DE102016216565A1 - Charging cable for a vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Ladekabel (120) zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs (100) beschrieben. Das Ladekabel (120) umfasst eine Netz-seitige Schnittstelle (122) zur Kontaktierung einer Netz-Schnittstelle (112), an der elektrische Ladeleistung mit einer Netzspannung bereitgestellt wird. Außerdem umfasst das Ladekabel (120) Netz-seitige Leistungselektronik (322), die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Netzspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Leiterspannung zu wandeln, wobei die Leiterspannung höher ist als die Netzspannung. Das Ladekabel (120) umfasst weiter einen Leiter (123) zur Übertragung von elektrischer Ladeleistung mit der Leiterspannung, und Fahrzeug-seitige Leistungselektronik (321), die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Leiterspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Fahrzeugspannung zu wandeln, wobei die Leiterspannung höher ist als die Fahrzeugspannung. Des Weiteren umfasst das Ladekabel (120) eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle (121) zur Kontaktierung einer Lade-Schnittstelle (101) des Fahrzeugs (100) und zur Bereitstellung von elektrischer Ladeleistung mit der Fahrzeugspannung. A charging cable (120) for charging an energy storage device of a vehicle (100) is described. The charging cable (120) comprises a network-side interface (122) for contacting a network interface (112), is provided at the charging electric power with a mains voltage. In addition, the charging cable (120) includes power-side power electronics (322) arranged to convert electrical charging power to the grid voltage into electrical charging power having a line voltage, the line voltage being higher than the grid voltage. The charging cable (120) further includes a conductor (123) for transmitting charging electric power with the line voltage, and vehicle side power electronics (321) configured to convert charging electric power with the line voltage into charging electric power with a vehicle voltage Conductor voltage is higher than the vehicle voltage. Furthermore, the charging cable (120) comprises a vehicle-side interface (121) for contacting a charging interface (101) of the vehicle (100) and for providing electrical charging power with the vehicle voltage.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ladekabel zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ladesystem, das ein solches Ladekabel umfasst. The invention relates to a charging cable for charging an electrical energy storage device of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a charging system comprising such a charging cable.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb umfassen elektrische Energiespeicher (z.B. Batterien), die über eine Ladevorrichtung des Fahrzeugs an eine Ladestation und/oder an das Netz eines Energieversorgers angeschlossen und aufgeladen werden können. Zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher solcher Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge existieren verschiedene konduktive, d.h. kabelgebundene, Ladetechnologien. Bei dem sogenannten AC-Laden oder Wechselstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom (auch als DC-Strom bezeichnet) zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers erzeugt, im Fahrzeug. Auf einem Ladekabel zwischen Ladestation bzw. Netz des Energieversorgers und Fahrzeug wird ein AC-(Alternating Current) oder Wechselstrom übertragen. Bei dem sogenannten DC-Laden oder Gleichstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom zur Aufladung des elektrischen Speichers erzeugt, in der Ladestation. Auf dem Ladekabel wird somit ein DC-(Direct Current) oder Gleichstrom übertragen. Electric powered vehicles include electrical energy stores (e.g., batteries) that may be connected and charged via a charging device of the vehicle to a charging station and / or to the grid of a utility company. To charge the electrical energy stores of such electric and / or hybrid vehicles, there are various conductive, i. Wired, charging technologies. In the so-called AC charging or AC charging is the charger, which generates the DC power (also referred to as DC current) for charging the electrical energy storage in the vehicle. An AC (Alternating Current) or alternating current is transmitted on a charging cable between the charging station or mains of the power supplier and the vehicle. In the so-called DC charging or DC charging is the charger, which generates the DC power for charging the electrical storage, in the charging station. On the charging cable thus a DC (direct current) or DC power is transmitted.

Das Ladekabel der Ladestation wird typischerweise über ein Stecksystem mit dem Fahrzeug verbunden. Dabei können verschiedene (typischerweise standardisierte) Stecksysteme, z.B. auch eine Combo-Stecksystem ( Steckernorm: IEC 62196-3 ), verwendet werden. Ein Fahrzeug, welches ein Combo-Stecksystem aufweist, kann sowohl an einer AC- als auch an einer DC-Ladestation aufgeladen werden, wobei das Fahrzeug nur einen Fahrzeug-seitig verbauten Ladeanschluss (d.h. eine gemeinsame Ladedose oder eine Combo-Ladedose) aufweist. The charging cable of the charging station is typically connected to the vehicle via a plug-in system. Different (typically standardized) connector systems, eg a combo connector system ( Connector standard: IEC 62196-3 ), be used. A vehicle having a combo plug-in system can be charged both at an AC and at a DC charging station, wherein the vehicle has only one vehicle-side built-in charging connection (ie a common charging socket or a combo charging socket).

