. die gewünschte zu ladende Leistung eingegeben werden, so dass die Steuerungseinheit 29 die über die Eingabeeinheit 32 vorgegebene gewünschte Leistung mit der von dem Energiezähler 23 abgegebenen Leistung vergleicht und beim Erreichen der vorgegebenen gewünschten Leistung die Leistungsabgabe durch den ersten Gleichspannungswandler 22 beendet.
Auch kann die Steuerungseinheit 29 den Ladezustand der Batterie 21, z. B. durch eine Bilanzierung abgegebener und aufgenommener Leistung oder durch eine entsprechende Messeinrichtung der Batterie 21, bestimmen und je nach Ladezustand über den Stromrichter 24 Energie aus dem Energieversorgungsnetz entnehmen oder an das Energieversorgungsnetz abgeben. Ebenso kann die Steuerungseinheit 29 über den zweiten Gleichspannungswandler 25 Energie aus den Gleichspannungsquellen wie einer Photovoltaikanlage entnehmen und in der Batterie 21 speichern bzw. über den Stromrichter 24 an das Energieversorgungsnetz abgeben. Ist eine weitere mehrfach aufladbare Batterie als Gleichspannungsquelle an den zweiten Gleichspannungswandler 25 angeschlossen, kann auch in dieser Gleichspannungsquelle Energie gespeichert werden, die z. B. aus dem Energieversorgungsnetz entnommen oder durch z. B. eine Photovoltaikanlage erzeugt worden sein kann.
Die Steuerungseinheit 29 ist auch über eine Datenschnittstelle 61 mit einer externen Steuerung verbunden, wobei die Datenschnittstelle 61 eine drahtlose oder drahtgebundene Datenübertragung ausführen kann. Diese externe Steuerung kann eine übergeordnete Steuerung oder Überwachung oder auch eine Datenbank und dergleichen sein. Von dort können Informationen abgerufen werden bzw. an diese übermittelt werden. Auch kann die Steuerungseinheit 20 über die Datenschnittstelle 61 von einer externen Steuerung Anweisungen erhalten, Leistung von einem Fahrzeug 10 zu entnehmen oder an dieses abzugeben oder von einem Energieversorgungsnetz zu entnehmen oder an dieses abzugeben oder dergleichen.
Die Steuerungseinheit 29 ist ferner über die zweite Datenleitung 62 mit der Steuerung 13 des Elektrofahrzeugs 10 verbunden. Hierdurch kann der Ladevorgang durch beide Steuerungen 13, 29 oder zumindest eine Steuerung 13, 29 überwacht werden. Ferner kann vor dem Beginn des Auflade- oder Entladevorgangs Information zwischen der Steuerung 13 und der Steuerungseinheit 29 ausgetauscht werden, die z. B. zur Parametrierung des ersten Gleichspannungswandlers 22, zur Auswahl eines Auflade- oder Entladevorgangs oder auch zur Abrechnung oder Vergütung des Aufladens bzw. Entladens verwendet werden kann. So können z. B. aus der Information eines Fahrzeugtyps die nötigen Parameter gewonnen werden, falls dieser normiert oder zumindest in der Steuerungseinheit 29 hinterlegt oder für diese verfügbar abrufbar ist, z. B. von einer externen Datenquelle über die Datenschnittstelle 61.
Die Ladevorrichtung 20 kann ferner mehrfach ausgeführt werden als ein System oder eine Einrichtung mehrere Ladevorrichtungen 20. So kann z. B. vergleichbar einer herkömmlichen Tankstelle eine Einrichtung vorgesehen sein, die mehrere Ladevorrichtungen 20 vergleichbar mit Zapfsäulen aufweist, die jeweils mindestens ein Elektrofahrzeug 10 gleichzeitig auf- oder entladen können. Dabei kann eine zentrale Steuerung vorgesehen sein, an die die Ladevorrichtungen 20 über ihre Datenschnittstelle 61 angeschlossen sind, um die Auf- und Entladevorgänge zentral zu überwachen und zu steuern und ihrerseits Informationen an eine weitere übergeordnete Steuerung weiterzugeben oder von dort zu empfangen.
