DE102012215178A1 - System und Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie, sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

System und Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie, sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Es wird ein System und Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie beschrieben, welches ein Kraftfahrzeug (50) umfasst, welches zum Starten und/oder Antreiben mit einer Spannung von mehr als 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung betreibbar ist, wobei das System und Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges (50) mit elektrischer Energie eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) umfasst und mittels dieser mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) dem Kraftfahrzeug (50) elektrische Energie zugeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie sowie ein entsprechendes Verfahren. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, mit dem das erfindungsgemäße System beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie realisiert werden kann.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb zu versehen, wie zum Beispiel ein sogenanntes Hybrid-Fahrzeug, welches neben dem elektrischen Antrieb einen Verbrennungsmotor als Antriebseinheit aufweist. Beim Elektrofahrzeug dienen ausschließlich ein oder mehrere Elektromotoren zum Antrieb des Fahrzeuges. Die elektrische Energie für den jeweiligen elektromotorischen Antrieb wird von Batterien bzw. Akkumulatoren zur Verfügung gestellt.
  • Derartige Batterien sind weitgehend bekannt. Dabei ist unter einer Batteriezelle sowie auch unter einer aus Batteriezellen zusammengesetzten Batterie jeweils ein Akkumulator zu verstehen, der elektrisch ladbar und wieder entladbar ist. Die Batteriezelle ist dabei eine einzelne galvanische Zelle, die je nach Kombination der Materialien der Elektroden der Zelle eine charakteristische Spannung liefert. Zum Aufbau einer Batterie aus mehreren Batteriezellen werden diese elektrisch in Serie oder parallel geschaltet.
  • Es sind dabei insbesondere Lithium-Ionen-Batterien bekannt, die als wiederaufladbare Energiespeicher insbesondere in mobilen Geräten oder Einrichtungen Anwendung finden. Lithium-Ionen-Batterien sind insbesondere zur Elektrifizierung beziehungsweise zur Teilelektrifizierung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen.
  • Die Batterien solcher Fahrzeuge können dabei über einen Generator, der gegebenenfalls auch eine Elektromotorfunktion aufweist, als auch über einen Anschluss an einem externen Netzwerk ladbar sein.
  • Sowohl bei einem Hybrid-Fahrzeug sowie auch bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug kann unter ungünstigen Umständen der Akkumulator des Fahrzeuges leer sein oder einen derart niedrigen Ladezustand aufweisen, dass eine Weiterfahrt des elektrisch angetriebenen Fahrzeuges beziehungsweise ein Starten des Hybridfahrzeuges nicht möglich ist. In solchen Fällen muss das Fahrzeug mit verhältnismäßig hohem Aufwand zu einer Ladestation gebracht werden, oder es muss der Akkumulator ausgetauscht werden.
  • In der DE 10 2008 034 682 A1 ist eine zentrale Versorgungseinheit für ein Fahrzeug offenbart, an die eine Speichereinrichtung angeschlossen sein kann, die insbesondere im Fall einer entladenen Fahrzeugbatterie Energie zum Durchführen wenigstens einer Notoperation bereitstellt. Diese Notoperation ist zum Beispiel eine Entriegelung des Fahrzeuges oder auch eine Fahrzeughornfunktion.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie zur Verfügung gestellt, welches das Kraftfahrzeug selbst umfasst, das zum Starten und/oder Antreiben mit einer Spannung von mehr als 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung betreibbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das System eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie umfasst.
  • Das heißt, dass das zu versorgende Kraftfahrzeug ein Hochvolt-Bordnetz aufweist, wobei dieses derart ausgestaltet sein kann, dass eine Spannung von mehr als 100 V Gleichspannung, gegebenenfalls auch mehr als 300 V Gleichspannung und in besonderen Fällen mehr als 600 V Gleichspannung anliegt. Das zu versorgende Kraftfahrzeug ist somit ein Elektrofahrzeug oder auch ein sogenanntes Hybrid-Fahrzeug, so dass das Fahrzeug wenigstens eine eigene Batterie beziehungsweise eine eigene Stromversorgungseinrichtung aufweist.
  • Die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie stellt die elektrische Energie zur Ladung des Akkumulators beziehungsweise der Batterie des Elektrofahrzeuges oder auch einer Starter-Batterie des Hybrid-Fahrzeuges zur Verfügung. Alternativ kann die von der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie bereitgestellte Energie auch zum Starten des Hybrid-Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt werden.
  • Dadurch kann der Akkumulator eines Elektrofahrzeuges oder auch eines Hybrid-Fahrzeuges wieder soweit aufgeladen werden, dass das Fahrzeug bis zur nächsten Ladestation gelangen kann, oder aber der Verbrennungsmotor eines Hybrid-Fahrzeuges kann gestartet werden, so dass auch dieses Fahrzeug weiterfahren kann und dabei seine Batterie aufladen kann. Neben dem Mobilitätsgewinn gewährt die vorliegende Erfindung eine höhere Verkehrssicherheit, da somit Verkehrsströme nicht durch liegen gebliebene Fahrzeuge behindert beziehungsweise gefährdet werden.