Im Fall von AC-Laden umfasst das Fahrzeug ein Ladegerät, das eingerichtet ist, einen (ggf. mehrphasigen) Wechselstrom in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs zu wandeln. Dabei ist möglicherweise in unterschiedlichen Ländern eine Anpassung an unterschiedliche Ladestandards erforderlich, was mit hohen Anpassungsaufwänden einhergeht. Des Weiteren steigen mit steigenden Ladeleistungen typischerweise die Anforderungen an das verwendete Ladekabel (insbesondere an den Querschnitt des Ladekabels), was zu erhöhten Kosten und reduziertem Komfort führt. In the case of AC charging, the vehicle includes a charger configured to convert a (possibly multi-phase) AC power to a DC power for charging the vehicle's energy storage. It may be necessary in different countries to adapt to different charging standards, which is associated with high adaptation costs. Furthermore, with increasing charging power, typically the requirements for the charging cable used (in particular the cross section of the charging cable) increase, which leads to increased costs and reduced comfort.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Ladekabel bereitzustellen, das ein flexibles und komfortables Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs ermöglicht. The present document deals with the technical problem of providing a charging cable that allows a flexible and comfortable charging of the energy storage of a vehicle.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben, z.B. eines BEV (Batterie Electric Vehicle) oder eines PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle). Das Fahrzeug umfasst dabei einen elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie. Die gespeicherte elektrische Energie kann für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs verwendet werden. Das Ladekabel kann ausgelegt sein, um eine Ladeleistung von 10kW, 20kW oder mehr zu übertragen. In one aspect, a charging cable for charging an energy storage device of a vehicle is described, e.g. a BEV (Battery Electric Vehicle) or a PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle). The vehicle includes an electrical energy storage for storing electrical energy. The stored electrical energy can be used for the operation of an electric drive motor of the vehicle. The charging cable can be designed to carry a charging power of 10kW, 20kW or more.

Das Ladekabel umfasst eine Netz-seitige Schnittstelle zur Kontaktierung mit einer Netz-Schnittstelle, an der elektrische Ladeleistung mit einer Netzspannung bereitgestellt wird. Die Netz-Schnittstelle kann z.B. einer Steckdose eines elektrischen Hausnetzes entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann die Netz-Schnittstelle an einer Ladestation zur Durchführung eines Ladevorgangs angeordnet sein. Die elektrische Ladeleistung an der Netz-Schnittstelle kann in Form eines Gleichstroms oder in Form eines ein- bzw. mehrphasigen Wechselstroms bereitgestellt werden. Die Netzspannung kann 400V oder weniger betragen. The charging cable comprises a network-side interface for contacting a network interface, is provided at the electrical charging power with a mains voltage. The network interface may e.g. correspond to a socket of an electrical house network. Alternatively or additionally, the network interface can be arranged at a charging station for carrying out a charging process. The electrical charging power at the mains interface can be provided in the form of a direct current or in the form of a single-phase or multi-phase alternating current. The mains voltage can be 400V or less.

Das Ladekabel umfasst weiter Netz-seitige Leistungselektronik, die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Netzspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Leiterspannung zu wandeln. Dabei ist die Leiterspannung höher als die Netzspannung. Die Netz-seitige Leistungselektronik kann somit einen Hochsetzsteller umfassen. Die Leiterspannung kann 500V, 800V oder mehr betragen. The charging cable further comprises power electronics on the power side, which is set up to convert electrical charging power with the mains voltage into electrical charging power with a conductor voltage. The conductor voltage is higher than the mains voltage. The network-side power electronics can thus comprise a boost converter. The line voltage can be 500V, 800V or more.

Außerdem umfasst das Ladekabel einen Leiter zur Übertragung von elektrischer Ladeleistung mit der Leiterspannung. Dabei umfasst der Leiter typischerweise mehrere (insbesondere zwei) elektrische Leitungen zur Übertragung der Ladeleistung. Durch die Verwendung einer relativ hohen Leiterspannung kann (bei gleichbleibender Ladeleistung) der Strom über die Leitungen des Leiters reduziert werden, so dass die Verwendung von Leitungen mit reduziertem Querschnitt ermöglicht wird. In addition, the charging cable includes a conductor for transmitting electrical charging power with the line voltage. In this case, the conductor typically comprises a plurality of (in particular two) electrical lines for transmitting the charging power. By using a relatively high line voltage, the current across the lines of the conductor can be reduced (while maintaining charging power), allowing the use of reduced cross-section lines.

