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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladestecker für eine Ladeinfrastruktureinrichtung zum Verbinden mit einem elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittel und eine entsprechend ausgestattete Ladeinfrastruktureinrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit zum Laden elektrisch antreibbarer Fahrzeuge mit erhöhten Gleichströmen unter Verwendung bereits genormter Hardware.
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Im Vergleich zum chinesischen GB-Standard für das DC-Laden bis 250 A ist das DC-Laden (Laden mittels Gleitstrom) bei dem Combined Charging System (CCS) auf 200 A begrenzt. Der Ladestrom bei dem CCS kann nicht über die vorhandenen Kontakte erhöht werden, weil dadurch die zulässige Temperatur überschritten wird. Das DC-Laden über AC-Kontakte des Typ 2-Steckgesichts ist aus dem Vorschlag für die IEC 62196-4 bekannt. Jedoch bezieht sich diese Lösung ausschließlich auf die im Typ 2 verwendeten Kontakte, um mit einem Typ 2-Connector entweder AC- oder DC-Laden zu können. Bislang wurde der Ladestrom von 200 A als ausreichend angesehen, bis Tessla mit dem Super Charger das DC-Laden bis zu 270 A angekündigt hat. Um das Laden elektrisch antreibbarer Fahrzeuge schneller durchführen zu können und somit die Kundenakzeptanz dieser Fahrzeuge weiter zu erhöhen, ist bereits abzusehen, dass auch 270 A nur einen Meilenstein auf dem Weg zu deutlich höheren Ladeströmen darstellen.
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DE 10 2011 082 896 A1 offenbart eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug, welche neun elektrische Kontakte für die Übertragung von Informationen und elektrischer Energie in einer Ladebuchse des Fahrzeuges vorschlägt. Die Phase-2- und Phase-3-Kontakte der Ladebuchse sind mit jeweils einem DC-Kontakt galvanisch verbunden, sodass bei der Kontaktierung der Phase-2- beziehungsweise Phase-3-Kontakte eine gemeinsame elektrische Leitung zur Energieübertragung an den Energiespeicher erfolgen kann, wenn die DC-Kontakte nicht durch einen Ladestecker kontaktiert werden. Zur Abdeckung der DC-Kontakte wird eine Klappe vorgeschlagen, sodass eine Kontaktierung der DC-Kontakte zeitgleich zur Kontaktierung der Phase-2- beziehungsweise Phase-3-Kontakte ausgeschlossen ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Stromstärke beim Laden eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels mittels Gleichspannung zu ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ladestrecker mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, eine Ladeinfrastruktureinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 und ein Fortbewegungsmittel mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 gelöst. Der Ladestecker ist zur Verwendung an einer Ladeinfrastruktureinrichtung vorgesehen und dient dem Verbinden mit einem elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittel. Hierzu kann das elektrisch antreibbare Fortbewegungsmittel beispielsweise eine Ladebuchse aufweisen, welche zum Ladestecker korrespondierende elektrische Kontakte aufweist. Der Ladestecker weist ein Steckgesicht auf, welches ein erstes Steckfeld mit elektrischen Kontakten zur Übertragung von Informationen und ein zweites Steckfeld mit elektrischen Kontakte zur Übertragung elektrischer Energie mittels Gleichspannung aufweist. Die Steckfelder stellen in ihrer breitesten Auslegung Raumbereiche im Steckgesicht auf, welche jeweils voneinander galvanisch getrennte elektrische Kontakte zur Herstellung einer Steckverbindung bereithalten. Jedoch