DE102015200960A1

DE102015200960A1 - Charger and charging system

Info

Publication number: DE102015200960A1
Application number: DE102015200960.2A
Authority: DE
Inventors: Marco Bröcker; Lutz Elsholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-22
Also published as: DE102015200960B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges (100), insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges, mit einem externen Ladegerät (10) zum Laden der Batterie, wobei das Ladegerät (10) mindestens ein Leistungsmodul (11, 12, 13) zum Umwandeln von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) aufweist.The invention relates to a charging device (1) for a battery of a motor vehicle (100), in particular an electric or hybrid motor vehicle, with an external charging device (10) for charging the battery, wherein the charging device (10) comprises at least one power module (11, 12, 13) for converting alternating current (AC) to direct current (DC).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges und ein entsprechendes Ladesystem. The invention relates to a charging device for a battery of a motor vehicle, in particular an electric or hybrid motor vehicle and a corresponding charging system.

Elektro- und Hybridfahrzeuge gewinnen durch immer höhere Reichweiten an Attraktivität. Dabei wird das Aufladen der Elektro- und Hybridkraftfahrzeuge von immer größerer Bedeutung. Gemäß der derzeit bekannten Lösungen werden die herkömmlichen Ladevorrichtungen fest in den Elektro- und Hybridkraftfahrzeugen eingebaut. Der Benutzer bekommt hierzu lediglich ein Kabel, das bloß für die Kommunikation der eingebauten Ladevorrichtung mit einer Ladestation bzw. Steckdose dient, ohne jegliche andere Funktionen aufzuweisen. Derzeitige Ladevorrichtungen ermöglichen dabei, dass das Kraftfahrzeug an einer Steckdose, beispielsweise an einer Haushaltssteckdose, mit maximal 2,3 kW oder an einer Wechselstrom-Ladesäule (AC-Ladesäule) mit lediglich 3,6 kW aufgeladen werden kann. Als eine zusätzliche Option kann der Kunde eine AC-Wallbox für die Leistungsumwandlung Wechselstrom zu Gleichstrom (AC/DC) im Kraftfahrzeug oder eine DC-Wallbox für die Leistungsumwandlung AC/DC in der Wallbox zu der integrierten Ladevorrichtung bestellen. Somit muss der Kunde sich zwischen den vorhandenen Lademöglichkeiten entscheiden und immer die integrierte Ladevorrichtung mit im Kaufpreis des Kraftfahrzeuges bezahlen. Electric and hybrid vehicles are gaining in attractiveness through ever-increasing ranges. The charging of electric and hybrid vehicles is becoming increasingly important. According to the currently known solutions, the conventional charging devices are firmly installed in the electric and hybrid vehicles. The user gets this only a cable that merely serves for the communication of the built-in charging device with a charging station or socket, without having any other functions. Present charging devices make it possible that the motor vehicle can be charged at a power outlet, for example, at a household socket, with a maximum of 2.3 kW or on an AC charging station (AC charging station) with only 3.6 kW. As an additional option, the customer may order an AC wallbox for AC to DC (AC / DC) in the vehicle or a DC wallbox for AC / DC power conversion in the wallbox to the integrated charger. Thus, the customer must choose between the existing charging options and always pay the integrated charging device in the purchase price of the motor vehicle.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Ladevorrichtung und ein Ladesystem für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges bereitzustellen, die mindestens einen der oben genannten Nachteile zumindest zum Teil überwinden. Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung, eine Ladevorrichtung und ein entsprechendes Ladesystem bereitzustellen, die ein effizienteres Aufladen der Batterie, flexibleren Einsatz der Ladevorrichtung, Gewichtsreduktion des Kraftfahrzeuges und eine einfache Handhabung der Ladevorrichtung ermöglichen. The object of the present invention is therefore to provide a charging device and a charging system for a battery of a motor vehicle, in particular an electric or hybrid motor vehicle, which at least partially overcome at least one of the disadvantages mentioned above. In particular, the object of the invention is to provide a charging device and a corresponding charging system, which enable a more efficient charging of the battery, more flexible use of the charging device, weight reduction of the motor vehicle and easy handling of the charging device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Ladevorrichtung für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges bereitgestellt wird, die mit einem externen Ladegerät zum Laden der Batterie ausgestaltet ist, wobei das Ladegerät mindestens ein Leistungsmodul zum Umwandeln vom Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) aufweist. Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass die interne eingebaute Ladevorrichtung aus dem Kraftfahrzeug entfernt werden kann. Dadurch entstehen mehrere Vorteile, wie Kosteneinsparung des Kraftfahrzeuges, Gewichts- und Bauraumminimierung im Kraftfahrzeug, höhere Effizienz des Aufladens durch eine flexible Auswahl der Ladevorrichtung, so dass der Benutzer immer aus dem neuesten Stand der Entwicklung wählen kann. Der Benutzer kann dabei die erfindungsgemäße Ladevorrichtung mit einem mobilen Ladegerät auswählen, das als eine DC-Wallbox ausgebildet ist, wobei die Leistungsumwandlung AC/DC direkt in dem transportablen Ladegerät erfolgt. Das Ladegerät funktioniert dabei vorteilhafterweise als ein Wandler, insbesondere ein AC/DC-Wandler. The object is achieved in that a charging device for a battery of a motor vehicle, in particular an electric or hybrid motor vehicle is provided, which is configured with an external charger for charging the battery, wherein the charger has at least one power module for converting AC (AC) in direct current (DC). The inventive idea lies in the fact that the internal built-in charging device can be removed from the motor vehicle. This results in several advantages, such as cost savings of the motor vehicle, weight and space minimization in the motor vehicle, higher efficiency of charging by a flexible selection of the charging device, so that the user can always choose from the latest state of development. The user can thereby select the charging device according to the invention with a mobile charger, which is designed as a DC wallbox, wherein the power conversion AC / DC takes place directly in the portable charger. The charger works advantageously as a converter, in particular an AC / DC converter.

