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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stromversorgungssystem, ein Elektrofahrzeug sowie einen Ladeadapter und befasst sich insbesondere mit einer Technologie, die den Komfort beim Laden eines Elektrofahrzeugs erhöht.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
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In den letzten Jahren sind Elektrofahrzeuge entwickelt worden, die mit einem Elektromotor für den Antrieb ausgestattet sind. Das Elektrofahrzeug weist eine elektrische Speichervorrichtung, wie z. B. eine Batterie, auf. Beim Laden der elektrischen Speichervorrichtung werden eine externe Stromquelle und das Elektrofahrzeug über ein Ladekabel miteinander verbunden.
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Ferner ist auf dem Gebiet der hybridelektrischen Fahrzeuge, die mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor für den Antrieb ausgestattet sind, ein so genanntes Steckdosen-Fahrzeug in der Entwicklung, dessen elektrische Speichervorrichtung mittels einer externen Stromquelle aufgeladen wird.
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Da das Laden der elektrischen Speichervorrichtung des Elektrofahrzeugs viel elektrische Energie (z. B. 1,5 kW bis 40 kW) benötigt, kann der beim Ladevorgang fließende Strom einen zulässigen Stromwert einer Ladeeinrichtung übersteigen, so dass möglicherweise ein Unterbrecher aktiviert wird.
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Aus diesem Grund ist ein Ladesystem entwickelt worden, das in einer Einrichtung, in der eine Vielzahl von Elektrofahrzeugen geladen werden kann, Elektrofahrzeuge in kooperierender Weise auflädt, so dass der Strom einen zulässigen Stromwert der Einrichtung nicht überschreitet und dadurch verhindert ist, dass ein Unterbrecher aktiviert wird (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP-A-2003-333 706 ).
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In einem typischen Haushalt ist eine elektrische Stromleitung, die zum Zuführen von Ladestrom verwendet wird, nicht als spezielle elektrische Stromleitung zum Laden eines Elektrofahrzeugs ausgebildet, sondern es handelt sich oft um eine allgemeine elektrische Stromleitung, die auch zum Zuführen von elektrischer Energie zu anderen elektrischen Geräten verwendet wird.
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Wenn es sich bei der elektrischen Stromleitung, die zum Zuführen von Ladestrom verwendet wird, um eine solche allgemeine elektrische Stromleitung handelt, die auch für andere elektrische Geräte verwendet wird, dann ist es notwendig, die Nutzung von anderen elektrischen Geräten einzuschränken, wenn die elektrische Speichervorrichtung aufgeladen wird, um dadurch eine Aktivierung eines Unterbrechers aufgrund eines exzessiven Stroms zu verhindern.
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Da jedoch das Laden der elektrischen Speichervorrichtung für eine lange Zeitdauer anhält, führt eine Einschränkung der Nutzung von anderen elektrischen Geräten beim Laden der elektrischen Speichervorrichtung zu einer beträchtlichen Einschränkung der Nutzungsmöglichkeiten für den Benutzer.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend geschilderten Situation erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nutzungseinschränkungen von elektrischen Geräten beim Laden einer elektrischen Speichervorrichtung zu vermeiden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Stromversorgungssystem vor, das sowohl einem mit einer elektrischen Speichervorrichtung ausgestatteten Elektrofahrzeug Ladestrom zuführt als auch anderen elektrischen Geräten elektrischen Strom zuführt. Das Stromversorgungssystem beinhaltet eine Stromeinstelleinheit, die den der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom auf der Basis eines Betriebszustands der elektrischen Geräte erhöht und vermindert.
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Wenn der Stromverbrauch eines elektrischen Geräts einen vorbestimmten Wert übersteigt, vermindert die Stromeinstelleinheit den der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom, während der Betriebszustand des elektrischen Geräts aufrechterhalten bleibt.
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Vorzugsweise weist das Stromversorgungssystem ferner folgendes auf: einen Zeitrechner, der eine Ladezeit bis zum Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands durch die elektrische Speichervorrichtung auf der Basis des Ladestroms berechnet, der der elektrischen Speichervorrichtung zugeführt wird; sowie eine Zeitanzeige, die eine von dem Zeitrechner berechnete Ladezeit auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt.
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Die Zeitanzeige setzt die Anzeige einer aktuell angezeigten Ladezeit auf der Anzeigevorrichtung fort, bis eine Ladezeit berechnet wird, die um einen vorbestimmten Wert länger ist als die aktuell angezeigte Ladezeit.
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Beim Empfang von Betriebsplanungsinformation eines elektrischen Geräts erhöht die Stromeinstelleinheit des Stromversorgungssystems vorzugsweise den Ladestrom, bis das geplante elektrische Gerät den Betrieb aufnimmt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Elektrofahrzeug vor, das im Gebrauch mit einem Stromversorgungssystem verbunden wird, das einem elektrischen Gerät elektrischen Strom zuführt, und das mit einer elektrischer Speichervorrichtung ausgestattet ist, die mit von dem Stromversorgungssystem zugeführten Ladestrom aufgeladen wird.