Das Ladekabel umfasst weiter Fahrzeug-seitige Leistungselektronik, die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Leiterspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Fahrzeugspannung zu wandeln, wobei die Leiterspannung höher ist als die Fahrzeugspannung. Die Fahrzeugspannung kann z.B. 500V oder weniger betragen. The charging cable further comprises vehicle-side power electronics, which is set up to convert electrical charging power with the line voltage into electrical charging power with a vehicle voltage, the line voltage being higher than the vehicle voltage. The vehicle voltage may e.g. 500V or less.

Außerdem umfasst das Ladekabel eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle zur Kontaktierung mit einer Lade-Schnittstelle des Fahrzeugs und zur Bereitstellung von elektrischer Ladeleistung mit der Fahrzeugspannung. Der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs kann dann elektrisch leitend mit der Lade-Schnittstelle verbunden sein, so dass der Energiespeicher mit der an der Fahrzeug-seitigen Schnittstelle bereitgestellten elektrischen Ladeleistung geladen werden kann. In addition, the charging cable comprises a vehicle-side interface for contacting with a charging interface of the vehicle and for providing electrical charging power with the vehicle voltage. The electrical energy store of the vehicle can then be electrically conductively connected to the charging interface, so that the energy store can be charged with the electrical charging power provided at the vehicle-side interface.

Die Bereitstellung eines Ladekabels mit Leistungselektronik ermöglicht in flexibler Weise die Durchführung von Ladevorgängen nach unterschiedlichen Ladestandards (z.B. in unterschiedlichen Ländern). Des Weiteren kann durch die Leistungselektronik die Handhabung des Ladekabels vereinfacht werden. In Summe kann so der Komfort einer Ladevorgangs erhöht werden. The provision of a charging cable with power electronics flexibly allows charging to be performed according to different charging standards (e.g., in different countries). Furthermore, the handling of the charging cable can be simplified by the power electronics. In total, the comfort of a charging process can be increased.

Die Leistungselektronik kann insbesondere dazu verwendet werden, durch Verwendung von höheren Spannungen bei der Übertragung der Ladeleistung, das Gewicht des Ladekabels zu reduzieren und die Flexibilität des Ladekabels zu erhöhen. Beispielsweise sollte bei dreiphasigem AC-Laden (mit einer Sternspannung von 230V) mit einem Ladestrom von 32A und einer Ladeleistung von 22kW der Leiter eines Ladekabels drei Leitungen mit einem Querschnitt von mindestens 4mm2 umfassen. Andererseits kann bei Verwendung einer Leiterspannung von 900V die Ladeleistung von 22kW durch einen Gleichstrom mit 25A erbracht werden, so dass der Leiter nur zwei Leitungen mit einem Querschnitt von 2,5mm2 benötigt. Somit kann das Gewicht einer Ladekabels substantiell reduziert und die Flexibilität des Ladekabels substantiell erhöht werden. Dadurch kann wiederum der Komfort von Ladevorgängen erhöht werden. The power electronics can be used in particular to reduce the weight of the charging cable and to increase the flexibility of the charging cable by using higher voltages in the transmission of the charging power. For example, in three-phase AC charging (230V star) with a 32A charge current and a 22kW charging power, the lead of a charging cable should have three wires with a minimum cross section of 4mm 2 . On the other hand, when using a line voltage of 900V, the charging power of 22kW can be provided by 25A DC, so that the conductor requires only two lines with a cross section of 2.5mm 2 . Thus, the weight of a charging cable can be substantially reduced and the flexibility of the charging cable can be substantially increased. This in turn can increase the convenience of loading.

Die Netz-seitige Leistungselektronik kann einen AC/DC-Wandler bzw. Gleichrichter umfassen, der eingerichtet ist, einen an der Netz-seitigen Schnittstelle bereitgestellten ein- oder mehrphasigen Wechselstrom in einen Gleichstrom zur Übertragung über den Leiter zu wandeln. Insbesondere kann die Netz-seitige Leistungselektronik ein Ladegerät für AC-Laden umfassen. Das Ladegerät kann somit aus dem Fahrzeug heraus in das Ladekabel verlegt werden, so dass Bauraum und Gewicht des Fahrzeugs reduziert werden können. Des Weiteren wird so eine flexible Anpassung an unterschiedliche Ladestandards ermöglicht. Insbesondere kann die Netz-seitige Leistungselektronik einen Leistungsfaktorkorrekturfilter umfassen, der an unterschiedliche PFC(Power Factor Correction)-Anforderungen in unterschiedlichen Versorgungsnetzen angepasst werden kann. Beispielsweise kann das Ladekabel allein durch Austausch der Netz-seitigen Leistungselektronik (insbesondere allein durch Austausch des Leistungsfaktorkorrekturfilters) an unterschiedliche Ladestandards angepasst werden. The power electronics on the power side may comprise an AC / DC converter or rectifier which is set up to convert a single-phase or multi-phase alternating current provided at the network-side interface into a direct current for transmission via the conductor. In particular, the network-side power electronics may include a charger for AC charging. The charger can thus be moved out of the vehicle in the charging cable, so that space and weight of the vehicle can be reduced. Furthermore, this allows a flexible adaptation to different charging standards. In particular, the network-side power electronics may include a power factor correction filter that may be adapted to different PFC (Power Factor Correction) requirements in different utility networks. For example, the charging cable can be adapted to different charging standards solely by replacing the power electronics on the power side (in particular, by replacing the power factor correction filter alone).