Gemäß der Erfindung kann das Ladegerät mehrere, insbesondere drei Leistungsmodule, umfassen. Durch den Einsatz von mehreren Leistungsmodulen kann die Ladeleistung erhöht werden, bis ein optimales Ladeverhalten erreicht ist, das mit den neuesten verfügbaren Ladevorrichtungen überhaupt möglich ist. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Ladegerät drei Leistungsmodule aufweisen, so dass die Ladeleistung von 3,6 kW verdreifacht werden kann. Die Ladeleistung kann dabei über 11 kW steigen. Durch den Einsatz von mehreren Leistungsmodulen kann somit die Ladeleistung erhöht werden, wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte verbessert werden können. Durch den Einsatz von mehreren Leistungsmodulen kann außerdem die Flexibilität der Ladevorrichtung gewährleistet werden, unterschiedliche Ladeleistungen mit derselben Ladevorrichtung zu ermöglichen. Die Leistungsmodule können dabei beispielsweise als Halbleitermodule ausgebildet sein, die eine hohe Taktfrequenz aufweisen können. Dadurch kann vorteilhafterweise der Filteraufwand auf der Netz- und der Batterieseite reduziert werden, so dass die Leistungsdichte des kompletten Ladegeräts erhöht werden kann. Das erfindungsgemäße Ladegerät kann durch den Einsatz von Leistungsmodulen, insbesondere von Halbleitermodulen, einfach und insbesondere kompakt ausgebildet sein. According to the invention, the charger may comprise several, in particular three power modules. Through the use of several power modules, the charging power can be increased until an optimal charging behavior is achieved, which is even possible with the latest available charging devices. In one embodiment of the invention, the charger can have three power modules, so that the charging power of 3.6 kW can be tripled. The charging power can rise above 11 kW. By using several power modules, the charging power can thus be increased, while at the same time the efficiency and the power density can be improved. Through the use of several power modules, the flexibility of the charging device can also be ensured to allow different charging powers with the same charging device. The power modules can be designed, for example, as semiconductor modules, which can have a high clock frequency. As a result, the filter effort on the mains and the battery side can advantageously be reduced, so that the power density of the complete charger can be increased. The charger according to the invention can be formed by the use of power modules, in particular of semiconductor modules, simple and in particular compact.

Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass das Ladegerät mindestens ein herausnehmbares, insbesondere elektrisch und mechanisch vom Ladegerät entkoppelbares, Leistungsmodul aufweisen kann. Dadurch kann ermöglicht werden, dass zumindest ein Leistungsmodul an einem bestimmten Ort aufbewahrt werden kann, um das Laden der Batterie an diesem Ort zu erlauben, ohne die komplette Ladevorrichtung bzw. mehrere Ladevorrichtungen stets mit sich zu transportieren, wie beispielsweise bei Verwandten, auf der Arbeit oder dergleichen. Hierzu kann das herausnehmbare Leistungsmodul einfach aus dem Ladegerät entkoppelt werden und an dem gewünschten Ort aufbewahrt werden. Gleichzeitig ist es denkbar, dass die Ladevorrichtung zu Hause aufbewahrt werden kann, wobei nur das herausnehmbare Leistungsmodul mit sich geführt werden kann, um das Laden unterwegs zu ermöglichen. Furthermore, the invention can provide that the charger can have at least one removable, in particular electrically and mechanically decoupled from the charger, power module. This may allow at least one power module to be stored at a particular location to allow charging of the battery at that location without always carrying the entire loader or loaders, such as relatives, at work or similar. For this purpose, the removable power module can be easily decoupled from the charger and stored at the desired location. At the same time, it is conceivable that the loader can be stored at home, with only the removable power module can be carried with it to allow the loading on the go.

Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass das Ladegerät auf der Eingangsseite eine Wechselstrom-Schnittstelle (AC-Schnittstelle) zu einem Wechselstrom-Anschluss (AC-Anschluss) aufweisen kann. Die Grundform der Elektroladung für Kraftfahrzeuge ist Wechselstrom, deswegen kann das Ladegerät auf der Eingangsseite vorteilhafterweise eine passsende Schnittstelle zu vorhandenen Anschlüssen vorsehen. Denkbar ist jedoch, dass im Falle einer vorhandenen Gleichstrom-Anschlussstelle das erfindungsgemäße Ladegerät derart ausgestaltet sein kann, um das Laden mit Gleichstrom zu ermöglichen. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass das Leistungsmodul umgangen werden kann bzw. dass das Ladegerät den Gleichstrom direkt zur Anschlussstelle am Kraftfahrzeug leiten kann. Furthermore, the invention can provide that the charger on the input side a AC interface (AC interface) to an AC terminal (AC terminal) may have. The basic form of the electric charge for motor vehicles is alternating current, therefore, the charger on the input side can advantageously provide a matching interface to existing terminals. It is conceivable, however, that in the case of an existing DC connection point, the charger according to the invention may be designed so as to allow charging with direct current. For this purpose, it can be provided that the power module can be bypassed or that the charger can direct the direct current to the connection point on the motor vehicle.

Vorteilhafterweise kann gemäß der Erfindung das Ladegerät als ein dreiphasiges Ladegerät ausgebildet sein. Das Ladegerät kann daher vorteilhafterweise bessere und schnellere Ladeleistung erzielen als bekannte einphasige Ladegeräte. Die erhöhte Ladeleistung des erfindungsgemäßen Ladegerätes ermöglicht es vorteilhafterweise, die Batterie schnell zu laden. Das Ladegerät kann dabei vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die dreiphasige Netzspannung von Ladestationen bzw. Steckdosen in eine konstante Gleichspannung umzuwandeln. Zudem kann vorgesehen sein, dass das Ladegerät auf der Ausgangsseite einen Gleichspannungswandler aufweisen kann, um die umgewandelte Spannung an die Batteriespannung anzupassen. Sollte der Benutzer ein herausnehmbares Modul verwenden, so kann auf der Ausgangsseite des Leistungsmoduls ein DC/DC-Kabel benutzt werden, um geeignete Spannung zu erhalten. Auf der Eingangsseite sind dagegen keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich, da die Eingangsleistung mit der eines Haushaltsstaubsaugers vergleichbar ist. Daher kann das Leistungsmodul im Alleinansatz auf der Eingangsseite über ein Kaltgerätekabel an die Ladestation angeschlossen werden. Advantageously, according to the invention, the charger may be formed as a three-phase charger. The charger can therefore advantageously achieve better and faster charging power than known single-phase chargers. The increased charging power of the charger according to the invention advantageously makes it possible to charge the battery quickly. The charger can be advantageously designed to convert the three-phase mains voltage of charging stations or sockets in a constant DC voltage. In addition, it can be provided that the charger can have a DC-DC converter on the output side in order to adapt the converted voltage to the battery voltage. If the user uses a removable module, a DC / DC cable can be used on the output side of the power module to provide suitable voltage. On the entry side, on the other hand, no additional security measures are required as the input power is comparable to that of a household vacuum cleaner. Therefore, the power module can be connected to the charging station in the single approach on the input side via a cold device cable.

