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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation für wenigstens ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb, wobei die Ladestation zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers des Fahrzeugs ausgeführt ist, umfassend eine elektrische Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung, und eine elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung mit dem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs.
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Derartige Ladestationen werden verwendet, um elektrische Energiespeicher von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben mit Hochvolt-Gleichspannungen und - Gleichströmen zu laden, so dass große elektrische Leistungen zum Schnellladen von solchen Fahrzeugen bereitgestellt werden. Die Fahrzeuge können rein elektrisch angetrieben werden, als sogenannte Elektrofahrzeuge, oder neben dem elektrischen Antrieb einen weiteren Antrieb, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor aufweisen. Letztere Fahrzeuge werden üblicherweise als Hybridfahrzeuge bezeichnet.
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Das Schnellladen betrifft damit einen wieder aufladbaren elektrischen Hochvolt-Energiespeicher zum Antrieb des Fahrzeugs. Der Energiespeicher, üblicherweise auch als Antriebsbatterie oder Hochvolt-Batterie bezeichnet, umfasst eine Mehrzahl einzelner Speicherzellen, die parallel und/oder in Reihe verschaltet sind, um benötigte Hochvolt-Gleichspannungen und Gleichströme zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Daneben sind die Fahrzeuge üblicherweise mit einem Niederspannungs-Bordnetz ausgeführt, wie es in heutzutage üblichen Fahrzeugen verwendet wird. Das Bordnetz basiert bei Personenfahrzeugen meist auf einer Versorgungsspannung von 12 Volt. Das Niederspannungs-Bordnetz dient zur Versorgung von allen anderen Verbrauchern im Fahrzeug. Das Niederspannungs-Bordnetz umfasst daher meist einen separaten Energiespeicher, der typischerweise als Niederspannungs-Bordnetzbatterie bezeichnet wird.
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Damit die Schnellladung des Hochvolt-Energiespeichers durchgeführt werden kann, muss das Niederspannungs-Bordnetz inklusive der darin verwendeten Niederspannungs-Bordnetzbatterie funktionstüchtig sein. Dies ist erforderlich, um eine Kommunikation des Fahrzeugs mit der Ladestation zu ermöglichen. Diese Kommunikation ist Voraussetzung, um einen Ladevorgang des Hochvolt-Energiespeichers an der Ladestation zu starten. Darüber hinaus müssen in dem Fahrzeug verwendete Fahrzeugschütze, welche einen hohen Einschaltstrom brauchen, mit Energie aus dem Niederspannungs-Bordnetz geschaltet werden. Die Fahrzeugschütze sind als Sicherheitsvorrichtung dem elektrischen wieder aufladbaren elektrischen Hochvolt-Energiespeicher vorgeschaltet, so dass das Fahrzeug, genauer der wieder aufladbare elektrische Hochvolt-Energiespeicher, erst nach Betätigung der Schütze über die Ladestation geladen werden kann.
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Um eine Ladeinitialisierung durchzuführen und die Fahrzeugschütze einzuschalten wird also eine minimale Energiemenge benötigt, die aus dem Niederspannungs-Bordnetz entnehmbar sein muss. Die Energie muss also über die Niederspannungs-Bordnetzbatterie bereitgestellt werden und daher noch darin gespeichert sein. Daher kann eine Entladung der Niederspannungs-Bordnetzbatterie dazu führen, dass der wieder aufladbare elektrische Hochvolt-Energiespeicher beim Verbinden mit der Ladestation nicht geladen werden kann.
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Ein Entladen der Niederspannungs-Bordnetzbatterie kann beispielsweise passieren, wenn das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum nicht verwendet wird, da aktuelle Fahrzeuge bei Nichtbenutzung in einem Bereitschaftsmodus betrieben werden, beispielsweise um eine Betätigung einer Entriegelung des Fahrzeugs über eine Fernbedienung zu erkennen. Auch kann eine Entladung der Niederspannungs-Bordnetzbatterie leicht vorkommen, wenn beispielsweise eine Fahrzeugbeleuchtung oder andere elektrische Verbraucher für längere Zeit angelassen werden, beabsichtigt oder unbeabsichtigt.