kann das erste Steckfeld durch zusätzliche Merkmale vom zweiten Steckfeld abgegrenzt sein. Beispielsweise kann ein jeweiliger Kragen das erste Steckfeld und das zweite Steckfeld umgeben und auf diese Weise eine mechanische Abgrenzung der beiden Steckfelder herstellen. Der Kragen kann beispielsweise durch Dichtmittel zur Abdichtung einer Steckverbindung gegenüber Fluiden und anderen Umgebungseinflüssen dienen. Zusätzlich kann der jeweilige Kragen zur mechanischen Festlegung des jeweiligen Steckfeldes dienen. Indes ist der Ladestecker mit einem Gehäuse versehen, in welchem das Steckgesicht eine feste räumliche Zuordnung sämtlicher elektrischer Kontakte der beiden Steckfelder darstellt. Erfindungsgemäß weist das erste Steckfeld weiter mindestens zwei, bevorzugt vier, zusätzliche elektrische Kontakte zum Laden mittels einer Gleichspannung auf. Das Laden mittels Gleichspannung kann hierbei über die Kontakte des zweiten Steckfeldes zeitgleich zum Laden über die zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes erfolgen. Mit anderen Worten ist der Ladestecker eingerichtet, eine Gleichspannung über die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes zeitgleich zu einer Gleichspannung an den zusätzlichen elektrischen Kontakten des ersten Steckfeldes bereitzustellen. Auf diese Weise erhöht sich der Gesamtleitungsquerschnitt beim Laden mittels einer Gleichspannung gegenüber den im Stand der Technik bekannten Anordnungen, wodurch erheblich höhere Ströme übertragen werden können und der Ladevorgang sich erheblich verkürzt.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die zwei zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes können beispielweise als Phase-1-Kontakt, Phase-2-Kontakt, Phase-3-Kontakt und Nullleiter ausgestaltet sein. Die zusätzlichen elektrischen Kontakte können derart im Steckgesicht angeordnet sein, dass sie mit elektrischen Kontakten eines in einem Fortbewegungsmittel angeordneten Ladeanschlusses gemäß der Norm IEC 621986-3, Annex FF elektrisch verbunden werden können. Da gemäß der vorgenannten Norm ein fortbewegungsmittelseitiger Ladeanschluss ("Ladebuchse") bereits spezifiziert ist (wenn auch nicht zum zeitgleichen Laden mittels Gleichstrom über mehr als zwei elektrische Kontakte) kann durch eine fortbewegungsmittelseitige entsprechende elektrische Verschaltung die erfindungsgemäße Erhöhung eines Gleichstroms für den Ladevorgang erzielt werden.
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Zur Vermeidung einer Kontaktierung von Ladeanschlüssen eines Fortbewegungsmittels, welche nicht für ein zeitgleiches Laden mittels Gleichspannung über mehr als zwei elektrische Kontakte eingerichtet ist, kann der erfindungsgemäße Ladestecker eine positive mechanische Kodierung aufweisen, welche lediglich mit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten fahrzeugseitigen Ladeanschlüssen korrespondieren, mit gemäß dem Stand der Technik ausgeführten Ladeanschlüssen jedoch kollidiert. Mit anderen Worten kann die positive mechanische Kodierung bevorzugt als Hindernis gesehen werden, mit einem herkömmlichen Ladeanschluss gemäß der Norm IEC 621986-3 Annex FF, in Eingriff gebracht zu werden. Eine irrtümliche Beaufschlagung von fahrzeugseitigen Kontakten mittels einer Gleichspannung, für welche die fahrzeugseitigen Kontakte nicht vorgesehen sind, kann somit bereits im Ansatz verhindert werden. Zusätzlich zu einer optionalen informationstechnischen Vermeidung einer solchen Spannungsbeaufschlagung kann eine galvanische Kontaktierung elektrisch nicht kompatibler Steckeinheiten verhindert werden.