Vorteilhafterweise kann das Ladegerät auf der Ausgangsseite eine Gleichstrom-Schnittstelle (DC-Schnittstelle) zum Kraftfahrzeug, insbesondere zu einem fahrzeugseitigen Gleichstrom-Anschluss (DC-Anschluss) aufweisen. Da das Kraftfahrzeug bzw. die Batterie zum Laden Gleichstrom erfordert, kann das erfindungsgemäße Ladegerät vorteilhafterweise mit einer geeigneten DC-Schnittstelle ausgebildet sein. Im Falle, dass ein Leistungsmodul zum Laden der Batterie verwendet wird, kann ein DC/DC-Kabel verwendet werden, um eine DC-Schnittstelle zur Batterie zu schaffen. Das DC/DC-Kabel kann außerdem vorteilhafterweise dazu dienen, die durch das Leistungsmodul bereitgestellte Gleichspannung an die Spannung der Batterie anzupassen. Advantageously, the charger on the output side a DC interface (DC interface) to the motor vehicle, in particular to a vehicle-side DC connection (DC connection) have. Since the motor vehicle or the battery for charging requires direct current, the charger according to the invention can advantageously be formed with a suitable DC interface. In the event that a power module is used to charge the battery, a DC / DC cable can be used to provide a DC interface to the battery. The DC / DC cable may also advantageously serve to match the DC voltage provided by the power module to the voltage of the battery.

Erfindungsgemäß kann die Gleichstrom-Schnittstelle (DC-Schnittstelle) eine Power Line Communication (PLC) aufweisen. Somit kann die erfindungsgemäße Ladevorrichtung vorteilhafterweise zur Sprach- oder Datenübertragung benutzt werden, um eine Kommunikation mit der Ladestation zu ermöglichen. Dann kann die Ladestation erkennen, mit welcher Ladeleistung die Ladevorrichtung betrieben werden kann, um beispielsweise einen Strom geeigneter Stärke freizuschalten. According to the invention, the DC interface (DC interface) can have a power line communication (PLC). Thus, the charging device according to the invention can advantageously be used for voice or data transmission in order to enable communication with the charging station. Then, the charging station can recognize with which charging power the charging device can be operated, for example, to unlock a power of suitable strength.

Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Ladesystem für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges gelöst, welches mit einem externen Ladegerät zum Laden der Batterie ausgeführt ist, wobei das Ladegerät mindestens ein herausnehmbares, insbesondere ein elektrisch und mechanisch vom Ladegerät entkoppelbares, Leistungsmodul zum Umwandeln vom Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) aufweisen kann, und welches Ladesystem außerdem mit einem ersten Kabel zum Anschließen des Leistungsmoduls an einen Wechselstrom-Anschluss (AC-Anschluss), und einem zweiten Kabel zum Anschließen des Leistungsmoduls am Kraftfahrzeug, insbesondere am fahrzeugseitigen Gleichstrom-Anschluss (DC-Anschluss) ausgestaltet ist. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass im Kraftfahrzeug selbst auf das eingebaute stationäre Ladegerät verzichtet werden kann, was sich auf den Beschaffungskosten des Kraftfahrzeuges positiv auswirken kann, was ferner die Gewicht- und Bauraumminimierung bewirkt und eine erhöhte Ladeleistung ermöglicht. Das herausnehmbare Leistungsmodul sorgt dabei für eine höhere Flexibilität im Einsatz der Ladevorrichtung in unterschiedlichen Orten. Dadurch, dass das Kraftfahrzeug keine AC-Ladedose sowie keine Ladevorrichtung mit eingebautem AC/DC-Wandler mehr erfordert, wird der Aufbau des Kraftfahrzeuges selbst ebenfalls vereinfacht. Furthermore, the object of the invention is achieved by a charging system for a battery of a motor vehicle, in particular an electric or hybrid motor vehicle, which is designed with an external charger for charging the battery, the charger at least one removable, in particular electrically and mechanically decoupled from the charger , Power module for converting AC (AC) to DC (DC), and which charging system further comprising a first cable for connecting the power module to an AC (AC) terminal, and a second cable for connecting the power module to the motor vehicle , in particular on the vehicle-side DC connection (DC connection) is designed. The invention is based on the idea that can be dispensed with in the motor vehicle even on the built-in stationary charger, which can have a positive effect on the cost of the motor vehicle, which also causes the weight and space minimization and allows increased charging power. The removable power module ensures greater flexibility in the use of the charging device in different locations. Due to the fact that the motor vehicle no longer requires an AC charging socket or a charging device with a built-in AC / DC converter, the structure of the motor vehicle itself is likewise simplified.

Erfindungsgemäß kann im Rahmen des Ladesystems zusammen mit der Ladevorrichtung ein erstes und ein zweites Kabel bereitgestellt werden, um das herausnehmbare Leistungsmodul als eine separate Ladevorrichtung benutzen zu können. Dabei kann das erste Kabel als ein Kaltgerätekabel ausgebildet sein. Dies ist möglich, da auf der Eingangsseite keine höheren Ströme fließen, so dass das Leistungsmodul keine hohe Hitze entwickelt und nicht zusätzlich geschützt werden muss. Auf der Ausgangsseite kann das zweite Kabel als ein Gleichstromkabel ausgebildet sein. Dabei ist es denkbar, dass das Kabel als ein DC/DC-Kabel ausgebildet sein kann, um zusätzlich als ein Gleichstromwandler zu wirken und die umgewandelte Spannung auf dem Ausgang zur Batterie entsprechend zu erhöhen. According to the invention, a first and a second cable can be provided in the context of the charging system together with the charging device in order to be able to use the removable power module as a separate charging device. In this case, the first cable can be designed as a cold device cable. This is possible because no higher currents flow on the input side, so that the power module does not have to develop high heat and does not need to be additionally protected. On the output side, the second cable may be formed as a DC cable. It is conceivable that the cable may be formed as a DC / DC cable to additionally act as a DC-DC converter and to increase the converted voltage on the output to the battery accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Es zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment of the invention shown in the drawing. It shows:

1 eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung mit einem herausnehmbaren Leistungsmodul. 1 a charging device according to the invention with a removable power module.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung 1 im Einsatz im zusammengebauten Zustand (siehe oben), beispielsweise zu Hause und unterwegs im Einsatz (siehe unten). Wie es aus der 1 hervorgeht, ist die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 1 für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges 100, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges vorgeschlagen, die als eine Art Baukasten aufgebaut ist, so dass ein flexibler Einsatz der Vorrichtung an verschiedenen Orten und verschiedenen Lademöglichkeit geschaffen ist. Die Ladevorrichtung 1 ist dabei als ein externes Ladegerät 10 zum Laden der Batterie ausgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ladegerät 10 drei Leistungsmodule 11, 12 und 13, die zum Umwandeln vom Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) ausgelegt sind. Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass die Ladevorrichtung 1 als Ganzes aus dem Kraftfahrzeug 100 entfernt werden kann, so dass mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht werden können. Es können somit Kosten bei Anschaffen des Kraftfahrzeuges 100 eingespart werden, das Gewicht und Bauraum im Kraftfahrzeug 100 können dabei minimiert werden. Daneben kann eine bestmögliche Effizienz beim Aufladen der Batterie erzielt werden, da der Benutzer nicht mehr an die eingebaute Ladevorrichtung beschränkt ist, sondern stets die neueste Technologie auswählen kann. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 1 ist dabei als eine DC-Wallbox ausgeführt, wobei die Leistungsumwandlung AC/DC direkt in dem transportablen Ladegerät 10 erfolgt, das als AC/DC-Wandler agiert. The 1 shows a loading device according to the invention 1 in use in the assembled state (see above), for example, at home and on the road in use (see below). As it is from the 1 shows, is the charging device according to the invention 1 for a battery of a motor vehicle 100 , in particular an electric or hybrid motor vehicle proposed, which is constructed as a kind of kit, so that a flexible use of the device is created at different locations and different charging option. The loading device 1 is there as an external charger 10 to charge the battery. In the illustrated embodiment, the charger 10 three power modules 11 . 12 and 13 , which are designed to convert from alternating current (AC) to direct current (DC). The inventive idea is that the loading device 1 as a whole from the motor vehicle 100 can be removed so that several benefits can be achieved simultaneously. It can thus costs when buying the motor vehicle 100 can be saved, the weight and space in the vehicle 100 can be minimized. In addition, the best possible efficiency in charging the battery can be achieved because the user is no longer limited to the built-in charging device, but can always select the latest technology. The charging device according to the invention 1 is designed as a DC wallbox, with the power conversion AC / DC directly in the portable charger 10 takes place, which acts as an AC / DC converter.

Durch den Einsatz von mehreren Leistungsmodulen 11, 12, 13 kann das Ladeverhalten optimiert werden. Das Laden kann dabei schnell und mit einer hohen Leistungsdichte erfolgen. Der Wirkungsgrad kann hierbei von über 97% erreicht werden, so dass die Batterie in kürzester Zeit auf mehr als 80% aufgeladen werden kann. Jedes Leistungsmodul 11, 12, 13 kann erfindungsgemäß eine Ladeleistung von 3,6 kW aufnehmen, die an der herkömmlichen Ladestation verfügbar ist. Die gesamte Ladeleistung der Ladevorrichtung 1 kann dabei bis auf 11 kW steigen. Vorteilhafterweise können die Leistungsmodule 11, 12, 13 als Halbleitermodule ausgebildet sein, die eine hohe Taktfrequenz aufweisen und zum schnellen und effizienten Aufladen geeignet sind. Wie aus der 1 oben zu erkennen ist, ist das erfindungsgemäße Ladegerät 10 mit den eingebauten Leistungsmodulen 11, 12, 13 einfach und kompakt in einer Art portable Box ausgebildet. Through the use of multiple power modules 11 . 12 . 13 the charging behavior can be optimized. The charging can be done quickly and with a high power density. The efficiency can be achieved here by over 97%, so that the battery can be charged in a short time to more than 80%. Every power module 11 . 12 . 13 can according to the invention record a charging power of 3.6 kW, which is available at the conventional charging station. The total charging power of the charging device 1 can rise up to 11 kW. Advantageously, the power modules 11 . 12 . 13 be designed as semiconductor modules, which have a high clock frequency and are suitable for fast and efficient charging. Like from the 1 It can be seen above is the charger according to the invention 10 with the built-in power modules 11 . 12 . 13 simple and compact in a kind of portable box.

Wie die 1 unten zeigt, weist das Ladegerät 10 mindestens ein herausnehmbares Leistungsmodul 11 auf, welches elektrisch und mechanisch vom Ladegerät 10 entkoppelt werden kann, um als eine eigenständige Ladevorrichtung 1 zu dienen. Das Leistungsmodul 11 kann dabei an einem bestimmten Ort aufbewahrt werden, um das Laden der Batterie da zu ermöglichen, wo der Benutzer oft zu Besuch ist, beispielsweise bei den Verwandten oder auf der Arbeit. Dies ermöglicht, dass der Benutzer die komplette Ladevorrichtung 1 zu Hause lassen kann. Zudem ist es denkbar, dass der Benutzer nur das herausnehmbare Leistungsmodul mit sich führen kann, um die Batterie unterwegs laden zu können. Für diese Zwecke ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das herausnehmbare Leistungsmodul 11 aus dem Ladegerät 10 ausgebaut werden kann. As the 1 below shows, points the charger 10 at least one removable power module 11 on which is electrically and mechanically from the charger 10 can be decoupled to act as a stand-alone loader 1 to serve. The power module 11 can be stored in a specific location to allow charging of the battery where the user is often visiting, such as relatives or at work. This allows the user the complete charging device 1 can leave at home. In addition, it is conceivable that the user can only carry the removable power module with him in order to charge the battery while traveling. For these purposes, it is inventively provided that the removable power module 11 from the charger 10 can be expanded.