  • In einer Ausgestaltungsvariante des vorliegenden erfindungsgemäßen Systems ist die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie Bestandteil des Kraftfahrzeuges, welches mit der elektrischen Energie zu versorgen ist.
  • In einer zweiten Ausgestaltungsvariante ist die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie extern in Bezug zum zu versorgenden Kraftfahrzeug angeordnet.
  • Das heißt, dass die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie in der ersten Ausgestaltungsvariante sich ständig an Bord des Kraftfahrzeuges befindet und in der zweiten Ausgestaltungsvariante nicht an Bord des zu versorgenden Kraftfahrzeuges ist, sondern vorzugsweise an Bord eines zweiten Kraftfahrzeuges, welches in Notsituationen gerufen werden kann.
  • Die mobile Einrichtung zur Bereitstellung der elektrischen Energie kann ein Akkumulator, eine Brennstoffzelle oder auch eine Verbrennungskraftmaschine mit angeschlossenem Generator sein. In der Ausgestaltung als Akkumulator ist die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie vorzugsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator, der vorzugsweise jedoch eine deutlich geringere Kapazität als ein Akkumulator eines Elektrofahrzeuges aufweist, jedoch mindestens eine Kapazität von 5 Ah hat. Im Fall der Ausgestaltung als Brennstoffzelle oder Verbrennungskraftmaschine mit angeschlossenem Generator stellt die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie somit ein Notstromaggregat dar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie einen Wechselspannungsausgang aufweist. An diesem Wechselspannungsausgang kann zum Beispiel eine Spannung mit 230 V oder auch 380 V anliegen.
  • Dabei kann die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter aufweisen.
  • In alternativer Ausgestaltung weist die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie einen Gleichspannungsausgang auf.
  • Erfindungsgemäß wird außerdem ein Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie zur Verfügung gestellt, wobei das Kraftfahrzeug zum Starten und/oder Antreiben mit einer Spannung von mehr als 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung betreibbar ist, und wobei mittels einer mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie dem Kraftfahrzeug elektrische Energie zugeführt wird. Das heißt, dass das erfindungsgemäße System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie dient. Wie bereits bezüglich des erfindungsgemäßen Systems erwähnt, sollte die Lade- beziehungsweise Betriebsspannung des zu versorgenden Kraftfahrzeuges im Hochvolt-Bereich sein. Das mit der elektrischen Energie zu versorgende Fahrzeug weist dabei eine eigene Batterie oder auch eine eigene Stromversorgungseinrichtung auf. Dabei ist es möglich, den Akkumulator dieses Fahrzeuges mit Wechselspannung oder auch mit Gleichspannung zu laden.
  • Mit der zugeführten elektrischen Energie wird ein Akkumulator des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise aufgeladen oder auch ein Starter eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges betätigt. Wenn das Kraftfahrzeug ein Hybrid-Fahrzeug beziehungsweise ein Elektrofahrzeug ist, kann die dem Akkumulator zur Verfügung gestellte elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeuges genutzt werden. Alternativ kann, wenn das Fahrzeug ein Hybrid-Fahrzeug ist, die vom Akkumulator des Fahrzeuges aufgenommene elektrische Energie zum Starten des Verbrennungsmotors des Hybrid-Fahrzeuges genutzt werden.
  • Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt ist ein Kraftfahrzeug, welches eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie sowie einen Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, und/oder einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeuges aufweist. In dem Fall, in dem das erfindungsgemäße Fahrzeug einen Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie aufweist, ist das Fahrzeug ein elektromotorisch antreibbares Fahrzeug, welches zusätzlich zum Akkumulator die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie aufweist.
  • In dem Fall, in dem das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist, ist das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Hybrid-Fahrzeug, welches zusätzlich zum Verbrennungsmotor sowie zur Batterie zur Realisierung des elektrischen Antriebes die mobile Einrichtung zur Bereitstellung der elektrischen Energie aufweist, oder es ist ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, welches zusätzlich zur Batterie zum Starten des Verbrennungsmotors die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie aufweist. In dieser letztgenannten Variante ist das Fahrzeug ein typisches Nothilfefahrzeug, welches unter Einsatz des Verbrennungsmotors zu einem Elektrofahrzeug beziehungsweise Hybrid-Fahrzeug gefahren wird, um mit Hilfe der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie den Akkumulator dieses Fahrzeuges aufzuladen oder zu starten.
  • Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand des in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
  • In der einzigen Figur ist eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 dargestellt, welche über einen Ausgang 20 und ein daran angeschlossenes Kabel 30 mit einem Eingang 40 eines Kraftfahrzeuges 50 verbunden ist.