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Das Elektrofahrzeug beinhaltet eine Stromeinstelleinheit, die den der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom auf der Basis eines Betriebszustands des elektrischen Geräts erhöht und vermindert. Wenn der Stromverbrauch des elektrischen Geräts einen vorbestimmten Wert übersteigt, reduziert die Stromeinstelleinheit den der elektrischer Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom, während der Betriebszustand des elektrischen Geräts aufrechterhalten bleibt.
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Vorzugsweise weist das Elektrofahrzeug ferner folgendes auf: einen Zeitrechner, der eine Ladezeit bis zum Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands durch die elektrische Speichervorrichtung auf der Basis eines der elektrischen Speichervorrichtung zugeführten Ladestroms berechnet; sowie eine Zeitanzeige, die eine von dem Zeitrechner berechnete Ladezeit auf einer Anzeigevorrichtung anzeigt.
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Die Zeitanzeige setzt die Anzeige einer aktuell angezeigten Ladezeit auf der Anzeigevorrichtung fort, bis eine Ladezeit berechnet wird, die um einen vorbestimmten Wert länger ist als die aktuell angezeigte Ladezeit.
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Beim Empfang von Betriebsplanungsinformation des elektrischen Geräts erhöht die Stromeinstelleinheit des Elektrofahrzeugs vorzugsweise den Ladestrom, bis das geplante elektrische Gerät den Betrieb aufnimmt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Ladeadapter vor, der im Gebrauch mit einem Stromversorgungssystem zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem elektrischen Gerät verbunden ist und der einer elektrischen Speichervorrichtung eines Elektrofahrzeugs Ladestrom zuführt. Der Ladeadapter beinhaltet eine Stromeinstelleinheit, die den der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom auf der Basis eines Betriebszustands des elektrischen Geräts erhöht und vermindert.
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Wenn der Stromverbrauch des elektrischen Geräts einen vorbestimmten Wert übersteigt, vermindert die Stromeinstelleinheit den der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführenden Ladestrom, während der Betriebszustand des elektrischen Geräts aufrechterhalten bleibt.
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Vorzugsweise weist der Ladeadapter ferner folgendes auf: einen Zeitrechner, der eine Ladezeit bis zum Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands durch die elektrische Speichervorrichtung auf der Basis eines der elektrischen Speichervorrichtung zugeführten Ladestroms berechnet; und eine Zeitanzeige, die eine von dem Zeitrechner berechnete Ladezeit auf einer Anzeigevorrichtung anzeigt.
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Die Zeitanzeige setzt die Anzeige einer aktuell angezeigten Ladezeit auf der Anzeigevorrichtung fort, bis eine Ladezeit berechnet wird, die um einen vorbestimmten Wert länger ist als die aktuell angezeigte Ladezeit.
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Beim Empfang von Betriebsplanungsinformation des elektrischen Geräts erhöht die Stromeinstelleinheit des Ladeadapters vorzugsweise den Ladestrom, bis das geplante elektrische Gerät den Betrieb aufnimmt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn der Stromverbrauch eines elektrischen Geräts einen vorbestimmten Wert übersteigt, der der elektrischen Speichervorrichtung zuzuführende Ladestrom vermindert, während der Betriebszustand des elektrischen Geräts aufrechterhalten bleibt.
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Auf diese Weise können die Nutzungseinschränkungen eines elektrischen Geräts beim Laden einer elektrischen Speichervorrichtung vermieden werden, so dass sich die Zufriedenheit des Nutzers verbessern lässt.
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KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ZEICHNERISCHEN ANSICHTEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Stromversorgungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der inneren Konstruktion eines Elektrofahrzeugs;
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3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Elektrofahrzeugs, das mit einem Ladekabel verbunden ist;
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4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels von Ausführungsschritten einer Ladestrom-Einstellsteuerung;
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5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Teils eines Stromversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Teils eines Stromversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Teils eines Stromversorgungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Stromversorgungssystems 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, wird einer Verteilereinheit 11, die in einem Haus oder dergleichen installiert ist, elektrische Energie bzw. elektrischer Strom von einer kommerziellen Stromversorgung 13 über eine Eingangsleitung 12 zugeführt.
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Eine Vielzahl von Stromleitungen 14 ist mit der Verteilereinheit 11 verbunden, und elektrischer Strom von der kommerziellen Stromversorgung 13 wird über die Verteilereinheit 11 zu den Stromleitungen 14 verteilt. Die Verteilereinheit 11 besitzt einen Unterbrecher 15, der einen Überstrom feststellt und ein elektrisches Stromsystem blockiert. An den Stromleitungen 14 vorgesehene Auslässe bzw. Steckdosen 16 sind mit einer Vielzahl von elektrischen Geräten 17 verbunden.
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Beim Laden wird das Elektrofahrzeug 18 über ein Ladekabel 19 mit einem der Auslässe 16 verbunden. Ferner ist in dem dargestellten Stromversorgungssystem 10 ein internes Automationssystem bzw. Hausautomationssystem ausgebildet, das das Elektrofahrzeug 18 und elektrische Geräte 17, die mit diesem System verbunden sind, in integraler Weise steuert.