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Das Steckgesicht des Ladesteckers kann im Wesentlichen der Norm IEC 62196-3, Annex FF (Combo 2) entsprechen, welche elektrische Kontakte zur Übertragung von Informationen in einem ersten Steckfeld und elektrische Kontakte zum Laden eines Fortbewegungsmittels unter Verwendung einer Gleichspannung in einem zweiten Steckfeld jedoch ohne die erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen elektrischen Kontakte im ersten Steckfeld vorschlägt. Auf diese Weise können weitreichend erprobte, durchgesetzte und in großer Vielzahl herstellbare Steckgesichter beziehungsweise Ladestecker auch zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, indem sie erfindungsgemäß durch weitere elektrische Kontakte im ersten Steckfeld erweitert werden. Dies ermöglicht eine kostengünstige Realisierung der erfindungsgemäß ermöglichten erhöhten Ladeströme.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ladekabel vorgeschlagen, welches eine erste mehradrige elektrische Leitung zur Übertragung elektrischer Ladeleistung und Informationen aufweist. Zusätzlich ist ein Ladestecker gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt vorgesehen, dessen elektrische Kontakte des zweiten Steckfeldes und dessen zusätzliche elektrische Kontakte des ersten Steckfeldes jeweils galvanisch voneinander getrennt mit einzelnen Adern der elektrischen Leitung verbunden sind. Mit anderen Worten weist die elektrische Leitung zumindest für jeden elektrischen Kontakt des erfindungsgemäßen Ladesteckers eine separate Ader auf, über welche Informationen und/oder elektrische Leistung zwischen einer Ladeinfrastruktur und einem elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittel transportiert werden können. Über das erfindungsgemäße Ladekabel kann der erfindungsgemäße Ladestecker als Teil einer privat oder kommerziell genutzten Ladeinfrastruktureinrichtung verwendet werden, wie sie nachfolgend im Detail beschrieben wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ladeinfrastruktureinrichtung zum Laden eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Diese umfasst einen Ladestecker gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt, welcher gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt mit einer mehradrigen elektrischen Leitung verbunden und über diese an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen sein kann. Zusätzlich ist eine Steuereinheit in der Ladeinfrastruktureinrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist, für einen Ladevorgang die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes und zeitgleich die zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes zum Laden des Fortbewegungsmittels mit einer Gleichspannung zu beaufschlagen. Die elektrische Gleichspannung, welche die Ladeinfrastruktureinrichtung zwischen den elektrischen Kontakten des zweiten Steckfeldes anlegt, muss nicht identisch mit derjenigen elektrischen Spannung sein, welche die Steuereinheit zwischen den zusätzlichen elektrischen Kontakten des ersten Steckfeldes anlegt. Vielmehr kann die Steuereinheit Sorge dafür tragen, dass die jeweils übertragenen elektrischen Leistungen weder das Ladekabel noch die Energieinfrastruktur des angeschlossenen Fortbewegungsmittels überbeanspruchen.
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Hierzu kann die Ladeinfrastruktureinrichtung eine Kommunikationseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, einem mit dem Ladestecker verbundenen Fortbewegungsmittel die Möglichkeit eines zeitgleichen Ladens mittels Gleichspannung über die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes und die zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes zu signalisieren. Mit anderen Worten kann zu Beginn eines Ladevorgangs die Kommunikationseinheit dem Fortbewegungsmittel anbieten, zusätzlich zu den elektrischen Kontakten des zweiten Steckfeldes auch die zwei oder mehr zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes an ein Versorgungsnetz anzuschließen. Hierbei kann die Kommunikationseinheit auch Details zu vom Fortbewegungsmittel verlangten Spannungen und/oder Strömen abfragen oder eine Auswahl aus einer vordefinierten Anzahl von elektrischen Konfigurationen anbieten. Auf diese Weise kann die Ladeinfrastruktureinrichtung mit dem Fortbewegungsmittel die Modalitäten für einen am besten geeigneten Lademodus (z. B. schnellste Ladung, schonsamste Ladung, Zwischenstufen der vorgenannten Modi) aushandeln.