Wie in der 1 zu sehen ist, weist das erfindungsgemäße Ladegerät 10 auf der Eingangsseite eine Wechselstrom-Schnittstelle 20 zu einem Wechselstrom-Anschluss (AC-Anschluss) auf; da die bekannten Ladestationen und die Stromanschlüsse zu Hause gewöhnlich mit Wechselspannung beladen sind. Sollte jedoch eine Stromquelle mit einer Gleichspannung zur Verfügung stehen, so ist es ohne Weiteres denkbar, dass die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 1 und/oder das herausnehmbare Leistungsmodul 11 zudem als ein Gleichstromkabel funktionieren können, die ebenfalls als DC/DC-Wandler agieren können, um einen passende Spannung an die Batterie bereitzustellen. Hierzu können die Leistungsmodule 11, 12, 13 entweder umgangen werden oder derart ausgebildet sein, dass sie gleichwohl als DC/DC-Wandler agieren können. Like in the 1 can be seen, has the charger according to the invention 10 on the input side an AC interface 20 to an AC terminal (AC terminal) on; since the known charging stations and the power connections at home are usually loaded with AC voltage. However, should a current source with a DC voltage available, so it is readily conceivable that the charging device according to the invention 1 and / or the removable power module 11 can also function as a DC cable, which can also act as a DC / DC converter to provide a suitable voltage to the battery. For this purpose, the power modules 11 . 12 . 13 are either bypassed or designed so that they can act as a DC / DC converter nevertheless.

Wie weiterhin in der 1 zu sehen ist, ist das Ladegerät 10 als ein dreiphasiges Ladegerät L1, L2, L3 ausgebildet, was eine schnellere Ladeleistung ermöglicht als ein einphasiges Ladegerät. In der 1 ist außerdem gezeigt, dass das Ladegerät 10 am Ausgang die dreiphasige Netzspannung in eine konstante Gleichspannung für das Kraftfahrzeug 100 umwandelt. Das Ladegerät 10 kann hierzu auf der Ausgangsseite einen Gleichspannungswandler aufweisen, um die umgewandelte Spannung an die Batteriespannung HVDC anzupassen. As continues in the 1 you can see it is the charger 10 is designed as a three-phase charger L1, L2, L3, which allows a faster charging power than a single-phase charger. In the 1 is also shown that the charger 10 at the output the three-phase mains voltage in a constant DC voltage for the motor vehicle 100 transforms. The charger 10 For this purpose, it can have a DC-DC converter on the output side in order to adapt the converted voltage to the battery voltage HVDC.