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Das Hausautomationssystem ist mit einem Steuer-Server 20, der das Elektrofahrzeug 18 und die elektrischen Geräte 17 in integraler Weise steuert, sowie mit einem Monitor 21 (Anzeigevorrichtung) ausgebildet. Der Steuer-Server 20 und der Monitor 21 sind mit Auslässen 16 verbunden.
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In dem dargestellten Stromversorgungssystem 10 ist ein Kommunikationsnetz 22 gebildet. Der Steuer-Server 20, der Monitor 21, das Elektrofahrzeug 18 und die elektrischen Geräte 17 sind über das Kommunikationsnetz 22 miteinander verbunden.
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Die elektrischen Geräte 17 schicken Information, die einen Betriebszustand, wie z. B. den Stromverbrauch, anzeigt, zu dem Steuer-Server 20. Wenn ein Benutzer den Betrieb der elektrischen Geräte 17 plant, schicken die für den Betrieb geplanten Geräte 17 Betriebsplanungsinformation zu dem Steuer-Server 20.
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Ferner empfängt der Steuer-Server 20 von dem Elektrofahrzeug 18 Information, die einen Ladezustand, wie z. B. den Ladestrom, anzeigt. Der Steuer-Server 20 schickt dann ein Steuersignal zu dem Elektrofahrzeug 18 und zu den elektrischen Geräten 17 sowie bei Bedarf Information, die den Betriebszustand des Stromversorgungssystems 10 anzeigt, zur Anzeige zu dem Monitor 21.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass das Kommunikationsnetz 22 unter Verwendung einer speziellen Kommunikationsleitung, einer drahtlosen Vorrichtung oder einer Stromleitungen nutzenden Kommunikationsleitung (PLC-Leitung), die die Stromleitungen 14 als Kommunikationsleitungen verwendet, ausgebildet sein kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion des Elektrofahrzeugs 18. Wie in 2 gezeigt ist, besitzt das Elektrofahrzeug 18 eine Batterie 30, wie z. B. eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie, als elektrische Speichervorrichtung. Ferner beinhaltet das Elektrofahrzeug 18 einen Motor-Generator 31 als Antriebsquelle. Der Motor-Generator 31 ist über eine Antriebsachse 32 mit Antriebsrädern 33 verbunden.
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Der Motor-Generator 31 ist mit der Batterie 30 über einen Inverter 34 verbunden, der Gleichstrom-Energie und Wechselstrom-Energie in bidirektionaler Weise umwandelt. Wenn der Motor-Generator 31 motorisch angetrieben wird, wandelt der Inverter 34 Gleichstrom-Energie in Wechselstrom-Energie um, und die Batterie 30 führt dem Motor-Generator 31 elektrische Energie zu.
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Wenn dagegen der Motor-Generator 31 regenerativ betrieben wird, wandelt der Inverter 34 Wechselstrom-Energie in Gleichstrom-Energie um, und der Motor-Generator 31 führt der Batterie 30 elektrische Energie zu. Stromleitungen 35 und 36, die die Batterie 30 und den Inverter 40 miteinander verbinden, weisen Hauptrelais 37 bzw. 38 auf.
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Wie in 2 gezeigt, weist das Elektrofahrzeug 18 eine Ladebuchse 40 zur Verbindung mit dem Ladekabel 19 auf. Die Ladebuchse 40 ist mit einem Ladedeckel 41, der in zu öffnender und zu schließender Weise an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, sowie mit einem Stromaufnahmeverbinder 42 ausgebildet, der innenseitig von dem Ladedeckel 41 untergebracht ist.
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Das Elektrofahrzeug 18 ist mit einem eingebauten bzw. bordeigenen Ladegerät 43 ausgestattet, das mit einer Gleichrichterschaltung, einem Schaltelement, einem Wandler, einem Glättungskondensator und dergleichen ausgebildet ist, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Das bordeigene Ladegerät 43 weist ein Paar Ausgangsleitungen 44 und 45 auf. Die Ausgangsleitung 44 ist mit der Stromleitung 35 auf der Seite einer positiven Elektrode verbunden, während die Ausgangsleitung 45 mit der Stromleitung 36 auf der Seite einer negativen Elektrode verbunden ist. Das bordeigene Ladegerät 43 weist ferner ein Paar Eingangsleitungen 46 und 47 auf.
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Die Eingangsleitungen 46 und 47 sind mit Stromaufnahmeanschlüssen 42a bzw. 42b des Stromaufnahmeverbinders 42 verbunden. Weiterhin weist das Elektrofahrzeug 18 eine Fahrzeugsteuereinheit 48 auf, die den Inverter 34, die Hauptrelais 37 und 38, das bordeigene Ladegerät 43 und dergleichen steuert.
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Die Fahrzeugsteuereinheit 48 ist mit einer Kommunikationsleitung 49 verbunden. Die Kommunikationsleitung 49 ist mit einem Signalanschluss 42c des Stromaufnahmeverbinders 42 verbunden. Weiterhin besitzt das Elektrofahrzeug 18 eine Batteriesteuereinheit 50, die für das Laden und Entladen der Batterie 30 zuständig ist.