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Die Kommunikationseinheit kann zudem eine Nachricht eines mit dem Ladestecker verbundenen Fortbewegungsmittels empfangen und auswerten. Im Ansprechen auf eine solche Nachricht kann die Kommunikationseinheit dafür Sorge tragen, dass die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes und die zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes zeitgleich zum Laden des Fortbewegungsmittels mit einer Gleichspannung beaufschlagt werden. Beispielsweise kann auch ein Bestätigungssignal an das Fortbewegungsmittel gesendet werden, dass nachfolgend eine zeitgleiche Bereitstellung von Gleichspannung zum Laden des Fortbewegungsmittels über mehr als zwei elektrische Kontakte bereitgestellt wird.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung für ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, mittels welcher das Fortbewegungsmittel extern mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Anordnung umfasst hierzu einen Ladeanschluss ("Ladebuchse") mit einem Steckergesicht. Das Steckergesicht weist ein erstes Steckfeld zur Übertragung elektrischer Energie und Informationen auf. Die zum Laden verwendete elektrische Energie kann beispielsweise per Wechselstrom an die Ladebuchse übertragen werden. Die Informationen können einen sicheren Ladevorgang absichern, wie es die PP-, PE- und CP-Kontakte bekannter Ladesysteme ermöglichen. Zusätzlich kann die Übertragung elektrischer Energie über das erste Steckfeld auch in Form eines Gleichstroms erfolgen. Ein zweites Steckfeld ist zur Übertragung elektrischer Energie mittels Gleichspannung vorgesehen. Es weist hierzu mindestens zwei elektrische Kontakte auf. Zusätzlich weist die Anordnung eine Steuereinheit auf, welche eingerichtet ist, beim Laden mittels Gleichspannung über das zweite Steckfeld zusätzlich zwei elektrische Kontakte (bevorzugt vier elektrische Kontakte) des ersten Steckfeldes zum Laden des Fortbewegungsmittels durch eine Gleichspannung zu verwenden. Der Ladeanschluss der erfindungsgemäßen Anordnung kann beispielsweise im Wesentlichen gemäß der Norm IEC 621986-3, Annex FF ausgestaltet sein und hierbei insbesondere mit einem Ladestecker gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt korrespondieren. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich der Merkmale, Merkmalskombinationen und der sich aus diesen ergebenden Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Ausführungen bezüglich des Ladesteckers gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt verwiesen.
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Auch die erfindungsgemäße Anordnung kann eine Kommunikationseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, im Ansprechen auf ein Signal einer Ladeinfrastruktureinrichtung (beispielsweise gemäß dem drittgenannten Erfindungsaspekt) die Steuereinheit zum Verwenden elektrischer Kontakte des ersten Steckfeldes zum Laden mittels Gleichspannung anzusteuern. Mit anderen Worten kann die Kommunikationseinheit dafür sorgen, dass die erfindungsgemäße Anordnung auch über die zusätzlichen elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes elektrische Energie über eine Gleichspannung erhält, während zeitgleich die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes zum Laden mittels einer Gleichspannung verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationseinheit eingerichtet sein, einer mit der Anordnung elektrisch verbundenen Ladeinfrastruktureinrichtung eine Bereitschaft zu signalisieren, Gleichstrom zusätzlich zum Empfang von Gleichstrom über die elektrischen Kontakte des zweiten Steckfeldes auch über die elektrischen Kontakte des ersten Steckfeldes zu empfangen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Anordnung im Zusammenwirken mit einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktureinrichtung höhere Ladegleichströme realisieren und kürzere Ladezeiten ermöglichen.
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Zur Vermeidung einer galvanischen beziehungsweise elektrischen Kontaktierung nicht erfindungsgemäß ausgestalteter Anordnungen kann die erfindungsgemäße Anordnung eine negative mechanische Kodierung aufweisen, welche mit der positiven mechanischen Kodierung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ladeinfrastruktureinrichtung korrespondiert. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Anordnung eine Struktur einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktureinrichtung aufnehmen, welche beim Versuch, eine Steckverbindung mit einer nicht erfindungsgemäß ausgestalteten Anordnung herzustellen, zur Kollision führt. Zusätzlich zu einer informationstechnisch realisierten Abfrage kompatibler Spezifikationen kann die mechanische Kodierung eine galvanische Kontaktierung verhindern und Fehlbedienungen sowie mit diesen verbundene Sicherheitsrisiken weiter minimieren.