Die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik kann einen Gleichspannungswandler bzw. DC/DC-Wandler umfassen, der eingerichtet ist, einen Gleichstrom mit der Leiterspannung in einem Gleichstrom mit der Fahrzeugspannung zu wandeln. Dabei kann die Fahrzeugspannung der Ladespannung entsprechen, die zum Laden des elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs erforderlich ist (z.B. zum vollständigen Laden des elektrischen Energiespeichers). The vehicle-side power electronics may include a DC-DC converter configured to convert a DC current to the DC voltage in a DC current with the vehicle voltage. In this case, the vehicle voltage may correspond to the charging voltage required for charging the electrical energy storage of the vehicle (for example, to fully charge the electric energy storage).

Die Netz-seitige Schnittstelle und die Netz-seitige Leistungselektronik können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein (z.B. in einem Gehäuse eines Netz-seitigen Steckers). Alternativ oder ergänzend können die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik und die Fahrzeug-seitige Schnittstelle in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein (z.B. in einem Gehäuse eines Fahrzeug-seitigen Steckers). So können die Handhabung des Ladekabels und damit der Komfort eines Ladevorgangs weiter verbessert werden. The network-side interface and the network-side power electronics may be arranged in a common housing (e.g., in a housing of a power-side connector). Alternatively or additionally, the vehicle-side power electronics and the vehicle-side interface may be disposed in a common housing (e.g., in a vehicle-side connector housing). Thus, the handling of the charging cable and thus the comfort of a charging process can be further improved.

Die Netz-seitige Schnittstelle kann einen Stecker umfassen, der mit einer Buchse der Netz-Schnittstelle ein Stecksystem bildet. Alternativ oder ergänzend kann die Fahrzeug-seitige Schnittstelle einen Stecker umfassen (z.B. gemäß der Steckernorm IEC 62196 ), der mit einer Buchse der Lade-Schnittstelle (insbesondere mit einer Ladedose) des Fahrzeugs ein Stecksystem bildet. The network-side interface may comprise a plug which forms a plug-in system with a socket of the network interface. Alternatively or additionally, the vehicle-side interface may include a connector (eg according to the Connector standard IEC 62196 ), which forms a plug-in system with a socket of the charging interface (in particular with a charging socket) of the vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Das Ladesystem umfasst eine Ladestation mit einer Netz-Schnittstelle, an der elektrische Ladeleistung mit einer Netzspannung bereitgestellt wird. Außerdem umfasst das Ladesystem ein in diesem Dokument beschriebenes Ladekabel. Dabei umfasst das Ladekabel ein Ladegerät für AC-Laden. Das Ladesystem umfasst außerdem ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, z.B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad) mit einer Lade-Schnittstelle (insbesondere mit einer Ladedose). Das Fahrzeug ist dabei nur für DC-Laden ausgebildet. Insbesondere umfasst das Fahrzeug kein Ladegerät für AC-Laden. According to a further aspect, a charging system for charging an energy storage device of a vehicle is described. The charging system comprises a charging station with a network interface, is provided at the electrical charging power with a mains voltage. In addition, the charging system includes a charging cable described in this document. The charging cable includes a charger for AC charging. The charging system also includes a vehicle (in particular, a road vehicle such as a passenger car, a truck, or a motorcycle) having a charging interface (in particular, a charging socket). The vehicle is designed only for DC charging. In particular, the vehicle does not include a charger for AC charging.

Die Ladestation kann eingerichtet sein, einen mehrphasigen Wechselstrom an der Netz-Schnittstelle bereitzustellen. Dieser kann durch die Netz-seitige Leistungselektronik in einen Gleichstrom gewandelt werden. Der Leiter des Ladekabels kann dann ggf. nur zwei Leitungen zur Übertragung der elektrischen Ladeleistung aufweisen. Es kann somit ein Ladekabel mit relativ geringem Gewicht und relativ hoher Flexibilität verwendet werden. The charging station may be configured to provide a polyphase AC power at the network interface. This can be converted into direct current by the power electronics on the power side. The head of the charging cable can then possibly have only two lines for transmitting the electrical charging power. Thus, a charging cable with relatively low weight and relatively high flexibility can be used.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. It should be understood that the devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the devices and systems described in this document can be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1 ein beispielhaftes Ladesystem für ein Fahrzeug; 1 an exemplary charging system for a vehicle;

