DE102011018457A1 - Charging station for vehicle, particularly electrically operated vehicle, has electric drive machine, drive device for delivering mechanical power, and mechanical coupling device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuge, die zumindest eine elektrische Maschine für den Antrieb verwenden und einen Energiespeicher benötigen, der extern aufgeladen werden kann.The present invention relates generally to vehicles that use at least one electric machine for propulsion and require an energy store that can be externally charged.
Im Bereich des Individualverkehrs ist zunehmend von großer Bedeutung, die Effizienz von Fahrzeugen zu steigern. Dies wird vielfach dadurch angestrebt, dass mindestens eine elektrische Maschine vorgesehen wird, die unmittelbar für den Vortrieb des Fahrzeugs Verwendung findet. Zu Beispielen derartiger Fahrzeuge gehören bereits heute erhältliche Hybridfahrzeuge, bei denen die elektrische Maschine direkt, also durch Bereitstellung mechanischer Energie an die Antriebsräder, zum Vortrieb des Fahrzeuges beiträgt. Obwohl in diesen Hybridfahrzeugen bislang ein wesentlicher Beitrag der Antriebsenergie durch einen Verbrennungsmotor erzeugt wird, gibt es zunehmend Bestrebungen, die elektrischen Energiespeicher derartiger Fahrzeuge so zu erweitern, dass immer größere Strecken rein elektrisch oder zumindest mit einem hohen Anteil an elektrischer Energie zurückgelegt werden können, wobei der Energiespeicher sodann zumindest teilweise wieder durch externe, also nicht durch den Verbrennungsmotor zugeführte Energie aufgeladen wird.In the field of private transport, increasing the efficiency of vehicles is becoming increasingly important. This is often sought by the fact that at least one electric machine is provided, which is used directly for the propulsion of the vehicle. Examples of such vehicles already include available hybrid vehicles, in which the electric machine directly, so by providing mechanical energy to the drive wheels, contributes to the propulsion of the vehicle. Although in these hybrid vehicles so far a significant contribution of the drive power is generated by an internal combustion engine, there are increasing efforts to expand the electrical energy storage of such vehicles so that more and more routes can be covered purely electrically or at least with a high proportion of electrical energy the energy storage is then at least partially recharged by external, so not supplied by the engine energy.
In anderen Fahrzeugkonzepten dient die elektrische Maschine ausschließlich zum Vortrieb des Fahrzeuges, während zusätzliche Einrichtungen, etwa Verbrennungsmotore, Brennstoffzellen, und dergleichen zur Bereitstellung der elektrische Energie oder zumindest eines erheblichen Teils davon insbesondere für das Zurücklegen längerer Strecken Verwendung finden. Auch gibt es reine Elektrofahrzeuge, in denen die Energie für den Vortrieb ausschließlich aus einem mitgeführten Energiespeicher gewonnen wird, der somit auch regelmäßig aufzuladen ist.In other vehicle concepts, the electric machine is used exclusively for propulsion of the vehicle, while additional equipment, such as combustion engines, fuel cells, and the like to provide the electrical energy or at least a substantial part thereof, in particular for covering longer distances use. There are also pure electric vehicles, in which the energy for propulsion is obtained exclusively from an entrained energy storage, which is therefore also charged regularly.
Zu diesem Zweck werden in diesem Fahrzeugen entsprechende Ladeeinrichtungen mitgeführt, die mit einer externen elektrischen Anschlussdose verbunden werden können, so dass der Energiespeicher gemäß der verfügbaren externen elektrischen Energie und der Leistung des mitgeführten Ladegerät aufgeladen werden kann. Dabei sind die erreichbaren Ladezeiten im Wesentlichen von der Belastbarkeit des externen Ladeanschlusses sowie auch von der Größe und des Leistungsvermögens des internen mitgeführten Ladegeräts abhängig.For this purpose, corresponding charging devices are carried in this vehicle, which can be connected to an external electrical connection box, so that the energy storage can be charged in accordance with the available external electrical energy and the performance of the entrained charger. The achievable charging times are essentially dependent on the load capacity of the external charging connection as well as on the size and the capacity of the internal accompanying charger.