Auch kann ein zentraler Energiespeicher in Form einer mehrfach aufladbaren Batterie mit entsprechend großer Kapazität vorhanden sein, die mit den Batterien 21 der einzelnen Ladevorrichtungen 20 verbunden ist, z. B. über deren zweiten Gleichspannungswandler 25 oder auch über eine andere Lade-/Entladevorrichtung, um Leistung zwischen der zentralen Batterie und den Batterien 21 der Ladevorrichtungen 20 auszutauschen. Auf diese Weise kann die Batterie 21 geringer dimensioniert werden, wodurch auch die Ladevorrichtung 20 selbst weniger Platz benötigt, so dass die Ladevorrichtung 20 platzsparend vorgesehen werden kann. In der geringer dimensionierten Batterie 21 kann z. B. gerade so viel Leistung speichert werden, dass ein oder wenige Ladevorgänge schnell durchgeführt werden können. Diese platzsparende Ladevorrichtung 20 kann daher mit der zentralen, größeren Batterie verbunden sein, die genug Leistung für viele Ladevorgänge speichern kann, um so auch bei geringem Platzbedarf der Ladevorrichtung 20 durch eine zentrale Energiespeicherung eine große Leistung zu bevorraten.
3 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines Anschlussmittels 41 einer Ladevorrichtung 20. Das Anschlussmittel 41 kann beispielsweise als Stecker 41 ausgeführt sein, der über ein Kabel 40 mit der Ladevorrichtung 20 verbunden ist. Das Kabel 40 weist Leitungen 42 zur Übertragung der Leistung zwischen Ladevorrichtung 20 und Elektrofahrzeug 10 sowie eine zweite Datenleitung 62 zur Übertragung von Informationen und Anweisungen zwischen Ladevorrichtung 20 und Elektrofahrzeug 10 auf.
Der Stecker 41 weist an der Seite, mit der der Stecker 41 mit einer Anschlussvorrichtung 11 eines Elektrofahrzeugs 10 verbunden werden kann, z. B. einer Steckdose 11, mehrere Kontakte 43a, 43b, 44a, 44b, 45 auf, die z. B. als aus dem Stecker 41 herausragende Stifte ausgebildet sein können.
Der Stecker 41 weist erste Kontakte 43a, 43b auf, über die Strom zwischen dem Elektrofahrzeug 10 und der Ladevorrichtung 20 fließen kann. Über diese ersten Kontakte 43a, 43b wird die Leistung zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 zweipolig übertragen.
Der Stecker 41 weist zweite Kontakte 44a, 44b auf, über die als Sicherheitskontakte 44a, 44b eine Stromschleife geschaltet wird. Diese zweiten Kontakte 44a, 44b sind kürzer ausgebildet als die weiteren Kontakte 43a, 43b, 45, d. h. sie ragen weniger weit aus dem Stecker 41 hervor als die weiteren Kontakte 43a, 43b, 45, d. h. sie sind nacheilend, damit sie beim Herstellen der Verbindung zwischen Stecker 41 und Steckdose 11 zuletzt geschlossen bzw. bei Trennen der Verbindung zuerst getrennt werden. Erst durch das Schließen der Stromschleife der zweiten Kontakte 44a, 44b wird der Stromfluss zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 freigegeben, d. h. das Schließen der Stromschleife der zweiten Kontakte 44a, 44b wird z. B. durch die Steuerungseinheit 29 festgestellt und erst in diesem Fall der Leistungsaustausch über den ersten Gleichspannungswandler 22 durchgeführt. Bei einer Trennung der Stromschleife der zweiten Kontakte 44a, 44b wird der Stromfluss zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 unterbrochen. Hierdurch kann die Sicherheit des Auf- bzw. Entladevorgangs erhöht werden.
Der Stecker 41 weist ferner einen dritten Kontakt 45 auf, der am weitesten aus dem Stecker 41 herausragt, um beim Zusammenstecken von Stecker 41 und Steckdose 11 zuerst einen Kontakt zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 herzustellen, d. h. den anderen Kontakten vorauseilt. Dieser dritte Kontakt 45 kann ein Schutzleiterkontakt sein, der die gleiche Stromtragfähigkeit besitzt wie die ersten Kontakte 43a, 43b, über die der Leistungsaustauch zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 erfolgt. Über diesen dritten Schutzleiterkontakt 45 erfolgt die Herstellung einer Erdverbindung des Elektrofahrzeugs 10. Aufgrund der vorauseilenden Ausgestaltung des dritten Kontakts 45 erfolgt diese Herstellung der Erdverbindung vor Beginn des Leistungsaustauschs zwischen Elektrofahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20. Somit kann sichergestellt werden, dass durch die Ladevorrichtung 20 Leistung nur an ein geerdetes Elektrofahrzeug 20 übertragen wird.