2 eine beispielhafte Belegung von Pins oder Kontaktteilen einer Ladedose; und 2 an exemplary assignment of pins or contact parts of a charging socket; and

3 ein beispielhaftes Ladekabel. 3 an exemplary charging cable.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe einen flexiblen und komfortablen Ladevorgang für den Energiespeicher eines Fahrzeugs zu ermöglichen. 1 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladestation 110, einem Fahrzeug 100 und einem Ladekabel 120. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Speicher (nicht dargestellt), der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 (in diesem Dokument allgemeint als Fahrzeug-Schnittstelle bezeichnet) an der ein entsprechender (Fahrzeug-seitiger) Stecker 121 (in diesem Dokument allgemein als Schnittstelle bezeichnet) des Ladekabels angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 121 bilden ein Stecksystem, d.h. die Ladedose 101 und der Stecker 121 können eine Steckverbindung bilden. In entsprechender Weise kann das Ladekabel 120 einen (Netz-seitigen) Stecker 122 (in diesem Dokument allgemein als Schnittstelle bezeichnet) umfassen, der mit einer Buchse 112 der Ladestation 110 (in diesem Dokument allgemein als Netz-Schnittstelle bezeichnet) eine Steckverbindung bildet. As stated above, the present document deals with the technical task of enabling a flexible and comfortable charging process for the energy storage of a vehicle. 1 shows a block diagram of an exemplary charging system with a charging station 110 a vehicle 100 and a charging cable 120 , The vehicle 100 includes an electrical storage (not shown) that is supplied with electrical energy from the charging station 110 can be charged. The vehicle 100 includes a charging socket 101 (Generally referred to in this document as a vehicle interface) at the corresponding (vehicle-side) connector 121 (in this document generally referred to as interface) of the charging cable can be infected. The charging socket 101 and the plug 121 form a plug-in system, ie the charging socket 101 and the plug 121 can make a plug connection. In a similar way, the charging cable 120 a (network-side) connector 122 (commonly referred to as interface in this document) comprising a socket 112 the charging station 110 (referred to in this document generally as the network interface) forms a plug connection.

Es existieren verschiedene Steckervarianten gemäß der Steckernorm IEC 62196-3 : Combo 1, Combo 2, DC-Typ1, DC-Typ 2. Sowohl Combo-1 als auch Combo-2 sind über die gleiche Steckarchitektur mit dem Fahrzeug verbunden. Bei DC-Typ1 und DC-Typ 2 werden teilweise dieselben Pins (d.h. dieselben elektrischen Kontaktteile) des Stecksystems für AC– und DC– Laden verwendet. Insbesondere werden bei DC-Typ2 Stecksystemen die Kontaktteile für L2/ DC– und L3/ DC+ gemeinsam für AC-Laden und DC-Laden genutzt. There are different plug variants according to the Connector standard IEC 62196-3 : Combo 1, Combo 2, DC Type 1, DC Type 2 Both Combo 1 and Combo 2 are connected to the vehicle using the same connector architecture. DC type 1 and DC type 2 use partly the same pins (ie the same electrical contact parts) of the plug-in system for AC and DC charging. In particular, with DC-Type2 plug-in systems, the contact parts for L2 / DC and L3 / DC + are used in common for AC charging and DC charging.