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Die Fahrzeugsteuereinheit 48 und die Batteriesteuereinheit 50 sind über ein bordeigenes Netzwerk 51, wie z. B. ein CAN, miteinander verbunden. Die Steuereinheiten 48 und 50 sind jeweils mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgestattet.
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Wie in 2 gezeigt, besitzt das Ladekabel 19, das den Auslass 16 und den Stromaufnahmeverbinder 42 beim Laden der Batterie miteinander verbindet, an seinem einen Ende einen Stromzufuhrverbinder 60, der sich an dem Stromaufnahmeverbinder 42 anbringen sowie von diesem lösen lässt, und an seinem anderen Ende einen Stecker 61, der sich an dem Auslass bzw. der Steckdose 16 anbringen sowie von diesem bzw. dieser lösen lässt. Der Stromzufuhrverbinder 60 des Ladekabels 19 weist ein Paar Stromzufuhranschlüsse 60a und 60b auf, die den Stromaufnahmeanschlüssen 42a und 42b entsprechen.
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Der Stecker 61 des Ladekabels 19 weist ein Paar Stifte 61a und 61b auf, die Öffnungen der Steckdose 16 entsprechen. Die Stifte 61a und 61b sind über Stromzufuhrleitungen 62 und 63 mit den Stromzufuhranschlüssen 60a und 60b verbunden. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Auslass 16 eine Kommunikationsbuchse 64 auf, die mit dem Kommunikationsnetz 22 verbunden ist.
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Der Stecker 61 des Ladekabels 19 weist einen Kommunikationsstecker 61c auf, der der Kommunikationsbuchse 64 entspricht, und der Stromzufuhrverbinder 60 des Ladekabels 19 weist einen Signalanschluss 60c auf, der dem Signalanschluss 42c entspricht. Der Kommunikationsstecker 61c und der Signalanschluss 60c sind über eine Kommunikationsleitung 65 miteinander verbunden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Elektrofahrzeugs 18, das mit dem Ladekabel 19 verbunden ist. Wie in 3 gezeigt, wird beim Laden der Batterie 30 des Elektrofahrzeugs 18 unter Verwendung von elektrischem Strom, der von dem Stromversorgungssystem 10 zugeführt wird, der Stecker 61 des Ladekabels 19 mit dem Auslass bzw. der Steckdose 16 verbunden.
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Dabei wird der Ladedeckel 41 geöffnet, um den Stromaufnahmeverbinder 42 freizulegen, und anschließend wird der Stromzufuhrverbinder 60 des Ladekabels 19 mit dem Stromaufnahmeverbinder 42 des Elektrofahrzeugs 18 verbunden.
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Dadurch werden die Stromleitungen 14 des Stromversorgungssystems 10 über das Ladekabel 19 und das bordeigene Ladegerät 43 mit der Batterie 30 verbunden. Außerdem wird der Steuer-Server 20 des Stromversorgungssystems 10 über das Ladekabel 19 mit der Fahrzeugsteuereinheit 48 verbunden.
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Wenn das Ladekabel 19 in dieser Weise angeschlossen ist, gibt der Steuer-Server 20 einen Ladestrom, der dem Elektrofahrzeug 18 zugeführt werden kann, auf der Basis des Stromverbrauchs der anderen elektrischen Geräte 17 sowie der Stromzuführungskapazität des Stromversorgungssystems 10 vor. Der Steuer-Server 20 weist der Fahrzeugsteuereinheit 48 den auf diese Weise vorgegebenen Ladestrom an, und die Fahrzeugsteuereinheit 48 steuert das bordeigene Ladegerät 43 innerhalb des angewiesenen Ladestroms.
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Das bordeigene Ladegerät 43 wandelt dann Wechselstrom-Energie mit niedriger Spannung (z. B. 100 V), die von dem Ladekabel 19 eingespeist wird, in Gleichstrom-Energie mit hoher Spannung (z. B. 400 V) um und gibt diese an die Batterie 30 ab, bis die Batteriespannung eine vorbestimmte Sollspannung (z. B. 400 V) erreicht. Bei der Stromzuführungskapazität des Stromversorgungssystems 10 handelt es sich um einen Wert der Energie (des Stroms), der von der kommerziellen Stromversorgung 13 eingespeist werden kann.
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Insbesondere handelt es sich bei der Zuführungskapazität des Stromversorgungssystems 10 um einen vertraglichen Bedarfswert, der bei einem Stromversorger vorgegeben wird, und zwar um einen Wert der elektrischen Energie (des Stroms), bei dem der Unterbrecher 15 der Verteilereinheit 11 das elektrische Stromsystem absperrt bzw. blockiert.
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Im folgenden wird die von dem Steuer-Server 20 ausgeführte Ladestrom-Einstellsteuerung erläutert. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels von Ausführungsschritten bei der Ladestrom-Einstellsteuerung. Wie in 4 gezeigt, wird in einem Schritt S1 festgestellt, ob die anderen elektrischen Geräte 17 in Betrieb sind oder nicht.