  • Die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 ist dabei vorzugsweise ein Akkumulator oder in alternativer Ausgestaltung eine Brennstoffzelle oder auch ein Verbrennungsaggregat mit angeschlossenem Generator zur Bereitstellung elektrischer Energie. Die elektrische Energie aus der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie wird über das Kabel 30 dem Kraftfahrzeug 50 zugeführt. Die elektrische Energie kann dabei in einem Energiespeicher 51 des Kraftfahrzeuges 50 gespeichert werden, um zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 50 oder auch zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges 50 zu dienen. Das heißt, dass statt der Zuführung der elektrischen Energie in den dargestellten Energiespeicher 51 die elektrische Energie auch einem (hier nicht dargestellten) Starter des Kraftfahrzeuges 50 zugeführt werden könnte.
  • Da Akkumulatoren von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zwecks Aufladung oftmals mit Wechselspannung versorgt werden, jedoch mit Gleichspannung geladen werden, weist die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 vorzugsweise einen Wechselrichter 11 auf, an dem der Ausgang 20, der in diesem Falle ein Wechselspannungsausgang ist, angeordnet ist. An dem Wechselspannungsausgang kann eine Wechselspannung von 230 V oder 380 V anliegen. Das Kabel 30 kann ein herkömmliches, für Haushalte vorgesehenes, Verlängerungskabel sein.
  • In dieser Ausgestaltung ist ein weiterer (nicht dargestellter) Wechselrichter am zu ladenden Akkumulator oder in dessen Fahrzeug verbaut, der zunächst aus der Wechselspannung eine Gleichspannung formt, die zum Laden genutzt wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt insbesondere darin, dass derart viele unterschiedliche Akkumulatoren von Fahrzeugen mit der im Haushalt einheitlichen Wechselspannung mit 230 V und 50 Hz geladen werden können.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante wird durch die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 zwecks Ladung des Energiespeichers 51 des Kraftfahrzeuges 50 Gleichspannung zur Verfügung gestellt, wofür der Ausgang 20 an der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 ein Gleichspannungsausgang ist.
  • Die Kapazität der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 beträgt vorzugsweise mindestens 5 Ah.
  • Die Anordnung der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 ist nicht auf die dargestellte externe Anordnung der mobilen Einrichtung beschränkt, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 50 selbst diese mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 an Bord hat oder auch, dass ein weiteres, hier nicht dargestelltes Fahrzeug mit der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie 10 versehen ist, so dass dieses weitere Fahrzeug ein typisches Nothilfefahrzeug darstellt, welches zu dem Kraftfahrzeug 50 im Fall dessen Unterversorgung mit elektrischer Energie gefahren werden kann. Dadurch lässt sich zum Beispiel einem havarierten Kraftfahrzeug 50 die Mobilität wiedergeben, um dessen Weiterfahrt zumindest bis zur nächsten Ladestation zu ermöglichen.
  • In dem Fall, in dem das Kraftfahrzeug 50 ein Hybrid-Fahrzeug ist, lässt sich mit der zur Verfügung gestellten elektrischen Energie der Starter des Hybrid-Fahrzeuges betätigen und somit die Mobilität des Kraftfahrzeuges 50 gewährleisten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008034682 A1 [0007]

Claims (10)

  1. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie, umfassend ein Kraftfahrzeug, welches zum Starten und/oder Antreiben mit einer Spannung von mehr als 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges (50) mit elektrischer Energie eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) umfasst.
  2. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach Anspruch 1, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) Bestandteil des Kraftfahrzeuges (50) ist.
  3. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach Anspruch 1, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) extern in Bezug zum Kraftfahrzeug (50) angeordnet ist.
  4. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) a) ein Akkumulator, b) eine Brennstoffzelle, oder c) eine Verbrennungskraftmaschine mit angeschlossenem Generator ist.
  5. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) einen Wechselspannungsausgang (20) aufweist.
  6. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach Anspruch 5, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter (11) aufweist.
  7. System zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) einen Gleichspannungsausgang (20) aufweist.
  8. Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie, wobei das Kraftfahrzeug zum Starten und/oder Antreiben mit einer Spannung von mehr als 25 V Wechselspannung oder 60 V Gleichspannung betreibbar ist, und wobei mittels einer mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) dem Kraftfahrzeug (50) elektrische Energie zugeführt wird.
  9. Verfahren zur Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie nach Anspruch 8, bei dem mittels der von der mobilen Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) zugeführten elektrischen Energie a) ein Akkumulator des Kraftfahrzeuges (50) zumindest teilweise aufgeladen wird, oder b) ein Starter (51) eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges (50) betätigt wird.
  10. Kraftfahrzeug, umfassend eine mobile Einrichtung zur Bereitstellung elektrischer Energie (10) sowie einen Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie und/oder einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeuges (50).
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