2 zeigt eine beispielhafte Ladedose 101 mit einer Vielzahl von Kontaktteilen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207. Je nach Steckernorm und/oder je nach Ladetyp (d.h. DC-Laden oder AC-Laden) können die Kontaktteile eine andere Funktion aufweisen. Beispielsweise kann das Kontaktteil (auch als Pin bezeichnet) 202 für die Übertragung eines Pilot Signals verwendet werden. Das Kontaktteil 201 kann für die Übertragung eines Proxy Signals verwendet werden. Die Kontaktteile 201, 202 können auch als Kommunikations-Kontaktteile bezeichnet werden, da sie eingerichtet sind, Kommunikationssignale für eine Kommunikation zwischen der Ladestation 110 und dem Fahrzeug 100 in Bezug auf den Ladevorgang zu ermöglichen. Das Kontaktteil 205 kann für den N-Leiter eines AC-Stroms verwendet werden und das Kontaktteil 203 kann für eine erste Phase L1 des AC-Stroms verwendet werden. Das Kontaktteil 207 kann beim AC-Laden für eine zweite Phase L2 des AC-Stroms und beim DC-Laden für DC– (DC Minus) verwendet werden. In analoger Weise kann das Kontaktteil 206 beim AC-Laden für eine dritte Phase L3 des AC-Stroms und beim DC-Laden für DC+ (DC Plus) verwendet werden. Die Kontaktteile 203, 205, 206, 207 können als Leistungs-Kontaktteile bezeichnet werden, da sie eingerichtet sind, elektrischen Strom zum Laden des elektrischen Speichers des Fahrzeugs 100 zu übertragen. Das Kontaktteil 204 kann eine Verbindung zur Masse bereitstellen. Es sei darauf hingewiesen, dass die oben genannte Belegung der Kontaktteile einer Ladedose 101 beispielhaft ist, und andere Belegungen möglich sind. 2 shows an exemplary charging socket 101 with a variety of contact parts 201 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 207 , Depending on the connector standard and / or depending on the type of charge (ie DC charging or AC charging), the contact parts can have a different function. For example, the contact part (also referred to as pin) 202 be used for the transmission of a pilot signal. The contact part 201 can be used to transmit a proxy signal. The contact parts 201 . 202 may also be referred to as communication contact parts, since they are arranged communication signals for communication between the charging station 110 and the vehicle 100 in relation to the charging process. The contact part 205 can be used for the N-conductor of an AC current and the contact part 203 can be used for a first phase L1 of the AC current. The contact part 207 can be used in AC charging for a second phase L2 of the AC current and DC charging for DC (DC minus). In an analogous manner, the contact part 206 for AC charging for a third phase L3 of the AC current and DC charging for DC + (DC plus). The contact parts 203 . 205 . 206 . 207 may be referred to as power contact parts since they are arranged to supply electric power for charging the vehicle's electrical storage 100 transferred to. The contact part 204 can provide a connection to the earth. It should be noted that the above occupation of the contact parts of a charging socket 101 is exemplary, and other assignments are possible.

Das Fahrzeug 100 umfasst typischerweise ein Ladegerät, das eingerichtet ist, einen über das Ladekabel 120 bereitgestellten AC-Strom in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs 100 zu wandeln. Das Ladegerät muss dabei ggf. an unterschiedliche Ladestandards in unterschiedlichen Ländern angepasst werden, was mit einem hohen Aufwand verbunden ist. Des Weiteren nimmt das Ladegerät Bauraum im Fahrzeug 100 in Anspruch und führt zu einem erhöhten Gewicht des Fahrzeugs 100. The vehicle 100 typically includes a charger that is set up via the charging cable 120 provided AC power into a DC power to charge the energy storage of the vehicle 100 to change. The charger may need to be adapted to different charging standards in different countries, which is associated with a lot of effort. Furthermore, the charger takes up space in the vehicle 100 in use and leads to an increased weight of the vehicle 100 ,

3 zeigt ein Ladekabel 120 mit einer Netz-seitigen Leistungselektronik 322 und einer Fahrzeug-seitigen Leistungselektronik 321. Die Leistungselektronik 321, 322 kann dazu verwendet werden, einen an der Netz-seitigen Schnittstelle 122 bereitgestellten (ggf. mehrphasigen) Wechselstrom in einen Gleichstrom zu wandeln, der an der Fahrzeug-seitigen Schnittstelle 121 des Ladekabels 120 bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Netz-seitige Leistungselektronik 322 oder die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik 321 zu diesem Zweck einen AC/DC-Wandler bzw. Gleichrichter umfassen. Das Ladegerät zur Durchführung von AC-Laden kann somit aus einem Fahrzeug 100 in ein Ladekabel 120 verlegt werden. 3 shows a charging cable 120 with a network-side power electronics 322 and a vehicle-side power electronics 321 , The power electronics 321 . 322 can be used to connect to the network-side interface 122 provided (possibly multi-phase) alternating current to a direct current at the vehicle-side interface 121 of the charging cable 120 provided. For example, the network-side power electronics 322 or the vehicle-side power electronics 321 for this purpose comprise an AC / DC converter or rectifier. The charger for carrying AC charging can thus be from a vehicle 100 in a charging cable 120 be moved.