Der Stecker 41 weist auch Verriegelungsmittel 70, 71a, 71b, 72a, 72b auf. Diese können beispielsweise als elektromechanische Verriegelung 70, 71a, 71b, 72a, 72b ausgeführt sein, die durch die Steuerungseinheit 29 über die zweite Datenleitung 62 betätigt, d. h. verriegelt und entriegelt werden. Hierzu kann eine Verriegelungssteuerung 70 an die zweite Datenleitung 62 angeschlossen sein, die ihren Status (verriegelt, entriegelt) an die Steuerungseinheit 29 meldet und von dieser Anweisungen zum Verriegeln bzw. Entriegeln der Verbindung zwischen Stecker 41 und Steckdose 11 erhält. Die Verriegelungssteuerung 70 kann mittels Antriebsmittel zwei Schieber 72a, 72b seitlich, d. h. in Richtung der Steckeraußenwand, z. B. bei einem rotationssymmetrischen Stecker 41 in radialer Richtung, bewegen. Diese Schieber 72a, 72b weisen jeweils an ihrem äußeren Ende jeweils Riegel 71a, 71b auf, die durch die Bewegung der Schieber 72a, 72b aus der Außenwand des Steckers 41 herausgeschoben bzw. in diesen hineingezogen werden können. Diese Riegel 71a, 71b können in entsprechende Eingriffe in der Steckdose 11 eingreifen, so dass in dem Zustand der zumindest teilweise ausgeschobenen Riegel 71a, 71b die Verbindung zwischen Stecker 41 und Steckdose 11 verriegelt ist, d. h. nicht gelöst werden kann, bis die Steuerungseinheit 29 die Verriegelungssteuerung 70 angewiesen hat, die Riegel 71a, 71b mittels Schieber 72a, 72b in den Stecker 41 zumindest soweit hineinzuziehen, dass die Verriegelung aufgehoben wird und Stecker 41 und Steckdose 11 getrennt werden können. Hierbei wird der Leistungsaustausch zwischen Fahrzeug 10 und Ladevorrichtung 20 von der Steuerungseinheit 29 dahingehend überwacht und koordiniert, dass der Ladungsaustausch durch den ersten Gleichspannungswandler 22 erst begonnen wird, sobald die Verriegelung von der Verriegelungssteuerung 70 gemeldet wird, und die Verriegelungssteuerung 70 erst dann eine Anweisung zum Lösen der Verriegelung erhält, nachdem der Leistungsaustausch vom ersten Gleichspannungswandler 22 beendet wurde.
Der Stecker 41 weist ferner einen Datenkontakt 63 auf, der mit der zweiten Datenleitung 62 verbunden ist. Wird der Stecker 41 mit der Steckdose 11 des Fahrzeugs 10 verbunden, so wird über den Datenkontakt 63 eine Datenverbindung zwischen der Steuerung 13 des Fahrzeugs 10 und der Steuerungseinheit 20 der Ladevorrichtung 20 hergestellt. Der Datenkontakt 63 kann vierpolig ausgeführt sein.
Der Gedanke der vorliegenden Erfindung betrifft eine Ladestation zur universellen Schnellladung von Elektrofahrzeugen.
Bisherige Konzepte basieren auf die Zuführung von AC-Spannung (230VAC/1-Phasig, 400VAC/3-Phasig) zu den Elektrofahrzeugen. Das eigentliche Ladegerät befindet sich im Fahrzeug. Durch den Platzbedarf, Gewicht und Kosten ist die Ladeleistung dieser Geräte begrenzt. In der Regel lassen sich mit solchen Systemen aus Wirtschaftlichkeitsgründen nur Ladezeiten > 8 Stunden realisieren.