Zwar werden immer mehr öffentlich verfügbare Anschlussmöglichkeiten für die mitgeführten elektrischen Ladegeräte bereitgestellt, ein flächendeckendes Angebot elektrischer Energie für das Aufladen von Energiespeichern von Fahrzeugen ist jedoch derzeit nicht gegeben. Insbesondere sind für derartige Fahrzeuge mit elektrischen Energiespeichern gemäß konventioneller Ladetechniken geeignet ausgebildete elektrische Ladegeräte vorzusehen, in denen zwar, je nach Ausführung, gewisse Komponenten der bereits vorhandenen Leistungselektronik für den elektrischen Antriebsstrang mit verwendet werden, aber dennoch weitere Komponenten insbesondere für die Spannungsanpassung zwischen externem Ladeanschluss und der internen Spannung des Energiespeichers erforderlich sind.Although more and more publicly available connection options for the entrained electric chargers are provided, a nationwide supply of electrical energy for charging energy storage of vehicles is not currently available. In particular, for such vehicles with electrical energy storage devices according to conventional charging techniques suitably designed to provide electrical chargers, where, depending on the design, certain components of the existing power electronics for the electric drive train are used, but still other components in particular for the voltage adjustment between external charging port and the internal voltage of the energy storage are required.
Ferner fehlt bisweilen ein standardisierter Anschlussstecker zur Anbindung des fahrzeuginternen Ladegeräts an elektrische Anschlussdosen einer Ladestation, so dass üblicherweise gängige Anschlussdosen für den üblichen Stromanschluss im Haushalt verwendet werden und das Ladegerät dann für die Anpassung an den Energiespeicher sorgt. Auch ist durch die Verwendung haushaltsüblicher Anschlussstecker und darauf abgestimmte Ladegeräte damit die Höhe der zuführbaren elektrischen Energie deutlich eingeschränkt.Furthermore, sometimes lacks a standardized connector for connecting the in-vehicle charger to electrical outlets of a charging station, so that usually common outlets are used for the usual power connection in the home and the charger then ensures the adaptation to the energy storage. Also, by the use of household common connector and matched chargers so that the amount of supplyable electrical energy significantly limited.
Im Lichte der zuvor dargestellten Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel für das Aufladen von Energiespeichern in Fahrzeugen bereitzustellen, wobei eines oder mehrere der oben genannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung verringert werden.In light of the above situation, it is an object of the present invention to provide means for charging energy storage devices in vehicles, wherein one or more of the above problems are avoided or at least reduced in effect.
Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Ladestation für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Fahrzeug mindestens eine als Antrieb genutzte elektrische Maschine aufweist. Die Ladestation umfasst eine Antriebsvorrichtung zur Abgabe mechanischer Leistung und eine mechanische Kupplungsvorrichtung, die mit der Antriebsvorrichtung und der elektrischen Maschine des Fahrzeugs koppelbar ist. Ferner umfasst die Ladestation eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Antriebsvorrichtung und der mechanischen Leistung während eines Nutzbremsmodus der elektrischen Maschine.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a charging station for a vehicle, wherein the vehicle has at least one electric machine used as a drive. The charging station comprises a drive device for delivering mechanical power and a mechanical coupling device which can be coupled to the drive device and the electric machine of the vehicle. Furthermore, the charging station comprises a control device for controlling the drive device and the mechanical power during a regenerative braking mode of the electric machine.
Die erfindungsgemäße Ladestation ist also so ausgestaltet, dass externe mechanische Energie und damit Leistung auf die elektrische Maschine des Fahrzeugs übertragen werden kann, die sich ihrerseits im Generatorbetrieb befindet, so dass die extern zugeführte mechanische Leistung durch die fahrzeuginternen Komponenten, d. h. durch die elektrische Maschine und die damit gekoppelte Leistungselektronik in elektrische Leistung umgewandelt werden kann. Es werden also vorzugsweise Komponenten beim Ladevorgang verwendet, die ohnehin Bestandteil des Fahrzeuges sind, ohne dass auf spezielle Eigenschaften des Energiespeichers, der verwendeten Systemspannung, und dergleichen Rücksicht genommen werden muss. D. h., typischerweise sind die Leistungselektronik der elektrischen Maschine sowie die elektrische Maschine selbst geeignet ausgebildet, um im Zusammenwirken mit dem Energiespeicher des Fahrzeugs effizient die Energie des Energiespeichers in mechanische Leistung mit gewünschter Höhe umzuwandeln. In der umgekehrten Richtung kann somit auch eine gewünschte hohe elektrische Leistung von der elektrischen Maschine beim Ladevorgang