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Zwar kann die Niederspannungs-Bordnetzbatterie bei fortschreitender Entladung über den Hochvolt-Energiespeicher nachgeladen werden. Erreicht aber auch der Hochvolt-Energiespeicher seine untere Ladegrenze, oder kann die Niederspannungs-Bordnetzbatterie beispielsweise aus thermischen Gründen nicht nachladen, so wird die Niederspannungs-Bordnetzbatterie so vollständig entladen, dass auch bei beispielsweise geänderten thermischen Bedingungen ein Nachladen aus dem Hochvolt-Energiespeicher nicht mehr möglich ist. Dann sind weder ein Starten noch ein Laden des Fahrzeugs möglich.
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Eine Aufladung der Niederspannungs-Bordnetzbatterie kann in diesem Fall nur durch externe Batterieladegeräte vorgenommen werden. Diese Batterieladegeräte sind allerdings nicht immer in unmittelbarer Reichweite oder verfügbar. Alternativ kann auch ein Austausch der Niederspannungs-Bordnetzbatterie vorgenommen werden, um das Fahrzeug wieder einsatzbereit zu machen. Dies kann allerdings bei aktuellen Fahrzeugen problematisch sein, da das Bordnetz durch den Austausch kurzzeitig vollständig deaktiviert wird. Dies kann teilweise eine Aktivierung von Fahrzeugkomponenten erfordern, was aufwendig und kompliziert ist.
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Zwar sind Ladestecker für Ladestationen bekannt, die neben Hochspannung auch eine Niederspannung zum Betrieb des Niederspannungs-Bordnetzes bereitstellen. Aus den oben genannten Gründen ist dies jedoch nur möglich, wenn die Niederspannungs-Bordnetzbatterie genügend Energie enthält, um eine Versorgung über den Ladestecker zu beginnen. Im Fall einer zu weitgehenden Entladung der Niederspannungs-Bordnetzbatterie kann auch die Niederspannung über den Ladestecker nicht helfen, um den Ladevorgang des Fahrzeugs zu beginnen.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 10 2015 006 205 A1 eine Ladeanordnung zum Laden einer Hochvolt-Batterie für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Ladeanordnung weist einen ersten Anschluss zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen ersten Energiequelle auf sowie eine erste Koppeleinrichtung. Der erste Anschluss ist über die erste Koppeleinrichtung mit der Hochvolt-Batterie zum Laden der Hochvolt-Batterie koppelbar. Weiterhin weist die Ladeanordnung einen zweiten Anschluss zum Koppeln mit einer kraftfahrzeugexternen zweiten Energiequelle auf, der zum kraftfahrzeugexternen Versorgen einer elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs über eine zweite, von der ersten verschiedenen Koppeleinrichtung der Ladeanordnung mit der elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs koppelbar ist.
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Weiterhin ist aus der
US 9 505 318 B2 ein Elektrofahrzeug-Ladesystem bekannt. Das Elektrofahrzeug-Ladesystem umfasst ein oder mehrere Systemleistungs- und Steuerungsmodule (SPCM) und Fahrzeugladestationen (VCS). Der SPCM Strom wird von einer Stromquelle zum VCS verteilt, und die VCS verteilt die Leistung an ein oder mehrere Elektrofahrzeuge. Ein weiteres Elektrofahrzeug-Ladesystem umfasst ein SPCM, ein VCS, ein Flottenmanagementsystem (FMS) zur Überwachung und Steuerung des Ladesystems sowie ein Kommunikationsnetz für den Austausch von Informationen. Ein System zum Verwalten mehrerer Elektrofahrzeuge umfasst ein Steckmodul, das konfiguriert ist, um Informationen von einem On-Board-Diagnosesystem von mindestens einem der Vielzahl von Elektrofahrzeugen, einer Verwaltungssoftware, einem Kommunikationsnetzwerk und einer intelligenten Vorrichtung zu sammeln und zu speichern. Eine Software-Anwendung dient zur Anzeige von Systeminformationen.