DE102013102576A1 - Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Laden mindestens eines elektrischen Energiespeichers (11) eines Kraftfahrzeugs, nämlich mindestens einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen (12, 13, 14, 15) aufweist, über die das Kraftfahrzeug an stationäre, elektrische Ladestationen (16, 17, 18, 19) aufweisend elektrische Anschlüsse ankoppelbar ist, wobei der oder jede elektrische Energiespeicher (11) gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen (12, 13, 14, 15) und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufgeladen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden mindestens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuerungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Als Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge ausgebildete Kraftfahrzeuge verfügen jeweils über mindestens einen elektrischen Energiespeicher, der als Traktionsbatterie dient und elektrische Energie speichert, die eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs in Antriebsleistung umsetzt. Die Reichweite eines solchen Kraftfahrzeugs wird durch die Ladekapazität des oder jedes elektrischen Energiespeichers definiert, wobei die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen umso größer ist, je größer die Ladekapazität des oder jedes elektrischen Energiespeichers und umso kürzer die Ladezeit des oder jedes elektrischen Energiespeichers ist.
  • Der oder jede elektrische Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs muss geladen werden, wozu ein solches Kraftfahrzeug mindestens eine elektrische Ladeschnittstelle, d.h. mindestens einen elektrischen Anschluss, aufweist. Über eine solche Ladeschnittstelle kann das Kraftfahrzeug an eine stationäre, elektrische Ladestation aufweisend einen elektrischen Anschluss gekoppelt werden, um den oder jeden elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufzuladen.
  • Aus der Praxis bekannte Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge verfügen zum Beispiel über eine als Ladebuchse ausgebildete elektrische Ladeschnittstelle, um das Kraftfahrzeug zum Laden des oder jedes elektrischen Energiespeichers über ein Ladekabel an eine stationäre, elektrische Ladestation zu koppeln. Dabei ist es aus der Praxis bereits bekannt, dass sich elektrische Ladeschnittstellen sowie elektrische Ladestationen hinsichtlich ihrer Ladespannung unterscheiden können. So sind Gleichspannungsladestationen, Wechselspannungsladestationen und Drehspannungsladestationen bekannt, die sich hinsichtlich ihrer maximalen Ladestroms und/oder ihrer maximalen Ladespannung unterscheiden können.
  • Aus der CN 201805066 U ist ein Kraftfahrzeug mit zwei unterschiedlichen elektrischen Ladeschnittstellen bekannt, die sich hinsichtlich ihrer Ladespannungen unterscheiden, wobei immer nur eine Ladeschnittstelle zum Laden des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. So wird nach diesem Stand der Technik der Ladevorgang über eine erste, elektrische Ladeschnittstelle unterbrochen, wenn ein Deckel der zweiten, elektrischen Ladeschnittstelle geöffnet ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zum Laden mindestens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuerungseinrichtung zu schaffen, mit Hilfe derer der Ladevorgang verkürzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird der oder jede elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufgeladen. Dazu kann eine Ladestationen mit mindestens zwei elektrischen Anschlüssen oder es können mindestens zwei Ladestationen mit jeweils einem elektrischen Anschluss verwendet werden.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, den oder jeden elektrischen Energiespeicher eines als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs gleichzeitig unter Verwendung von mindestens zwei elektrischen Ladeschnittstellen und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufzuladen. Hiermit ist es möglich, die Ladezeit für elektrische Energiespeicher eines solchen Kraftfahrzeugs deutlich zu verkürzen.