abverlangt werden, die somit ebenfalls in sehr effiziente Weise in elektrische Leistung umgewandelt wird. Beispielsweise kann daher die Ladeleistung der Ladestation sehr hoch sein, da in der Regel die elektrische Maschine sowie die dazugehörige Leistungselektronik für hohe Leistungen, etwa beim Rekuperationsbetrieb des Fahrzeugs, ausgelegt sind. Die Ladestation ihrerseits kann die gewünschte mechanische Leistung effizient mittels elektrischer, pneumatischer, hydraulischer Komponenten, etc. nach Bedarf bereitstellen, ohne dass eine Anpassung dieser Komponenten auf fahrzeugspezifische Eigenschaften erforderlich ist.The charging station according to the invention is thus designed so that external mechanical energy and thus power can be transmitted to the electric machine of the vehicle, which in turn is in generator mode, so that the externally supplied mechanical power through the vehicle-internal components, ie by the electric machine and the coupled power electronics can be converted into electrical power. It is therefore preferably components used during the charging process, which are anyway part of the vehicle, without having to take into account special properties of the energy storage, the system voltage used, and the like. D. h., Typically, the power electronics of the electric machine and The electrical machine itself is designed to be suitable for efficiently converting the energy of the energy store into mechanical power with the desired height, in cooperation with the energy store of the vehicle. In the reverse direction can thus be demanded a desired high electrical power from the electric machine during the charging process, which is thus also converted in a very efficient manner into electrical power. For example, therefore, the charging power of the charging station can be very high, since usually the electric machine and the associated power electronics for high performance, such as the recuperation of the vehicle, are designed. The charging station, in turn, can provide the desired mechanical performance efficiently by means of electrical, pneumatic, hydraulic components, etc. as needed, without the need to adapt these components to vehicle-specific characteristics.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kupplungsvorrichtung zur mechanischen Ankopplung an mindestens ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs ausgebildet. Durch diese Art der Ausbildung der Kupplungsvorrichtung ist es möglich, jegliche Art von Fahrzeug mit externer mechanischer Energie zu beaufschlagen, ohne dass dazu wesentliche Modifizierungen an dem Fahrzeug erforderlich sind, oder aber die Fahrzeuge können im Hinblick auf die Ankopplung an die Ladestation vollkommen unverändert bleiben. In einer Ausführungsform kann die mechanische Ankopplung so erfolgen, dass etwa eine Rolle oder Walze der Antriebvorrichtung der Ladestation in Reibkontakt mit der Lauffläche des angetriebenen Rads gebracht wird. In anderen Ausführungsformen können geeignet ausgebildete Felgen am Fahrzeug vorgesehen werden, so dass ein mechanischer Eingriff der Kupplungsvorrichtung mit hoher mechanischer Effizienz möglich ist. In derartigen Ausführungsformen ist die Ladestation ferner geeignet ausgestaltet, den relativen Stillstand des Fahrzeugs bei der Einspeisung mechanischer Leistung an einem oder mehreren angetriebenen Rädern sicherzustellen.In a further advantageous embodiment, the coupling device is designed for mechanical coupling to at least one driven wheel of the vehicle. By this type of formation of the coupling device, it is possible to apply any kind of vehicle with external mechanical energy, without requiring significant modifications to the vehicle, or the vehicles can remain completely unchanged with regard to the coupling to the charging station. In one embodiment, the mechanical coupling may be such that, for example, a roller or roller of the drive device of the charging station is brought into frictional contact with the running surface of the driven wheel. In other embodiments, properly formed rims may be provided on the vehicle so that mechanical engagement of the coupling device with high mechanical efficiency is possible. In such embodiments, the charging station is further configured to ensure the relative stoppage of the vehicle when injecting mechanical power to one or more powered wheels.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Kommunikationseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, Steuersignale von dem Fahrzeug zu empfangen. Auf diese Weise kann eine mit dem Fahrzeug koordinierte Ladung des Energiespeichers erfolgen, oder es können Vorgaben des Fahrzeughalters beim Laden des Energiespeichers abgefragt und gegebenenfalls entsprechend eingehalten werden.In a further advantageous embodiment, a communication device is provided, which is designed to receive control signals from the vehicle. In this way, a coordinated with the vehicle charge of the energy storage can be done, or it can be queried specifications of the vehicle owner when charging the energy storage and optionally complied with accordingly.