Unten in der 1 ist gezeigt, wie der Benutzer das Leistungsmodul 11 separat von der sonstigen Ladevorrichtung 1 verwenden kann. Hierzu weist das erfindungsgemäße Ladesystem 1 zwei weitere Komponenten 21, 31 auf, um die Schnittstellen 20, 30 zur Ladestation und zur Batterie zu schaffen. Erfindungsgemäß kann auf der Ausgangsseite des Leistungsmoduls 11 ein DC/DC-Kabel 31 benutzt werden, um geeignete Spannung für die Batterie zu erhalten. Auf der Eingangsseite sind keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich, da die Eingangsleistung am Leistungsmodul 11 keinen hohen Strom erfordert. Deswegen kann auf der Eingangsseite ein herkömmliches Kaltgerätekabel 21 verwendet werden. Die Handhabung von zwei Kabeln 21, 31 ist für den Benutzer bekannt, beispielsweise durch Benutzen eines Laptops oder ähnlicher Geräte, und sollte den Benutzer nicht belasten. So kann der Benutzer an der Steckdose das Kaltgerätekabel 21 anschließen, welches zum Leistungsmodul 11 geführt werden kann, und an der Anschlussstelle 3 zum Kraftfahrzeug 100, die als ein Gleichstrom-Anschluss 3 ausgebildet sein kann, das DC/DC-Kabel 31 zwischen dem Leistungsmodul 11 und dem Kraftfahrzeug 100 schalten. Sowohl die komplette Ladevorrichtung 1 als auch das DC/DC-Kabel 31 können eine Power Line Communication (PLC) aufweisen, um für die Kommunikation mit der Ladestation zu sorgen. Down in the 1 is shown how the user the power module 11 separately from the other loading device 1 can use. For this purpose, the charging system according to the invention 1 two more components 21 . 31 on to the interfaces 20 . 30 to create the charging station and the battery. According to the invention, on the output side of the power module 11 a DC / DC cable 31 used to obtain suitable voltage for the battery. On the input side, no additional safety measures are required as the input power to the power module 11 does not require a high current. Therefore, on the input side, a conventional power cable 21 be used. The handling of two cables 21 . 31 is known to the user, for example by using a laptop or similar devices, and should not burden the user. So the user can plug in the power cord 21 connect, which to the power module 11 can be performed, and at the junction 3 to the motor vehicle 100 acting as a DC connection 3 can be formed, the DC / DC cable 31 between the power module 11 and the motor vehicle 100 turn. Both the complete loader 1 as well as the DC / DC cable 31 may have a power line communication (PLC) to provide communication with the charging station.

Die voranstehende Beschreibung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsform frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The foregoing description of the embodiment describes the present invention by way of example only. Of course, individual features of the embodiment can be combined freely with one another, without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Ladevorrichtung loader
3 3: Gleichstrom-Anschluss DC connector
10 10: Ladegerät charger
11 11: herausnehmbares Leistungsmodul removable power module
12 12: Leistungsmodul power module
13 13: Leistungsmodul power module
20 20: Wechselstrom-Schnittstelle AC interface
21 21: erstes Kabel first cable
30 30: Gleichstrom-Schnittstelle DC interface
31 31: zweites Kabel second cable
100 100: Kraftfahrzeug motor vehicle

Claims

Loading device ( 1 ) for a battery of a motor vehicle ( 100 ), in particular an electric or hybrid motor vehicle, with an external charger ( 10 ) for charging the battery, the charger ( 10 ) at least one power module ( 11 . 12 . 13 ) for converting alternating current (AC) to direct current (DC).

Loading device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the charger ( 10 ) several, in particular three, power modules ( 11 . 12 . 13 ) having.

Loading device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the charger ( 10 ) at least one removable, in particular electrically and mechanically from the charger ( 10 ) decoupled power module ( 11 ) having.

Loading device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) on the input side an AC interface ( 20 ) to an AC connection ( 2 ) having.

Loading device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) is a three-phase charger.

Loading device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) on the output side a DC interface ( 30 ) to the motor vehicle ( 100 ), in particular to a vehicle-side DC connection ( 3 ), having.

Loading device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the DC interface ( 30 ) has a power line communication (PLC).

Charging system for a battery of a motor vehicle, in particular an electric or hybrid motor vehicle, with an external charger ( 10 ) for charging the battery, the charger ( 10 ) at least removable, in particular an electrical and mechanical from the charger ( 10 ) decoupled power module ( 11 ) for converting AC (AC) to DC (DC), a first cable ( 21 ) for connecting the power module ( 11 ) to an AC connection ( 2 ), and a second cable ( 31 ) for connecting the power module ( 11 ) on the motor vehicle ( 100 ), in particular at the vehicle-side DC connection ( 3 ).

Charging system according to claim 8, characterized in that the first cable ( 21 ) is a cold device cable.

Charging system according to claim 8 or 9, characterized in that the second cable ( 31 ) is a DC cable, in particular a DC / DC cable, and that in particular the second cable ( 31 ) has a power line communication (PLC).