Ein realistisches Schnellladesystem (Ladezeit ca. 30 Minuten) erfordert die Zuführung von DC (Gleichspannung) zur Fahrzeugbatterie. Aufgrund einer fehlenden Normung/Einigung der Betriebsspannungen in Elektrofahrzeugen ist die Bandbreite der benötigten Ladespannung extrem groß. Derzeit befinden sich am Markt Spannungssysteme von 48VDC bis 800VDC. Ein Stecksystem zur Zuführung der Ladespannung wird ebenfalls beschrieben, um einen Stecker mit elektronischer Verriegelung während des Ladevorgangs bereitzustellen.
Aufgrund des hohen Energiebedarfs während der Schnellladung wird in die Ladestation ein modulares Batteriesystem integriert, das die Ladeleistung liefert, während aus dem Versorgungsnetz (EVU) nur eine geringere, konstante Leistung entnommen wird. Die Einbindung solcher Ladesysteme in eine vorhandene Infrastruktur wird damit wesentlich verbessert, da keine hohe Anschlussleistung benötigt wird.
Diese modulare Batterie kann zusätzlich über Windenergie und/oder Photovoltaik mit hohem Wirkungsgrad geladen werden. Somit ist eine effiziente Ausnutzung regenerativer Energien möglich.
Zusätzlich kann über Einbindung in Smart Metering die Ladestation als Energiespeicher für Regelenergie eingesetzt werden, d. h. Energieüberschuss im Versorgungsnetz (Wind, Solar) kann in den Ladestationen gespeichert werden (analog: Vehicle to Grid Konzept).
Über einen DC-Energiezähler wird die Energie zur Ladung des Fahrzeuges erfasst und kann zur Abrechnung benutzt werden. Ein übergeordnetes Controllersystem kommuniziert mit dem Fahrzeug über derzeit in der Normierung befindlichen Schnittstellen. Über die Fahrzeugschnittstelle erfolgt auch die Einstellung des Systems (Ladespannung, Ladestrom, Fahrzeugtyp, Abrechnungsmodus).
Ein Ladestecker mit Verriegelung zur Zuführung der Ladespannung weist eine elektromechanisch ausgeführte Verriegelung auf. Schaltkontakte überwachen die sichere Einrastung der Verriegelung. Über die Kontrollelektronik wird der Schaltzustand der Verriegelung an den Datenbus geleitet.
Über Hochstromkontakte wird der Ladestrom für die Fahrzeugbatterie geführt. Ein separater Schutzleiterkontakt mit gleicher Stromtragfähigkeit der Leistungskontakte ist voreilend, d. h. es wird als Erstes eine Erdverbindung zum Fahrzeug hergestellt.
Über Sicherheitskontakte wird eine Stromschleife geschaltet. Diese Kontakte sind nacheilend, d. h. sie werden als Letzte beim Stecken geschlossen, bzw. beim Ziehen des Steckers als Erstes getrennt. Bei Unterbrechung dieser Stromschleife wird eine Schnellabschaltung des Systems ausgelöst. Diese Funktion bildet mit der Datenüberwachung und der Verriegelung ein redundantes Sicherheitssystem.
Über den Datenbus wird eine Datenanbindung der Ladeelektronik an die Fahrzeugbatterie realisiert. Hier werden Daten über Ladezustand, Ladeanforderung und weiteren Schutzfunktionen realisiert.
Der Ladevorgang kann wie folgt ablaufen:

• Die Ladespannung ist abgeschaltet, d. h. die Hochstromkontakte sind spannungslos.
• Der Stecker wird gesteckt. Der voreilende Schutzleiteranschluss stellt als Erstes die Erdverbindung zum Fahrzeug her. Danach folgen die (spannungslosen) Hochstromkontakte und der Datenbus. Als Nächstes (nacheilend) wird der Sicherheitsstromkreis geschlossen.
• Danach rastet der Stecker ein und die Überwachungskontakte melden die Einrastung.
• Über die Datenleitung wird die Kommunikation zur Fahrzeugbatterie aufgebaut und die notwendigen Daten abgefragt (Ladespannung, Ladestrom, Ladezustand).
• Mit diesen Daten wird die Ladeelektronik der Ladesäule programmiert und bei Übereinstimmung der Daten kann der Ladevorgang eingeleitet werden.