In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgebildet, zumindest die Leistungsübertragung von der Antriebsvorrichtung auf die elektrische Maschine unter Nutzung zumindest eines Teils der Steuersignale zu steuern. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Steuerung derart erfolgen, dass eine maximale Leistung nicht überschritten wird, oder dass nur eine vorgegebene Energiemenge eingespeist wird.In one embodiment, the control device is designed to control at least the power transmission from the drive device to the electric machine using at least part of the control signals. For example, for this purpose, a control can be carried out such that a maximum power is not exceeded, or that only a predetermined amount of energy is fed.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ladestation eine Energiespeichereinrichtung auf, so dass bei Bedarf sehr hohe Leistungsspitzen überbrückt werden können, selbst wenn die der Ladestation von außen zugeführte Leistung zur Abdeckung dieser Spitzen nicht ausreicht. Die Speichereinrichtung kann dabei zur Speicherung von elektrischer Energie und/oder mechanischer Energie ausgebildet sein, wobei dies von der Art der Energie abhängt, mit der die Antriebsvorrichtung der Ladestation betrieben wird.In a further embodiment, the charging station has an energy storage device, so that very high power peaks can be bridged if required, even if the power supplied to the charging station from the outside is insufficient to cover these peaks. The storage device can be designed to store electrical energy and / or mechanical energy, this being dependent on the type of energy with which the drive device of the charging station is operated.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass eine ”mechanische” Energie hierin auch als Energie betrachtet wird, die in Form von unter Druck stehenden Gas und/oder Flüssigkeiten bereitgestellt wird. Wenn der Energiespeicher in Form eines Speichers zur Aufnahme elektrischer Energie bereitgestellt wird, kann dieser beispielsweise in Form von Kondensatoren vorgesehen sein, so dass kurzzeitig eine sehr hohe elektrische Leistung entnommen werden kann, falls der aktuell ablaufende Ladevorgang die elektrische Leistung übersteigt, die von einem elektrischen Anschluss für die Ladestation geliefert werden kann.In this context, it should be noted that a "mechanical" energy is also considered herein to be energy provided in the form of pressurized gas and / or liquids. If the energy storage is provided in the form of a memory for receiving electrical energy, this can be provided for example in the form of capacitors, so that a very high electrical power can be removed for a short time, if the currently running charging exceeds the electrical power that is supplied by an electric Connection for the charging station can be delivered.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung der Ladestation ausgebildet, das Übertragen der mechanischen Leistung bei Unterschreiten eines Schwellwerts der aktuell übertragenen mechanischen Leistung zu beenden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Ladevorgang rechtzeitig beendet wird, wenn etwa der Nutzbremsmodus im Fahrzeug beendet wird. Beispielsweise kann die fahrzeuginterne Leistungselektronik einen hohen Ladezustand des Energiespeichers, eine zu hohe Temperatur einer Komponente, etc. erkennen und daraufhin, wie auch beim normalen Fahrbetrieb das Rekuperieren geeignet zurückregeln oder gänzlich abschalten. Auf diese Weise können ebenfalls bereits im Fahrzeug vorhandene Komponenten effizient zur Steuerung des Ladevorgangs ausgenutzt werden.In a further advantageous embodiment, the control device of the charging station is designed to end the transmission of the mechanical power when falling below a threshold value of the currently transmitted mechanical power. In this way, it can be ensured that the charging process is ended in good time when, for example, the regenerative braking mode in the vehicle is terminated. For example, the in-vehicle power electronics can detect a high state of charge of the energy store, too high a temperature of a component, etc., and then, as in normal driving, recuperation can be appropriately adjusted back or shut down completely. In this way, components already present in the vehicle can also be efficiently utilized to control the charging process.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch eine Ladevorrichtung in einem unter Anwendung zumindest einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeug. Die Ladevorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, bei relativem Stillstand des Fahrzeugs in Bezug auf eine Ladestation die elektrische Maschine in einen Nutzbremsmodus überzuführen.According to a further aspect of the present invention, the aforementioned object is achieved by a charging device in a vehicle driven using at least one electric machine. The charging device comprises a control unit which is designed, when the vehicle is relatively stationary with respect to a charging station, to convert the electric machine into a regenerative braking mode.