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb der oben genannten Art anzugeben, die ein Laden des Fahrzeugs auch bei einem Ausfall des Niederspannungs-Bordnetzes bzw. bei einer Tiefentladung auf einfache Weise ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit eine Ladestation für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb angegeben, wobei die Ladestation zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers des Fahrzeugs ausgeführt ist, umfassend eine elektrische Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung, und eine elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung mit dem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs, wobei die Ladestation eine elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung und ein separates Niedervolt-Anschlussterminal zur Verbindung mit einem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs aufweist, wobei das Niedervolt-Bordnetz über das Niedervolt-Anschlussterminal unabhängig von der Hochvolt-Verbindungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, mit der Ladestation unabhängig von der Hochvolt-Verbindungseinrichtung zusätzlich Niederspannung bereitzustellen, mit der das Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs betrieben werden kann, oder mit der die Niederspannungs-Bordnetzbatterie geladen werden kann. Wenn die Niederspannungs-Bordnetzbatterie einen ausreichenden Ladezustand aufweist, kann darüber das Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs betrieben werden. Das Laden der Niederspannungs-Bordnetzbatterie wird damit unmittelbar an der Ladestation und durch die Ladestation ermöglicht. Somit kann auch bei einem Fahrzeug mit tiefentladener Niederspannungs-Bordnetzbatterie dessen Hochvolt-Energiespeicher an der Ladestation geladen werden. Ebenfalls wird erreicht, dass sich das Fahrzeug wieder starten lässt, auch wenn die Niederspannungs-Bordnetzbatterie entladen und/oder defekt ist, indem das Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs soweit aktiviert wird, dass das Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs über einen fahrzeuginternen DC/DC-Wandler aus dem Hochvolt-Energiespeicher versorgt werden kann. Dadurch kann zum Beispiel ein Weiterfahren mit dem Fahrzeug bis zu einer nahegelegenen Werkstatt ermöglicht werden.
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Die Verbindung von der Ladestation mit dem Niedervolt-Bordnetz erfolgt also unmittelbar über das Niedervolt-Anschlussterminal. Dies kann nach der Art einer heute bei Verbrennungsmotoren bekannten Starthilfe geschehen, bei der eine eigene Niederspannungs-Bordnetzbatterie mit einer extern bereitgestellten Niederspannung überbrückt wird. Die elektrische Energie wird dabei vorzugsweise ohne eine vorherige Kommunikation oder eine Art „Handshake“ zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation bereitgestellt.
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Die elektrische Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung betrifft eine Bereitstellungseinrichtung für elektrische Energie zum Laden bzw. Schnellladen des Hochvolt-Energiespeichers des Fahrzeugs. Die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung ist üblicherweise ausgeführt, eine Ladespannung von mehreren hundert Volt und einen ebenfalls großen Ladestrom bereitzustellen. Die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung stellt typischerweise eine Gleichspannung bereit.
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Die elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung kann als Verbindungskabel mit einem normgemäßen Verbindungsstecker zum Verbinden der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung mit dem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs ausgeführt sein. Alternativ kann die elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung beispielsweise als Ladebuchse ausgeführt sein, um ein entsprechendes Kabel des Fahrzeugs damit zu verbinden, oder um ein separates Kabel zwischen dem Fahrzeug und der Hochvolt-Verbindungseinrichtung zu verbinden.
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Die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung betrifft eine Bereitstellungseinrichtung für elektrische Energie zum Versorgen des Niedervolt-Bordnetzes des Fahrzeugs. Die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung ist üblicherweise ausgeführt, eine Ladespannung von weniger als 60 Volt bereitzustellen. Die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung stellt typischerweise eine Gleichspannung bereit.