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Wenn in dem Schritt 51 festgestellt wird, dass keine anderen elektrischen Geräte 17 in Betrieb sind, führt der Ablauf mit einem Schritt S2 fort, in dem festgestellt wird, ob ein geplanter Betrieb der elektrischen Geräte 17 auf der Basis von dem Empfangszustand von Betriebsplanungsinformation vorgesehen ist oder nicht.
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Wenn in dem Schritt S2 festgestellt wird, dass keine Betriebsplanung für die anderen elektrischen Geräte 17 vorhanden ist und somit ein Zustand vorliegt, in dem ausreichend Ladestrom sichergestellt ist, fährt der Ablauf mit einem Schritt S3 fort, in dem ein normaler Lademodus (Ladestrom: W1) eingestellt wird, und die Batterie 30 wird innerhalb des Bereichs des Ladestroms W1 aufgeladen.
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Der Ablauf fährt dann mit einem Schritt S4 fort, in dem eine Ladezeit berechnet wird, bis die Batterie 30 auf der Basis des der Batterie 30 zugeführten Ladestroms einen vorbestimmten Ladezustand (SOC) (z. B. 100%) erreicht. In einem Schritt S4 wird die berechnete Ladezeit dann zu einer aktuellen Zeit hinzu addiert, um eine Lade-Endzeit zu berechnen, bei der das Laden der Batterie 30 abgeschlossen sein wird.
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Der Steuer-Server 20 ist in der Lage, die Ladezeit unter Zurückgreifen auf den Ladestrom, die Batteriespannung und dergleichen zu berechnen. Ferner wird dem Steuer-Server 20 von der Fahrzeugsteuereinheit 48 der aktuelle Ladestrom und die aktuelle Batteriespannung mitgeteilt.
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Der Ablauf fährt dann mit einem Schritt S5 fort, in dem festgestellt wird, ob die Lade-Endzeit auf dem Monitor 21 angezeigt wird oder nicht. Wenn die Lade-Endzeit in dem Schritt S5 nicht angezeigt wird, fährt der Ablauf mit einem Schritt S6 fort, in dem eine neu berechnete Lade-Endzeit auf dem Monitor 21 angezeigt wird.
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Wenn die Lade-Endzeit dagegen in dem Schritt S5 angezeigt wird, fährt der Ablauf mit einem Schritt S7 fort, in dem festgestellt wird, ob die neu berechnete Lade-Endzeit um mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer von der angezeigten Lade-Endzeit (und zwar früher oder später als diese) verschieden ist.
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Wenn in dem Schritt S7 festgestellt wird, dass die neu berechnete Lade-Endzeit um mehr als die vorbestimmte Zeitdauer von der angezeigten Lade-Endzeit verschieden ist, fährt der Ablauf mit einem Schritt S8 fort, in dem die auf dem Monitor 21 angezeigte Zeit auf die neu berechnete Lade-Endzeit aktualisiert wird.
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Wenn dagegen in dem Schritt S7 festgestellt wird, dass die neu berechnete Lade-Endzeit nicht um mehr als die vorbestimmte Zeitdauer verschieden ist, verlässt der Ablauf die Routine unter Beibehaltung der angezeigten Zeit auf dem Monitor 21.
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Das heißt, die aktuell angezeigte Zeit wird weiterhin angezeigt, bis eine Zeit berechnet wird, die um mehr als die vorbestimmte Zeitdauer früher oder später als die aktuell angezeigte Zeit liegt.
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Wenn in dem Schritt S2 festgestellt wird, dass eine Betriebsplanung für die anderen elektrischen Geräte 17 vorliegt, könnte es bei dem anschließenden Betrieb der anderen elektrischen Geräte 17 zu einem Mangel an Ladestrom kommen. Daher fährt der Ablauf mit einem Schritt S9 fort, in dem ein Hochleistungs-Lademodus (Ladestrom: W1 + W2) eingestellt wird, und die Batterie 30 wird innerhalb des Bereichs des Ladestroms (W1 + W2) geladen.
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Das bedeutet, in dem Hochleistungs-Lademodus wird der Ladestrom gegenüber dem vorstehend beschriebenen normalen Lademodus erhöht. Der Ladestrom W2, der in dem Hochleistungs-Lademodus hinzuaddiert wird, wird auf der Basis des überschüssigen Stroms vorgegeben, den das Stromversorgungssystem 10 zuführen kann oder den die Batterie 30 aufnehmen kann.
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Wenn ein Benutzer den Betrieb der elektrischen Geräte 17 plant und somit ein Ladestrom-Mangel nach einer vorbestimmten Zeitdauer verursacht werden könnte, wird somit die Batterie 30 in dem Hochleistungs-Lademodus aufgeladen, bevor ein Ladestrom-Mangel auftritt.
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Selbst wenn der Ladestrom, der der Batterie 30 zugeführt werden kann, anschließend begrenzt wird, ist es somit möglich, eine signifikante Verlängerung der Lade-Endzeit zu verhindern, so dass sich die Zufriedenheit des Benutzers verbessern lässt.