Die fahrzeuginterne Ladevorrichtung umfasst somit eine Steuereinheit, die im Gegensatz zu konventionellen Ladegeräten von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, keine speziell gestaltete Leistungselektronik erfordert, sondern in steuerbarer Weise den Nutzbremsmodus initiieren kann, so dass die fahrzeuginternen Antriebskomponenten für die Aufladung des fahrzeuginternen Energiespeichers genutzt werden können. D. h., durch die Einwirkung der Steuereinheit ist das Fahrzeug für die Aufnahme mechanischer Energie bzw. Leistung im Stillstand des Fahrzeugs vorbereitet, so dass ein effizienter Ladevorgang ausgeführt werden kann. The in-vehicle charging device thus comprises a control unit which, unlike conventional chargers of electrically powered vehicles, does not require specially designed power electronics but can controllably initiate the regenerative braking mode so that the in-vehicle drive components can be used to charge the in-vehicle energy storage. That is, by the action of the control unit, the vehicle is prepared for receiving mechanical power at standstill of the vehicle, so that an efficient charging operation can be performed.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Steuereinheit ferner eine Kommunikationseinrichtung, die ausgebildet ist, ein Steuersignal zu der externen Ladestation, die externe mechanische Leistung zuführt, zu übermitteln. Auf diese Weise findet der Ladevorgang durch Zuführen externer mechanischer Energie unter Steuerung des Fahrzeugs statt, so dass fahrzeugspezifische Eigenschaften bzw. Vorgaben des Fahrzeughalters in die Steuerung des Ladevorgangs eingreifen können.In an advantageous embodiment, the control unit further comprises a communication device, which is designed to transmit a control signal to the external charging station, which supplies external mechanical power. In this way, the charging process takes place by supplying external mechanical energy under the control of the vehicle, so that vehicle-specific properties or specifications of the vehicle owner can intervene in the control of the charging process.
In einer Ausführungsform weist das Steuersignal zumindest eine Signalkomponente auf, die die externe Ladestation zur Unterbrechung der Zuführung der externen mechanischen Leistung veranlasst. Diese Signalkomponente zur Unterbrechung der Zuführung der externen mechanischen Leistung kann beispielsweise auf der Grundlage von Informationen erzeugt werden, die den Energiestatus des Energiespeichers, den Status von Leistungselektronikkomponenten, und dergleichen betreffen.In one embodiment, the control signal has at least one signal component that causes the external charging station to interrupt the supply of the external mechanical power. This signal component for interrupting the supply of external mechanical power may be generated, for example, on the basis of information concerning the energy status of the energy storage, the status of power electronic components, and the like.
In anderen Ausführungsformen enthält das Steuersignal auch Signalkomponenten, die eine geeignete Anpassung des Ladevorgangs an fahrzeugspezifische Eigenschaften ermöglichen. In anderen Ausführungsformen ist die Steuereinheit entsprechend ausgebildet, dass diese den Ladevorgang in geeigneter Weise steuert, indem etwa der Grad der Rekuperation auf das gewünschte Maß eingestellt wird.In other embodiments, the control signal also includes signal components that allow for proper adaptation of the charging process to vehicle-specific characteristics. In other embodiments, the control unit is designed to suitably control the charging process, such as by adjusting the degree of recuperation to the desired level.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, das zumindest eine als Antrieb des Fahrzeugs genutzte elektrische Maschine aufweist. Das Verfahren umfasst das Übertragen externer mechanischer Leistung auf die elektrische Maschine des Fahrzeugs bei relativem Stillstand des Fahrzeugs. Ferner wird ein Generatorbetrieb der Maschine durch eine Steuereinheit während des Übertragens der externen mechanischen Leistung eingestellt. Ferner umfasst das Verfahren das Überwachen des Energiestatus des Energiespeichers durch die Steuereinheit.According to a further aspect of the present invention, the aforementioned object is achieved by a method for charging an energy store of a vehicle, which has at least one electric machine used as the drive of the vehicle. The method includes transmitting external mechanical power to the vehicle electrical machine when the vehicle is relatively stationary. Further, a generator operation of the engine is set by a control unit during the transmission of the external mechanical power. Furthermore, the method comprises monitoring the energy status of the energy store by the control unit.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also das Aufladen des Energiespeichers durch ein gesteuertes Einstellen des Generatorbetriebs des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug relativ zu einer Ladestation im Stillstand ist. Wie zuvor bereits erläutert ist, kann in einem entsprechenden Verfahren die ”Infrastruktur” insbesondere im Hinblick auf Leistungselektronik und die Wandlung von mechanischer Leistung in elektrische Leistung bei hohem Wirkungsgrad des Fahrzeugs effizient eingesetzt werden, um den Energiespeicher aufzuladen, wobei die Leistung im Wesentlichen durch die fahrzeuginternen Komponenten festgelegt ist.The method according to the invention thus makes it possible to charge the energy store by controlling the generator operation of the vehicle in a controlled manner when the vehicle is at a standstill relative to a charging station. As already explained above, in a corresponding method, the "infrastructure" can be used efficiently, in particular with regard to power electronics and the conversion of mechanical power into electrical power with high efficiency of the vehicle, in order to charge the energy store, the power essentially being provided by the in-vehicle components.