  • Vorzugsweise wird abhängig vom Ladezustand des oder jedes zu ladenden elektrischen Energiespeichers und/oder abhängig von den Betriebsparametern der zum Laden verwendeten Ladestationen die Ladeleistung für jede der zum Laden gleichzeitig verwendeten Ladeschnittstellen, und damit elektrische Anschlüsse, individuell geregelt. Insbesondere können die Ladeschnittstellen und damit elektrische Anschlüsse individuell zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ein besonders effektiver Ladevorgang für den oder jeden elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs möglich. Abhängig vom Ladezustand des jeweiligen Energiespeichers sowie abhängig von Betriebsparametern der jeweiligen Ladestation können Ladevorgänge über die jeweiligen Ladestationen individuell geregelt werden, vorzugsweise individuell zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der oder jede elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei unterschiedliche Ladeschnittstellen und damit mindestens zwei unterschiedliche elektrische Anschlüsse aufgeladen, die sich hinsichtlich ihrer Spannungsart und/oder hinsichtlich ihrer maximalen Ladespannung und/oder hinsichtlich ihres maximalen Ladestroms unterscheiden. Zusätzlich oder alternativ wird der oder jede elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei identische Ladeschnittstellen und damit mindestens zwei identische elektrische Anschlüsse aufgeladen.
  • Dann, wenn hinsichtlich ihrer Ladespannungen und/oder Ladeströme unterschiedliche elektrische Anschlüsse zum Aufladen des oder jedes elektrischen Energiespeichers gleichzeitig verwendet werden, kann der oder jeder elektrische Energiespeicher besonders effektiv und schnell geladen werden. Auch beim gleichzeitigen Laden des oder jedes elektrischen Energiespeichers über zwei identische elektrische Anschlüsse kann das Laden des oder jedes elektrischen Energiespeichers im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt und damit die Effizienz des Ladevorgangs gesteigert werden.
  • Die Steuerungseinrichtung ist Patentanspruchs 7 und das Kraftfahrzeug ist in Patentanspruchs 10 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine schematisierte Ansicht eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt stark schematisiert ein als Elektrofahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug 10, welches einen elektrischen Energiespeicher 11 umfasst, in welchen elektrische Energie zum Antreiben mindestens einer nicht gezeigten elektrischen Maschine gespeichert ist. Bei dem elektrischen Energiespeicher 11 handelt es sich um eine Traktionsbatterie.
  • Das in 1 gezeigte Elektrofahrzeug 10 verfügt über mehrere elektrische Ladeschnittstellen 12, 13, 14 und 15, die zum Laden des elektrischen Energiespeichers 11 genutzt werden können, nämlich derart, dass über jede der Ladeschnittstellen 12, 13, 14 und 15 das Kraftfahrzeug 10 an eine stationäre, elektrische Ladestation 16, 17, 18 bzw. 19 angekoppelt werden kann. Eine Steuerungseinrichtung 20 des Elektrofahrzeugs 10 steuert dabei den Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 11.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich bei den Ladeschnittstellen 12, 13 und 14 jeweils um Ladebuchsen, die über jeweils ein Ladekabel 21, 22 bzw. 23 an die jeweilige Ladestation 16, 17 bzw. 18 koppelbar sind.
  • Bei der Ladeschnittstelle 12 kann es sich dabei um eine Ladeschnittstelle handeln, an welche über ein entsprechendes Ladekabel eine Gleichspannungsladestation ankoppelbar ist. Bei der Ladeschnittstelle 13 kann es sich um eine Ladeschnittstelle handeln, bei welcher über ein Ladekabel 22 eine Wechselspannungsladestation anschließbar ist. Bei der Ladeschnittstelle 14 kann es sich um eine Ladebuchse handeln, über die über das Ladekabel 23 eine Drehspannungsladestation 18 ankoppelbar ist.
  • Bei der Ladeschnittstelle 15 handelt es sich im Ausführungsbeispiel der 1 um eine Ladeschnittstelle, über die das Kraftfahrzeug 10 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 11 an eine Induktionsladestation 19 ankoppelbar ist, wobei gemäß 1 die Induktionsladestation 19 ein magnetisches Feld 24 erzeugt, über welches unter Verwendung der Ladeschnittstelle 15 das Kraftfahrzeug 10 berührungslos an die Ladestation 19 gekoppelt werden kann, um so den elektrischen Energiespeicher 11 zu laden.
  • Wie bereits erwähnt, steuert bzw. regelt die Steuerungseinrichtung 20 das Laden des elektrischen Energiespeichers 11.
  • Erfindungsgemäß wird der elektrische Energiespeicher 11 des Kraftfahrzeugs 10 gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufgeladen.