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Wenn in dem vorstehend beschriebenen Schritt S1 festgestellt wird, dass die anderen elektrischen Geräte 17 in Betrieb sind, fährt der Ablauf mit einem Schritt S10 fort, in dem festgestellt wird, ob ein dem Elektrofahrzeug 18 zuzuschreibender Ladestrom-Mangel vorliegt oder nicht, und zwar auf der Basis des Stromverbrauchs der anderen elektrischen Geräte 17 und der Stromzuführungskapazität des Stromversorgungssystems 10.
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Wenn in dem Schritt S10 festgestellt wird, dass der Ladestrom ausreichend ist, d. h. dass der Ladestrom (W1 + W2) für den Hochleistungs-Lademodus sichergestellt werden kann, fährt der Ablauf mit dem Schritt S2 fort, in dem die Batterie 30 gemäß den vorstehend beschriebenen Schritten geladen wird.
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Wenn dagegen in dem Schritt S10 festgestellt wird, dass der Ladestrom nicht ausreichend ist, d. h. dass der Ladestrom (W1 + W2) für den Hochleistungs-Lademodus nicht sichergestellt werden kann, fährt der Ablauf mit einem Schritt S11 fort, in dem ein Niedrigleistungs-Lademodus (Ladestrom: W1 – W3 – W4) vorgegeben wird, und die Batterie 30 wird innerhalb des Bereichs des Ladestroms (W1 – W3 – W4) geladen.
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Wenn ein Ladestrom-Mangel auftritt, d. h. wenn der Stromverbrauch der elektrischen Geräte 17 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird somit der Ladestrom im Vergleich zu dem normalen Lademodus reduziert. Der Strom W4, der in dem Niedrigleistungs-Lademodus subtrahiert wird, ist der Strom, der vorab vorgegeben wird, um eine häufige Verlängerung der Lade-Endzeit zu vermeiden.
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Wenn in der vorstehend beschriebenen Weise die elektrischen Geräte 17 viel Strom verbrauchen und somit ein Mangel an Ladestrom auftritt, der auf das Elektrofahrzeug 18 zurückzuführen ist, wird somit der Niedrigleistungs-Lademodus ausgeführt, bei dem der Ladestrom reduziert wird, während der Betriebszustand der elektrischen Geräte 17 aufrechterhalten bleibt.
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Selbst wenn die Batterie 30 geladen wird, kann somit die Nutzungseinschränkung der elektrischen Geräte 17 vermieden werden, so dass sich die Zufriedenheit des Nutzers verbessern lässt. Wenn der Niedrigleistungs-Lademodus ausgeführt wird, wird ferner der Ladestrom reduziert, und die Ladezeit wird somit verlängert, wobei sich auch die Lade-Endzeit verlängert.
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Ferner ist in dem Niedrigleistungs-Lademodus zu erwarten, dass sich der Ladestrom in Abhängigkeit von einer Änderung beim Stromverbrauch häufig ändert und dass die Lade-Endzeit häufig verlängert wird. Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird jedoch die auf dem Motor 21 angezeigte Lade-Endzeit nur dann aktualisiert, wenn die neu berechnete Lade-Endzeit um mehr als die vorbestimmte Zeitdauer verlängert ist (Schritt S8).
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Somit kann eine häufige Verlängerung der Lade-Endzeit vermieden werden, und die Zufriedenheit des Nutzers kann somit verbessert werden. Außerdem wird in dem Niedrigleistungs-Lademodus der Strom W4 von dem Ladestrom (W1 – W3) subtrahiert, der sichergestellt werden kann.
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Wenn nicht gewährleistet werden kann, dass der Ladestrom sichergestellt ist, wird somit der Lade-Endzeit eine Toleranz eingeräumt, in der der Ladestrom innerhalb eines Spielraums reduziert wird. Somit kann eine häufige Verlängerung der Lade-Endzeit vermieden werden, so dass sich die Zufriedenheit des Nutzers verbessern lässt.
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In der vorstehenden Beschreibung dient der Steuer-Server 20 zum Vorgeben bzw. Einstellen des Ladestroms auf der Basis des Betriebszustands der anderen elektrischen Geräte 17, und er weist der Fahrzeugsteuereinheit 48 den vorgegebenen Ladestrom an, während die Fahrzeugsteuereinheit 48 das bordeigene Ladegerät 43 auf der Basis des angewiesenen Ladestroms steuert.
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Das bedeutet, in der vorstehenden Beschreibung ist eine Stromeinstelleinheit mit dem Steuer-Server 20, der Fahrzeugsteuereinheit 48 und dem bordeigenen Ladegerät 43 aufgebaut. Die Konfiguration der Stromeinstelleinheit ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Alternativ hierzu kann die Stromeinstelleinheit z. B. nur mit der Fahrzeugsteuereinheit 48 und dem bordeigenen Ladegerät 43 ausgebildet sein.