• Nach Überprüfung der Sicherheits-Stromschleife und der Verriegelungskontakte wird der Stecker elektronisch verriegelt, d. h. die Verbindung kann mechanisch nicht mehr gelöst werden.
• Danach wird der Ladevorgang gestartet.
• Nach Beendigung des Ladevorgangs werden zunächst alle Betriebsspannungen abgeschaltet. Wenn die Kontrollelektronik der Steckerverriegelung Spannung und Strom „Null” erkennt, wird die Steckerverriegelung wieder gelöst. Die Verbindung zum Fahrzeug kann getrennt werden.

Claims

Vorrichtung (20) zum Austausch elektrischer Energie mit einem elektrischen Energiespeicher (12) eines Fahrzeugs (10), mit: einem elektrischen Energiespeicher (21), und einem ersten Gleichspannungswandler (22), der mit dem elektrischen Energiespeicher (21) verbunden ist und der vorgesehen ist, mit dem elektrischen Energiespeicher (12) eines Fahrzeugs (10) verbunden zu werden.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, ferner mit einem Stromrichter (24), der mit dem elektrischen Energiespeicher (21) verbunden ist und der vorgesehen ist, mit einer Wechselspannungsquelle (50), insbesondere einem Stromversorgungsnetz (50), verbunden zu werden.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem zweiten Gleichspannungswandler (25), der mit dem elektrischen Energiespeicher (21) verbunden ist und der vorgesehen ist, mit einer Gleichspannungsquelle (51) verbunden zu werden.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 3, wobei die Gleichspannungsquelle (51) wenigstens eine Photovoltaikanlage, eine Windenergieanlage, eine Wasserkraftanlage, eine Brennstoffzelle, einen Verbrennungsmotor, eine Schwungmasse, ein Pumpspeicherkraftwerk und/oder einen galvanischen Energiespeicher aufweist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Überwachungseinheit (23), die vorgesehen ist, die von dem ersten Gleichspannungswandler (22) an den elektrischen Energiespeicher (12) des Fahrzeugs (10) abgegebene elektrische Energie und/oder von dem elektrischen Energiespeicher (12) des Fahrzeugs (10) erhaltene elektrische Energie zu bestimmen.
Vorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Bedieneinheit (30), die vorgesehen ist, Ausgaben an einen Benutzer über eine Anzeigeeinheit (31) zu tätigen und Eingaben von einem Benutzer über eine Eingabeeinheit (32) zu erhalten.
Vorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit einer Steuerungseinheit (29), die mit dem elektrischen Energiespeicher (21), dem ersten Gleichspannungswandler (22), der Überwachungseinheit (23), dem Stromrichter (24), dem zweiten Gleichspannungswandler (25) und/oder der Bedieneinheit (30) über eine erste Datenleitung (60) verbunden ist.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 7, wobei die Steuerungseinheit (29) vorgesehen ist, über eine Datenschnittstelle (61) mit einer externen Steuerung verbunden zu werden.
Vorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner mit Energieübertragungsmitteln (40, 41, 42, 62), die vorgesehen sind, den ersten Gleichspannungswandler (22) und den elektrischen Energiespeicher (12) des Fahrzeugs (10) miteinander zu verbinden.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 9, wobei die Energieübertragungsmittel (40, 41, 42, 62) eine zweite Datenleitung (62) aufweisen, um die Steuerung (13) eines Fahrzeugs (10) und eine Steuerungseinheit (29) der Vorrichtung (20) miteinander zu verbinden.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Energieübertragungsmittel (40, 41, 42, 62) Anschlussmittel (41) aufweisen, die vorgesehen sind, die Energieübertragungsmittel (40, 42, 62) und eine Anschlussvorrichtung (11) des Fahrzeugs (10) miteinander zu verbinden, wobei die Anschlussmittel (41) Verriegelungsmittel (70, 71a, 71b, 72a, 72b) aufweisen, die vorgesehen sind, in einem ersten Zustand die Verbindung zwischen Anschlussvorrichtung (11) und Anschlussmitteln (41) zu sperren und in einem zweiten Zustand die Verbindung zwischen Anschlussvorrichtung (11) und Anschlussmitteln (41) freizugeben.