  • Hierbei kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher 11 gleichzeitig über mindestens zwei unterschiedliche Ladeschnittstellen und damit Ladestationen aufgeladen wird, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Spannungsart und/oder Ladespannungen und/oder Ladeströme unterscheiden.
  • So kann vorgesehen sein, dass die zum gleichzeitigen Laden genutzten Ladestationen eine unterschiedliche Spannungsart, so zum Beispiel Wechselspannung und Gleichspannung, und/oder unterschiedliche maximale Ladespannungen und/oder unterschiedliche maximale Ladeströme aufweisen.
  • Ferner können kabelgebundene Ladestationen bzw. Ladeschnittstellen mit berührungslosen Ladestationen bzw. Ladeschnittstellen beim gleichzeitigen Laden des elektrischen Energiespeichers 11 kombiniert werden, so zum Beispiel in 1 das ladekabelgebundene Laden über eine oder mehrere der Ladeschnittstellen 12, 13 und 14 sowie das induktive und damit berührungslose Laden über die Ladeschnittstelle 15.
  • Ebenso ist es möglich, alternativ oder auch zusätzlich zum gleichzeitigen Laden mindestens zwei identische Ladestationen sowie Ladeschnittstellen zu nutzten, wobei die Ladestationen dann insbesondere hinsichtlich ihrer Spannungsart und hinsichtlich ihrer maximalen Ladespannungen und hinsichtlich ihres maximalen Ladestroms identisch sind.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung 11 abhängig vom Ladezustand des zu ladenden elektrischen Energiespeichers 11 und/oder abhängig von Betriebsparametern der zum Laden verwendeten Ladestationen 16, 17, 18 bzw. 19 die Ladeleistung für jede der zum Laden gleichzeitig verwendeten Ladeschnittstellen 12, 13, 14 bzw. 15 und damit der zum Laden gleichzeitig verwendeten Ladestationen 16, 17, 18 bzw. 19 individuell regelt, um so für jede der zum gleichzeitigen Laden verwendeten Ladestationen eine individuelle Ladeleistung abzurufen und hierbei insbesondere die jeweiligen Ladeschnittstellen und Ladestationen individuell zuzuschalten und/oder abzuschalten. Als Betriebsparameter der Ladestationen können insbesondere Ladetarife oder verfügbare Ladeleistungen berücksichtigt werden.
  • Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Energiespeicher 11 eines als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs gleichzeitig über mehrere Ladestationen 16, 17, 18 bzw. 19 zu laden und hierzu die entsprechenden Ladestationen 16, 17, 18 bzw. 19 individuell über entsprechende Ladeschnittstellen 13, 14 bzw. 15 an das Kraftfahrzeug 10 zu koppeln.
  • Dabei ist es möglich, mehrere identische Ladestationen zum gleichzeitigen Laden zu verwenden. Ferner ist es auch alternativ und zusätzlich möglich, mehrere unterschiedliche Ladestationen zum gleichzeitigen Laden des Energiespeichers 11 des Kraftfahrzeugs 10 zu verwenden.
  • Die Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der zu ladende elektrische Energiespeicher 11 ein Spannungsniveau aufweist, welches zumindest dem doppelten Spannungsniveau der jeweiligen Ladestation 16, 17, 18 bzw. 19 entspricht. So kann der zu ladende elektrische Energiespeicher 11 ein Spannungsniveau von etwa 800 V und die jeweiligen Ladestation ein Spannungsniveau von etwa 400 V aufweisen.
  • Mit der Erfindung kann die zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 11 benötigte Zeit verkürzt werden.
  • Dann, wenn die Steuerungseinrichtung 20 beim gleichzeitigen Laden des elektrischen Energiespeichers 11 über mehrere Ladestationen bzw. Ladeschnittstellen eine Ladeschnittstelle abschaltet, kann vorgesehen sein, dass ein Ladevorgang hinsichtlich dieser Ladeschnittstelle und damit Ladestation abgeschlossen und entsprechend abgerechnet wird.