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Dabei schickt jedes der elektrischen Geräte 17 eine den Betriebszustand anzeigende Information, wie z. B. den Stromverbrauch, zu der Fahrzeugsteuereinheit 48, und ein elektrisches Gerät 17, dessen Betrieb durch einen Benutzer geplant ist, sendet Betriebsplanungsinformation.
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Die Fahrzeugsteuereinheit 48 stellt dann den Ladestrom der Basis des Betriebszustands der anderen elektrischen Geräte 17 ein und steuert das bordeigene Ladegerät 43 auf der Basis des eingestellten Ladestroms.
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Die Konfiguration der Stromeinstelleinheit ist nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt und kann auch mit anderen Komponenten ausgebildet sein. Die 5 bis 7 veranschaulichen schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Teils des Stromversorgungssystems 10 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. In 5 bis 7 sind Komponenten, die mit in den 1 und 2 dargestellten Komponenten identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine erneute Beschreibung derselben verzichtet wird.
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Wie in 5 gezeigt, ist ein Ladekabel 70 (Ladeadapter), das den Auslass 16 und das Elektrofahrzeug 18 miteinander verbindet, mit einem Stromwandler 71 ausgestattet, der mit einer Gleichrichterschaltung, einem Schaltelement und dergleichen ausgebildet ist, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Durch ein derartiges Integrieren des Stromwandlers 71 in das Ladekabel 70 kann der Gleichstrom, der durch das Ladekabel 70 fließt, erhöht und vermindert werden. Das Ladekabel 70 ist außerdem mit einer Steuerung 72 ausgestattet, die mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgebildet ist.
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Der Steuerung 72 wird Stromverbrauchs- und Betriebsplanungsinformation von den elektrischen Geräten 17 zugeführt. Die Steuerung 72 gibt dann einen Ladestrom auf der Basis des Stromverbrauchs der elektrischen Geräte 17 vor und gibt ein Steuersignal an den Stromwandler 71 ab, so dass der Ladestrom den vorgegebenen bzw. eingestellten Ladestrom nicht übersteigt.
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Selbst wenn der Steuer-Server 20 nicht vorhanden ist, hat die Fahrzeugsteuereinheit 48 somit keine Funktion zum Kommunizieren mit dem Steuer-Server 20, oder das bordeigene Ladegerät 43 hat keine Funktion zum Erhöhen und Vermindern des Ladestroms, so dass ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann, wie er vorstehend beschrieben worden ist.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel berechnet die Steuerung 72 (Zeitrechner) die Ladezeit und die Lade-Endzeit, und die Steuerung (Zeitanzeige) weist den Monitor 21 zum Anzeigen der Lade-Endzeit an.
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Während in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Steuerung 72 und der Leistungswandler 71 als Stromeinstelleinheit dienen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ hierzu kann auch der Steuer-Server 20 als Stromeinstelleinheit dienen, und der Stromwandler 71 kann mit einem Steuersignal von dem Steuer-Server 20 gesteuert werden.
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Wie in 6 gezeigt, ist ein Ladeadapter 80 zwischen dem Ladekabel 19 und dem Auslass 16 angeordnet. Der Ladeadapter 80 weist an seinem einen Ende einen Ausgang 81 auf, der sich mit einem Stecker 61 verbinden und von diesem trennen lässt, und weist an seinem anderen Ende einen Stecker 82 auf, der sich mit dem Auslass 16 verbinden sowie von diesem trennen lässt.
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Durch das Anordnen des Ladeadapters 80 zwischen dem Ladekabel 19 und dem Auslass 16 ist eine Verbindung der Stromleitungen 14 des Auslasses 16 mit den Stromzufuhrleitungen 62 und 63 des Ladekabels 19 möglich sowie eine Verbindung der Kommunikationsbuchse 64 des Auslasses 16 mit der Kommunikationsleitung 65 des Ladekabels 19 möglich.
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Der Ladeadapter 80 ist mit einem Stromwandler 83 ausgestattet, der mit einer Gleichrichterschaltung, einem Schaltelement und dergleichen ausgebildet ist, die in der Zeichnung nicht eigens dargestellt sind. Durch ein derartiges Integrieren des Stromwandlers 83 in das Ladekabel 19 kann der Gleichstromeingang in das Ladekabel 19 erhöht und vermindert werden. Außerdem ist der Ladeadapter 80 mit einer Steuerung 84 ausgestattet, die mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgebildet ist.
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Der Steuerung 84 wird Stromverbrauchs- und Betriebsplanungsinformation von den elektrischen Geräten 17 zugeführt. Die Steuerung 84 stellt dann den Ladestrom auf der Basis des Stromverbrauchs der elektrischen Geräte 17 ein und gibt ein Steuersignal an einen Stromwandler 83 ab, so dass der Ladestrom den eingestellten Ladestrom nicht übersteigt.
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Selbst wenn der Steuer-Server 20 nicht vorgesehen ist, hat die Fahrzeugsteuereinheit 48 somit keine Funktion zum Kommunizieren mit dem Steuer-Server 20, oder das bordeigene Ladegerät 43 hat keine Funktion zum Erhöhen und Vermindern des Ladestroms, so dass ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
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Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel berechnet die Steuerung 84 (Zeitrechner) die Ladezeit sowie die Lade-Endzeit, und die Steuerung 84 (Zeitanzeige) weist den Monitor 21 zum Anzeigen der Lade-Endzeit an.