Insbesondere kann die Netz-seitige Leistungselektronik 322 einen Gleichrichter umfassen und die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik 321 kann einen DC/DC-Wandler umfassen. So kann am Netz-seitigen Ende des Leiters 123 des Ladekabels 120 aus einer Wechselspannung eine relativ hohe Gleichspannung (z.B. bis 1000V) generiert werden, um die elektrische Ladeleistung mit der relativ hohen Gleichspannung über den Leiter 123 zu übertragen. Die Spannung an dem Leiter 123 wird in diesem Dokument als Leiterspannung bezeichnet. Durch einen DC/DC-Wandler am Fahrzeug-seitigen Ende des Leiters 123 kann dann die Leiterspannung heruntergesetzt werden auf eine Fahrzeug-Spannung des Fahrzeugs 100 (z.B. auf 400V). Durch die Bereitstellung von derartiger Leistungselektronik 321, 322 an dem Ladekabel 120 kann auf ein AC-Ladegerät im Fahrzeug 100 verzichtet werden. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung einer relativ hohen Gleichspannung auf dem Leiter 123 des Ladekabels 120 die Verwendung eines Leiters 123, der Leitungen mit einem relativ geringen Querschnitt umfasst. Mit anderen Worden, der Querschnitt des Leiters 123 des Ladekabels 120 kann (bei unveränderter Ladeleistung) reduziert werden. Das Ladekabel 120 wird dadurch leichter, dünner und flexibler, was insbesondere bei relativ langen Ladekabeln 120 von Vorteil ist. In particular, the network-side power electronics 322 include a rectifier and the vehicle-side power electronics 321 may include a DC / DC converter. So can at the network-side end of the conductor 123 of the charging cable 120 From a AC voltage, a relatively high DC voltage (eg up to 1000V) are generated to the electrical charging power with the relatively high DC voltage across the conductor 123 transferred to. The voltage on the conductor 123 is referred to in this document as a conductor voltage. Through a DC / DC converter at the vehicle end of the conductor 123 then the line voltage can be lowered to a vehicle voltage of the vehicle 100 (eg on 400V). By providing such power electronics 321 . 322 on the charging cable 120 Can be on an AC charger in the vehicle 100 be waived. Furthermore, the use of a relatively high DC voltage on the conductor allows 123 of the charging cable 120 the use of a conductor 123 which comprises lines with a relatively small cross-section. With others, the cross section of the conductor 123 of the charging cable 120 can be reduced (with unchanged charging power). The charging cable 120 This makes it lighter, thinner and more flexible, especially with relatively long charging cables 120 is beneficial.

Das Ladekabel 120 kann in effizienter Weise an die Anforderungen bzw. Standards in unterschiedlichen Ländern angepasst werden. Insbesondere kann allein durch Austausch der Netz-seitigen Leistungselektronik 322 eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen bzw. Standards erfolgen (z.B. mit Hinblick auf PFC (Power Factor Correction, Leistungsfaktorkorrektur) Anforderungen). The charging cable 120 can be adapted efficiently to the requirements or standards in different countries. In particular, can only by replacing the power-side power electronics 322 an adaptation to different requirements or standards (eg with regard to PFC (Power Factor Correction) requirements).

Die Leistungselektronik 321, 322 kann in die jeweiligen Stecker 121, 122 verbaut sein. Mit anderen Worten, die Leistungselektronik 321, 322 und die Stecker 121, 122 können jeweils ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. So wird die Handhabung des Ladekabels 120 weiter vereinfacht. The power electronics 321 . 322 can in the respective plug 121 . 122 be installed. In other words, the power electronics 321 . 322 and the plugs 121 . 122 can each have a common housing. This is how the handling of the charging cable 120 further simplified.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen. The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed devices and systems.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Steckernorm: IEC 62196-3 [0003] Connector standard: IEC 62196-3 [0003]
  • Steckernorm IEC 62196 [0018] Connector standard IEC 62196 [0018]
  • Steckernorm IEC 62196-3 [0027] Connector standard IEC 62196-3 [0027]

Claims (10)