  • In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass diese abgeschaltete Ladeschnittstelle das Kraftfahrzeug individuell entriegelt und individuell von der entsprechenden Ladestation abgekoppelt wird, wohingegen das Kraftfahrzeug an die übrigen Ladestationen, die noch zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie 11 verwendet werden, angeschlossen bleibt.
  • Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass bis zum endgültigen Abschluss des Ladevorgangs das Kraftfahrzeug an sämtlichen Ladestationen angekoppelt bleibt und die entsprechenden Ladeschnittstellen erst dann entriegelt werden, wenn der Ladevorgang insgesamt hinsichtlich aller Ladestationen bzw. Ladeschnittstellen abgeschlossen ist.
  • 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
    • CN 201805066 U [0005]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Laden mindestens eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, nämlich mindestens einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen aufweist, über die das Kraftfahrzeug an stationäre, elektrische Ladestationen aufweisend elektrische Anschlüsse ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse aufgeladen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Ladezustand des oder jedes zu ladenden elektrischen Energiespeichers und/oder abhängig von den Betriebsparametern der zum Laden verwendeten Ladestationen die Ladeleistung für jede der zum Laden gleichzeitig verwendeten Ladeschnittstellen und damit elektrische Anschlüsse individuell geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Ladeschnittstellen und damit elektrischen Anschlüsse zum Laden individuell zugeschaltet und/oder abgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jede elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei unterschiedliche elektrische Ladeschnittstellen und damit mindestens zwei unterschiedliche elektrische Anschlüsse aufgeladen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ladeschnittstellen und damit elektrischen Anschlüsse hinsichtlich ihrer Spannungsart und/oder hinsichtlich ihrer maximalen Ladespannung und/oder hinsichtlich ihres maximalen Ladestroms unterscheiden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jede elektrische Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei identische Ladeschnittstellen und damit mindestens zwei identische elektrische Anschlüsse aufgeladen wird.
  7. Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, zum Laden mindestens eines als Traktionsbatterie dienenden elektrischen Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen aufweist, über die das Kraftfahrzeug an stationäre, elektrische Ladestationen aufweisend elektrische Anschlüsse ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den oder jeden elektrischen Energiespeicher gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Ladeschnittstellen und damit gleichzeitig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse auflädt.
  8. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe abhängig vom Ladezustand des oder jedes zu ladenden elektrischen Energiespeichers und/oder abhängig von den Betriebsparametern der zum Laden verwendeten Ladestationen die Ladeleistung für jede der gleichzeitig verwendeten Ladeschnittstellen und damit elektrischen Anschlüsse individuell regelt.
  9. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe jede zum Laden verwendete Ladeschnittstelle und damit elektrische Anschlüsse individuell zuschaltet und/oder abschaltet.
  10. Kraftfahrzeug, nämlich Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, mit mindestens einem als Traktionsbatterie dienenden elektrischen Energiespeicher, und mit mindestens zwei elektrischen Ladeschnittstellen, über die das Kraftfahrzeug an eine stationäre, elektrische Ladestation aufweisend elektrische Anschlüsse ankoppelbar ist, und mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Ladevorgangs des oder jedes elektrischen Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgebildet ist.
  11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe zumindest eine Ladeschnittstelle für eine Wechselspannungsladestation und/oder zumindest eine Ladeschnittstelle für Gleichspannungsladestation und/oder zumindest eine Ladeschnittstelle für eine Drehspannungsladungsladestation aufweist, die jeweils über ein Ladekabel mit einer entsprechenden Ladestation verbindbar sind.
  12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe zumindest eine Ladeschnittstelle für eine Induktionsladestation aufweist, die kabellos bzw. berührungslos mit einer Induktionsladestation koppelbar ist.
  13. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zu ladende elektrische Energiespeicher ein Spannungsniveau aufweist, welches zumindest dem doppelten Spannungsniveau der jeweiligen Ladestation entspricht.
  14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu ladende elektrische Energiespeicher ein Spannungsniveau von 800 V und die jeweiligen Ladestation ein Spannungsniveau von 400 V aufweist.
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