Es sollte beachtet werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren zwar vorteilhaft in stationären Ladesystemen Anwendung findet, in einigen Aspekten jedoch auch bewegliche Ladestationen, beispielsweise in Form von Fahrzeugtransportsystemen, Waschanlagen, und dergleichen verwendet wird, in denen jedoch das Fahrzeug relativ zu einer Ankopplungsvorrichtung in Ruhe ist.It should be noted that while the method of the present invention may be used to advantage in stationary charging systems, in some aspects mobile charging stations may be used, for example in the form of vehicle transport systems, car washes, and the like, but in which the vehicle is at rest relative to a docking device ,
Diese und weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind auch den angefügten Patentansprüchen zu entnehmen. Im Folgenden werden weitere vorteilhafte Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:These and other advantageous embodiments are also to be taken from the appended claims. In the following, further advantageous embodiments will be described with reference to the accompanying drawings, in which:
Ferner ist eine Ladestation
Die Antriebskomponente
In anderen Ausführungsbeispielen kann der mechanische Anschluss
Während des Betriebs der Ladestation
Wenn beispielsweise mit einer mechanischen Leistung von 50 kW geladen wird, also am Ausgang der Kupplungsvorrichtung
Der Ladevorgang kann beispielsweise so gesteuert sein durch die Steuereinrichtung
Selbstverständlich können auch andere Kriterien beim Ausführen eines Ladevorgangs berücksichtigt werden, wie dies auch detaillierter mit Bezug zu
Es sollte beachtet werden, dass das Antriebssystem
Der mechanische Speicher
Ferner ist die Steuereinheit
In anderen Ausführungsformen findet die Steuerung des Ladevorgangs durch die Steuereinheit
Die vorliegende Erfindung stellt also Ladestationen, Fahrzeuge mit einer Ladeeinrichtung und entsprechende Verfahren bereit, in denen der elektrische Energiespeicher eines Fahrzeugs durch mechanische Kopplung der elektrische Maschine des Fahrzeugs und der Ladestation zumindest teilweise geladen werden kann. Durch die mechanische Ankopplung sind im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften des Energiespeichers sowie der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine keine Modifikationen erforderlich, wobei, bei Anwendung einer mechanischen Ankopplung an die Antriebsräder des Fahrzeugs, auch keinerlei mechanischen Änderungen im Fahrzeug erforderlich sind und beliebige Arten von Fahrzeugen unabhängig von ihren spezifischen Eigenschaften geladen werden können. Durch Vorsehen einer geeigneten Steuereinheit oder eines Steuerungsalgorithmus im Fahrzeug kann dieses in einen entsprechenden Rekuperationsbetrieb während der mechanischen Kopplung mit der Ladestation versetzt werden, so dass eine gesteuerte Ladung des Energiespeichers mit hoher Leistung und damit in kurzer Zeit möglich ist. Die Ladestation der vorliegenden Erfindung kann so ausgelegt werden, dass mehrere Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden können, so dass eine Abfertigung vieler Fahrzeuge in kurzer Zeit möglich ist. Die Ladestation kann auch in andere Systeme integriert werden, beispielsweise in Waschanlagen, Autoreisezüge, und dergleichen, so dass eine Standzeit des Fahrzeugs gleichzeitig zur Energieeinspeisung in den fahrzeuginternen Energiespeicher genutzt werden kann. In weiteren Ausführungsformen können ”nicht-stationäre” Ladestationen eingesetzt werden, die bei Bedarf ein Fahrzeug auf freier Strecke aufsuchen und mit diesem mechanisch gekoppelt werden. Beispielsweise, dient in einer Ausführungsform dann die ”nicht-stationäre” Ladestation als Schleppfahrzeug, während die Steuereinheit im Fahrzeug in geeigneter Weise den Rekuperationsbetrieb des Fahrzeugs steuert. In anderen Ausführungsformen besitzt die mobile Ladestation die Kupplungseinrichtung derart, dass diese auf die Antriebsräder einwirken kann, etwa durch Anheben des Fahrzeuges an den Antriebsrädern, und dergleichen, wobei dann der Ladevorgang in der zuvor mit den
Claims (15)
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