Ladekabel (120) zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs (100), wobei das Ladekabel (120) umfasst, – eine Netz-seitige Schnittstelle (122) zur Kontaktierung einer Netz-Schnittstelle (112), an der elektrische Ladeleistung mit einer Netzspannung bereitgestellt wird; – Netz-seitige Leistungselektronik (322), die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Netzspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Leiterspannung zu wandeln, wobei die Leiterspannung höher ist als die Netzspannung; – einen Leiter (123) zur Übertragung von elektrischer Ladeleistung mit der Leiterspannung; – Fahrzeug-seitige Leistungselektronik (321), die eingerichtet ist, elektrische Ladeleistung mit der Leiterspannung in elektrische Ladeleistung mit einer Fahrzeugspannung zu wandeln, wobei die Leiterspannung höher ist als die Fahrzeugspannung; und – eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle (121) zur Kontaktierung einer Lade-Schnittstelle (101) des Fahrzeugs (100) und zur Bereitstellung von elektrischer Ladeleistung mit der Fahrzeugspannung. Charging cable ( 120 ) for charging an energy storage device of a vehicle ( 100 ), whereby the charging cable ( 120 ), - a network-side interface ( 122 ) for contacting a network interface ( 112 ), is provided at the electrical charging power with a mains voltage; - Network-side power electronics ( 322 ) arranged to convert charging electric power with the grid voltage into charging electric power having a conducting voltage, the conducting voltage being higher than the grid voltage; - a ladder ( 123 ) for transmitting electrical charging power with the line voltage; - Vehicle-side power electronics ( 321 ) configured to convert charging electric power with the line voltage into charging electric power with a vehicle voltage, the line voltage being higher than the vehicle voltage; and a vehicle-side interface ( 121 ) for contacting a charging interface ( 101 ) of the vehicle ( 100 ) and to provide electrical charging power with the vehicle voltage. Ladekabel (120) gemäß Anspruch 1, wobei die Netz-seitige Leistungselektronik (322) einen AC/DC-Wandler umfasst, der eingerichtet ist, einen an der Netz-seitigen Schnittstelle (122) bereitgestellten ein- oder mehrphasigen Wechselstrom in einen Gleichstrom zur Übertragung über den Leiter (123) zu wandeln. Charging cable ( 120 ) according to claim 1, wherein the network-side power electronics ( 322 ) comprises an AC / DC converter arranged to connect a network interface ( 122 ) provided single or multi-phase alternating current into a direct current for transmission via the conductor ( 123 ) to transform. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Netz-seitige Schnittstelle (122) und die Netz-seitige Leistungselektronik (322) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind; und/oder – die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik (321) und die Fahrzeug-seitige Schnittstelle (121) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein - the network-side interface ( 122 ) and the network-side power electronics ( 322 ) are arranged in a common housing; and / or - the vehicle-side power electronics ( 321 ) and the vehicle-side interface ( 121 ) are arranged in a common housing. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Netz-seitige Leistungselektronik (322) einen Leistungsfaktorkorrekturfilter umfasst. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the network-side power electronics ( 322 ) comprises a power factor correction filter. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeug-seitige Leistungselektronik (321) einen Gleichspannungswandler umfasst, der eingerichtet ist, einen Gleichstrom mit der Leiterspannung in einem Gleichstrom mit der Fahrzeugspannung zu wandeln. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the vehicle-side power electronics ( 321 ) comprises a DC-DC converter configured to convert a DC current with the DC voltage in a DC current with the vehicle voltage. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Netzspannung 400V oder weniger ist; – die Leiterspannung 500V, 800V oder mehr ist; und/oder – die Fahrzeugspannung 500V oder weniger ist. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein - the mains voltage is 400V or less; - the conductor voltage is 500V, 800V or more; and / or - the vehicle voltage is 500V or less. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ladekabel (120) eingerichtet ist, eine Ladeleistung von 10kW, 20kW oder mehr zu übertragen. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the charging cable ( 120 ) is adapted to transmit a charging power of 10kW, 20kW or more. Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Netz-seitige Schnittstelle (122) einen Stecker umfasst, der mit einer Buchse der Netz-Schnittstelle (112) ein Stecksystem bildet; und/oder – die Fahrzeug-seitige Schnittstelle (121) einen Stecker umfasst, der mit einer Buchse der Lade-Schnittstelle (101) ein Stecksystem bildet. Charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein - the network-side interface ( 122 ) comprises a plug which is connected to a socket of the network interface ( 112 ) forms a plug-in system; and / or the vehicle-side interface ( 121 ) comprises a plug which is connected to a socket of the charging interface ( 101 ) forms a plug-in system. Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs (100), wobei das Ladesystem umfasst, – eine Ladestation (110) mit einer Netz-Schnittstelle (112), an der elektrische Ladeleistung mit einer Netzspannung bereitgestellt wird; – ein Ladekabel (120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei das Ladekabel (120) ein Ladegerät für AC-Laden umfasst; und – ein Fahrzeug (100) mit einer Lade-Schnittstelle (101); wobei das Fahrzeug (120) nur für DC-Laden ausgebildet ist. Charging system for charging an energy storage device of a vehicle ( 100 ), the charging system comprising, - a charging station ( 110 ) with a network interface ( 112 ), is provided at the electrical charging power with a mains voltage; - a charging cable ( 120 ) according to one of the preceding claims; the charging cable ( 120 ) includes a charger for AC charging; and a vehicle ( 100 ) with a charging interface ( 101 ); the vehicle ( 120 ) is designed only for DC charging. Ladesystem gemäß Anspruch 9, wobei – die Ladestation (110) eingerichtet ist, einen mehrphasigen Wechselstrom an der Netz-Schnittstelle (112) bereitzustellen; und – der Leiter (123) des Ladekabels (120) nur zwei Leitungen zur Übertragung der elektrischen Ladeleistung umfasst. Charging system according to claim 9, wherein - the charging station ( 110 ) is set up a multiphase AC at the network interface ( 112 ) to provide; and - the leader ( 123 ) of the charging cable ( 120 ) comprises only two lines for transmitting the electrical charging power.
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