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Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel (z.B. ein Fahrzeug, ein Flugzeug o.Ä.) vorgeschlagen, welches eine Anordnung gemäß dem drittgenannten Erfindungsaspekt umfasst. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erst-, zweit- und drittgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Unabhängig vom erfindungsgemäßen Aspekt kann das jeweils erfindungsgemäß enthaltene erste Steckfeld zur Übertragung von Informationen einen PP-Leiter und alternativ oder zusätzlich einen CP-Leiter und alternativ oder zusätzlich einen PE-Leiter umfassen. Insbesondere können die drei Leiter gemeinsam vorgesehen und entsprechend den oben genannten Normen angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, zusätzlich zu einem ersten (bekannten) Stromkreis in einem Ladesystem zum Laden elektrisch antreibbarer Fortbewegungsmittel einen zweiten Gleichstromkreis über aktuell nicht zum Wechselstrom-basierten Laden verwendete (freie) elektrische Kontakte aufzubauen. Über diesen können nach aktuellen Überlegungen zusätzlich 120 A Gleichstrom fließen. Der Aufbau eines dritten Gleichstromkreises über weitere freie Kontakte der Fahrzeugladedose ermöglicht gar das Erhöhen des Ladestroms auf über 400 A. Da bei Fahrzeugen, die mit einem einphasigen Onboardlader ausgerüstet sind, das AC(Wechselstrom)-Laden über die Kontakte L1 und N und das DC(Gleichstrom)-Laden über die Kontakte DC+, DC–, L3 und L4 durchgeführt wird, sind die AC– und DC-Stromkreise getrennt. In Märkten, in denen das dreiphasige AC-Laden nicht gestattet ist, entfällt damit eine im DC-Stromkreis (L2 und L3) erforderliche Schutzeinrichtung. Mittels der vorliegenden Erfindung wird eine höhere DC-Schnellladeleistung zum Beispiel für elektrisch angetriebene Personen-/Lastkraftwagen, Busse, Nutzfahrzeuge, Baufahrzeuge und Wasserfahrzeuge ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine Skizze eines erfindungsgemäß durchgeführten Ladevorgangs;
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2 eine Prinzipskizze zu Steckgesichtern des Standes der Technik;
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3 eine Detailansicht eines fortbewegungsmittelseitigen Steckgesichtes;
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4 ein fortbewegungsmittelseitiges Steckgesicht gemäß der Norm IEC 621986-3, Annex FF;
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5 eine Skizze eines Steckgesichtes eines Combo 2 Connectors gemäß der Norm IEC 62196-3, Annex FF;
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6 ein Steckgesicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ladesteckers;
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7 ein Schaltbild veranschaulichend elektrische Komponenten zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Ladevorgangs eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels an einer Ladeinfrastruktur.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen PKW 10 als elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel, welcher von einer Ladesäule 20 als Ladeinfrastruktur elektrische Energie erhält. Von außen zugänglich weist der PKW 10 eine Ladebuchse 5 als Ladeanschluss auf, welcher der Form IEC 621986-3, Annex FF entspricht. Elektrisch über eine mehradrige elektrische Leitung 6 eines Ladekabels 16 mit der Ladebuchse 5 verbunden sind eine Kommunikationseinheit 8 zur Kommunikation mit einer in der Ladesäule 20 vorgesehenen Kommunikationseinheit 8. Auch eine Steuereinheit 7 zur Überwachung des Ladevorgangs ist mit der Ladebuchse 5 elektrisch verbunden und steuert die Energieeinspeisung in einen elektrischen Energiespeicher 17. Zwei Ladestecker 1DC, 1AC sind als alternative Anordnungen zum Laden des PKW 10 dargestellt. Der links im Bild dargestellte Ladestecker 1DC ist gemäß der Norm IEC 62196-3, Annex FF ausgestaltet. Er greift in beide Steckfelder der Ladebuchse 5 ein. Ein zweiter, lediglich für das Laden mittels Wechselstrom vorgesehener Ladestecker 1AC (Typ-2-Stecker) greift lediglich in das erste Steckergesicht der Ladebuchse 5 ein. Zusätzlich zu den Ladesteckern 1DC, 1AC ist die dargestellte Anordnung 11 jedoch zusätzlich in der Lage, mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Ladestecker eine Gleichspannung über das erste Steckfeld zusätzlich zu einer Gleichspannung über das zweite Steckfeld aufzunehmen.