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Während in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel die Steuerung 84 und der Stromwandler 83 als Stromeinstelleinheit dienen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ hierzu kann auch der Steuer-Server 20 als Stromeinstelleinheit dienen, und der Stromwandler 83 kann mit einem Steuersignal von dem Steuer-Server 20 gesteuert werden.
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Wie in 7 gezeigt, sind die Stromleitungen 14 des Auslasses 16 mit einem Stromwandler 90 ausgestattet, der mit einer Gleichrichterschaltung, einem Schaltelement und dergleichen ausgebildet ist, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Durch ein derartiges Integrieren des Stromwandlers 90 in den Auslass 16 kann der Wechselstromausgang von dem Auslass 16 erhöht und vermindert werden. Beim Laden steuert der Stromwandler 90 den Ausgangsstrom derart, dass dieser einen eingestellten Ladestrom nicht übersteigt, und zwar auf der Basis eines Steuersignals von dem Steuer-Server 20.
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Selbst wenn die Fahrzeugsteuereinheit 48 keine Funktion zum Kommunizieren mit dem Steuer-Server 20 hat oder das bordeigene Ladegerät 43 keine Funktion zum Erhöhen und Vermindern des Ladestroms hat, lässt sich somit wiederum ein ähnlicher Effekt erzielen, wie er vorstehend beschrieben worden ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Den Fachleuten ist klar, dass im Umfang der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.
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In der vorstehenden Beschreibung senden die elektrischen Geräte 17 den Stromverbrauch zu dem Steuer-Server 20, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ hierzu kann auch die Verteilereinheit 11 den Stromverbrauch zu dem Steuer-Server 20 und dergleichen senden. In ähnlicher Weise kann die Verteilereinheit 11 den aktuell zugeführten Ladestrom an den Steuer-Server 20 und dergleichen senden.
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Während in der vorstehenden Beschreibung die Lade-Endzeit, die durch Addieren der Ladezeit zu der aktuellen Zeit ermittelt werden kann, auf dem Monitor 21 angezeigt wird, ist es nicht unbedingt notwendig, die Ladezeit in einem derartigen Zeitformat anzuzeigen. Alternativ hierzu kann die Ladezeit (die verbleibende Zeit vor Abschluss des Ladevorgangs) so wie sie ist auf dem Monitor 21 angezeigt werden.
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Bei dem dargestellten Elektrofahrzeug 12 handelt es sich um ein Elektrofahrzeug, das nur den Motor-Generator 31 für den Antrieb aufweist, jedoch kann es sich auch um ein hybridelektrisches Fahrzeug handeln, das sowohl einen Motor-Generator als auch einen Verbrennungsmotor für den Antrieb aufweist.
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Weiterhin wird die Batterie 30, bei der sich um eine wiederaufladbare Lithium-Ion-Batterie, eine wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterie oder dergleichen handelt, als elektrische Speichervorrichtung verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ hierzu kann auch ein Kondensator, wie z. B. ein Lithium-Ionen-Kondensator und ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator, als elektrische Speichervorrichtung verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stromversorgungssystem
- 11
- Verteilereinheit
- 12
- Eingangsleitung
- 13
- Stromversorgung
- 14
- Stromleitungen
- 15
- Unterbrecher
- 16
- Auslässe
- 17
- elektrisches Gerät
- 18
- Elektrofahrzeug
- 19
- Ladekabel
- 20
- Steuer-Server
- 21
- Monitor
- 22
- Kommunikationsnetz
- 30
- Batterie
- 31
- Motor-Generator
- 32
- Antriebsachse
- 33
- Antriebsräder
- 34
- Inverter
- 35, 36
- Stromleitungen
- 37, 38
- Relais
- 40
- Ladebuchse
- 41
- Ladedeckel
- 42
- Stromaufnahmeverbinder
- 42a, 42b
- Stromaufnahmeanschlüsse
- 42c
- Signalanschluss
- 43
- bordeigenes Ladegerät
- 44, 45
- Ausgangsleitungen
- 46, 47
- Eingangsleitungen
- 48
- Fahrzeugsteuereinheit
- 49
- Kommunikationsleitung
- 50
- Batteriesteuereinheit
- 60
- Stromzufuhrverbinder
- 60a, 60b
- Stromzufuhranschlüsse
- 60c
- Signalanschluss
- 61
- Stecker
- 61a, 61b
- Stifte
- 61c
- Kommunikationsstecker
- 62, 63
- Stromzufuhrleitungen
- 64
- Kommunikationsbuchse
- 65
- Kommunikationsleitung
- 70
- Ladekabel
- 71
- Stromwandler
- 72
- Steuerung
- 80
- Ladeadapter
- 81
- Ausgang
- 82
- Stecker
- 83
- Stromwandler
- 84
- Steuerung
- 90
- Stromwandler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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