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2 zeigt eine Detailansicht der in 1 dargestellten Steckgesichter. Der erste Ladestecker 1AC entspricht der Norm IEC 62196 und weist neben den Kontakten PP, CP, PE zur Informationsübertragung auch die Kontakte N, L1, L2 und L3 zur Übertragung elektrischer Energie auf. Der Ladestecker 1DC weist in seinem ersten (oberen) Steckfeld lediglich die drei Kontakte PP, CP, PE auf. In seinem zweiten (unteren) Steckfeld sind ein DC– Kontakt DC– und ein DC+ Kontakt DC+ durch einen ovalen Kragen zusammengefasst.
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3 zeigt eine Detailansicht der in Verbindung mit den 1 und 2 dargestellten Ladebuchse 5. Das Steckergesicht 2 ist in ein erstes Steckfeld 3 und ein zweites Steckfeld 4 aufgeteilt. Die im ersten Steckfeld 3 enthaltenen Kontakte sind mit PP, PE, CP, N, L1, L2 und L3 bezeichnet. Die elektrische Isolation des ersten Steckfeldes 3 weist eine negative mechanische Kodierung 5a zwischen dem zweiten Steckfeld 4 und den elektrischen Kontakten L2, L3 auf, über welche eine Kontaktierung eine korrespondierende positive mechanische Kodierung aufweisender Steckgesichter ermöglicht wird.
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4 zeigt das Steckgesicht 2 eines bekannten fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 5, dessen erstes Steckfeld 3 mit einem Typ-2-Stecker korrespondiert. Die Darstellung entspricht einer Normzeichnung (IEC 621986-3, Annex FF), in welcher auf mechanische Kodierungen, wie sie in 3 dargestellt sind, verzichtet wurde.
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5 zeigt eine Normzeichnung eines sogenannten Combo-2.Steckers entsprechend der Norm IEC 62196-3, Annex FF, in dessen Steckergesicht 2 ein erstes Steckfeld 3 die Kontakte CP, PP und PE spiegelbildlich entsprechend der in 4 dargestellten Ladebuchse 5 und ein zweites Steckfeld 4 zwei DC-Kontakte spiegelbildlich entsprechend der in 4 dargestellten Ladebuchse 5 aufweist.
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6 zeigt ein Steckergesicht 2 eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ladesteckers 1 in Anlehnung an die Normzeichnungen der 4 und 5. Ein oberes erstes Steckfeld 3 weist zusätzlich zu den Kontakten CP, PP und PE Phase-2- und Phase-3-Kontakte auf. Diese korrespondieren spiegelbildlich mit den in Verbindung mit 4 dargestellten Phase-2- und Phase-3-Kontakten der Ladebuchse 5 des Standes der Technik. Zusätzlich weist das erste Steckfeld 3 eine positive mechanische Kodierung 5b auf, welche eine Verbindung mit einer beispielsweise in 2 dargestellten Ladebuchse 5 verhindert. Unterhalb des ersten Steckfeldes 3 ist ein zweites Steckfeld 4 vorgesehen, welches die bereits in Verbindung mit 5 vorgestellten elektrischen Gleichstromkontakte DC+/DC– enthält, welche zeitgleich zu den Phase-2- und Phase-3-Kontakten mit Gleichspannung beaufschlagt werden können.
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7 zeigt einen Schaltplan veranschaulichend Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktureinrichtung 20 sowie eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung 11. Über einen AC/DC-Wandler 12 ist die Ladeinfrastruktureinrichtung 20 eingerichtet, jeweilige DC/DC-Wandler 13 über elektrische Schutzschaltungen 14 mit elektrischen Leitungen L1, N beziehungsweise L2, L3 beziehungsweise DC+, DC– zu verbinden. Über eine jeweilige Kommunikationseinheit 8 sind die Anordnung 11 und die Ladeinfrastruktureinrichtung 20 mittels einer CP- und einer PE-Leitung informationstechnisch verbunden, sodass die durch die Kommunikationseinheit 8 der Anordnung 11 gemachten Vorgaben über den DC/DC-Wandler 13 zugeordnete Steuereinheiten 7 zur Ausgabe entsprechender elektrischer Spannungen der Ladeinfrastruktureinrichtung 20 verwendet werden können. Die elektrischen Leitungen L1, N sind innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung 11 (also im Fortbewegungsmittel) eingerichtet, über elektrische Schaltmittel 14 wahlweise mit einer Hochvolt-Box 15 oder mit einem AC/DC-Wandler 12 verbunden zu werden. Der AC/DC-Wandler 12 ist zum Laden des Fortbewegungsmittels über Wechselspannung vorgesehen und ausgangsseitig mit einer Batterie 17 elektrisch verbunden. Die elektrischen Leitungen L2, L3 sind fahrzeugseitig direkt an die Hochvolt-Box angeschlossen. Die DC+/DC– Leitung ist über eine elektrische Schalteinrichtung 14 mit der Hochvolt-Box 15 verbindbar. Ausgangsseitig ist auch die Hochvolt-Box 15 über eine elektrische Schalteinrichtung 14 mit der Batterie 17 elektrisch verbindbar. Je nach Lademodus kann über die dargestellten elektrischen Schalteinrichtungen 14 wahlweise ein Laden mittels Wechselspannung oder mittels Gleichspannung über bis zu sechs elektrische Leitungen N, L1, L2, L3, DC+, DC– erfolgen.
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Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladestecker
- 1DC
- Ladestecker zum Laden mittels Gleichstrom
- 1AC
- Ladestecker zum Laden mittels Wechselstrom
- 2
- Steckgesicht
- 3
- erstes Steckfeld
- 4
- zweites Steckfeld
- 5
- Ladebuchse
- 5a
- negative mechanische Kodierung
- 5b
- positive mechanische Kodierung
- 6
- mehradrige elektrische Leitung
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Kommunikationseinheit
- 10
- PKW
- 11
- Anordnung
- 12
- AC/DC-Wandler
- 13
- DC/DC-Wandler
- 14
- elektrische Schalteinrichtung
- 15
- Hochvolt-Box
- 16
- Ladekabel
- 17
- Traktionsbatterie
- 20
- Ladeinfrastruktur
- CP
- Control Pilot
- DC–, DC+
- Hochvolt-Gleichspannungskontakte
- L1, L2, L3
- Phasen
- N
- Neutralleiter
- PE
- Schutzleiter
- PP
- Proximity Pilot
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011082896 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEC 62196-4 [0002]
- Norm IEC 621986-3, Annex FF [0007]
- Norm IEC 621986-3 Annex FF [0008]
- Norm IEC 62196-3, Annex FF (Combo 2) [0009]
- IEC 621986-3, Annex FF [0014]
- Norm IEC 621986-3, Annex FF [0024]
- Norm IEC 62196-3, Annex FF [0025]
- IEC 621986-3, Annex FF [0028]
- Norm IEC 62196-3, Annex FF [0028]
- Norm IEC 62196 [0029]
- IEC 621986-3, Annex FF [0031]
- Norm IEC 62196-3, Annex FF [0032]