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Das Niedervolt-Anschlussterminal ist zur Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs ausgeführt und unabhängig von der Hochvolt-Verbindungseinrichtung. Das Anschlussterminal kann unterschiedlich ausgeführt sein, um eine Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs herzustellen. Dabei ist unter anderem die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung einer Gleichspannung mit 12V, 24V und/oder 48V ausgeführt. Entsprechende Niederspannungen finden für verschiedene Fahrzeuge Verwendung, so dass diese Fahrzeuge ihr Niedervolt-Bordnetz mit dem Niedervolt-Anschlussterminal verbinden können. Vorzugsweise ist die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung zur alternativen oder gleichzeitigen Bereitstellung von mehreren der genannten Gleichspannungen ausgeführt. Entsprechend kann das Niedervolt-Anschlussterminal beispielsweise mit elektrischen Kontakten oder Klemmen zur gleichzeitigen Bereitstellung mehrerer Gleichspannungen ausgeführt sein. Alternativ kann die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung zwischen den Gleichspannungen umschaltbar sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Niedervolt-Anschlussterminal elektrische Kontakte zur Kontaktierung mit elektrischen Klemmen zur Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs auf. Die Kontakte ermöglichen eine universelle Kontaktierung mit verschiedenen elektrischen Klemmen. Kontakte und Klemmen sind als solche im Stand der Technik bekannt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung einen elektrischen Spannungswandler auf, der mit der elektrischen Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung elektrisch verbunden ist, wobei die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung ausgeführt ist, das Niedervolt-Anschlussterminal über den elektrischen Spannungswandler mit elektrischer Energie von der elektrischen Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung zu versorgen. Die elektrische Energie wird somit an dem Niedervolt-Anschlussterminal bereitgestellt, indem sie von der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung versorgt wird. Damit benötigt die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung keinen eigenen Anschluss an eine externe elektrische Energieversorgung, was eine Installation der Ladestation erleichtert. Der Spannungswandler ist dabei als Abwärtswandler ausgeführt, der die Hochspannung der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung in Niederspannung wandelt. Der Spannungswandler kann unmittelbar die an dem Niedervolt-Anschlussterminal bereitgestellte Niederspannung bereitstellen, oder eine Zwischenspannung, die weiter gewandelt wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladestation einen Transformator auf, die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung ist über den Transformator mit einer Wechselspannungsquelle verbunden, und der Transformator ist ausgeführt, eine Spannung der Wechselspannungsquelle auf eine geeignete Niederspannung zu transformieren, um über die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung eine Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals durchzuführen.
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Damit kann die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung unabhängig von der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung betrieben werden, beispielsweise auch im Falle eines Fehlers der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung. Prinzipiell kann die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung auch an eine separate Wechselspannungsquelle angeschlossen werden. Vorzugsweise umfasst die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung einen Gleichrichter, um die Wechselspannung der Wechselspannungsquelle in eine Gleichspannung zur Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals zu wandeln. Prinzipiell kann der Transformator auch durch einen elektronischen Spannungswandler ersetzt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladestation eine Steuerungseinrichtung auf, die ausgeführt ist, die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie über die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung zu steuern. Die Steuerungseinrichtung ermöglicht eine gezielte Steuerung der Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals, beispielsweise mit einer gleichbleibenden Niederspannung. Auch kann die Steuerungseinrichtung geeignet sein, eine Ansteuerung mit einer Ladekurve zum Laden der Niedervolt-Bordnetzbatterie durchzuführen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladestation eine Messvorrichtung zur Erfassung einer mit dem Niedervolt-Anschlussterminal verbundenen externen Spannung auf, und die Steuerungseinrichtung ist ausgeführt, die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie abhängig von der erfassten externen Spannung zu steuern bzw. zu regeln. Es kann somit beispielsweise eine automatische Anpassung der Niederspannung an dem Niedervolt-Anschlussterminal erfolgen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung ausgeführt, abhängig von der erfassten externen Spannung eine Polung des mit dem Niedervolt-Anschlussterminal verbundenen Niedervolt-Bordnetz zu erfassen, und die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie abhängig von der erfassten Polung zu steuern. So kann die Polung vorzugsweise vor einem Start der Versorgung über das Niedervolt-Anschlussterminal überprüft werden, um mögliche Schäden durch die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie zu verhindern. Dazu wird die Polung über ein Vorzeichen der an dem Niedervolt-Anschlussterminal anliegenden Spannung erfasst. Dabei ist eine Restspannung des Niedervolt-Bordnetzes, die auch bei einer stark entladenen Niederspannungs-Bordnetzbatterie erkennbar ist, ausreichend, um die Polung zu erkennen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung ausgeführt, abhängig von der erfassten externen Spannung eine korrekte Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz zu erfassen, und die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie abhängig von der korrekten Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz zu steuern bzw. zu regeln. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass überhaupt ein Niederspannungs-Bordnetz mit dem Niedervolt-Anschlussterminal verbunden ist. Auch kann zum Schutz vor Missbrauch eine vorliegende Restspannung der Niederspannungs-Bordnetzbatterie vorausgesetzt werden. Dabei kann die Restspannung gering sein. Bei einer Erfassung einer Spannung an dem Niedervolt-Anschlussterminal, die untypisch für ein Niedervolt-Bordnetz bzw. eine Niederspannungs-Bordnetzbatterie ist, kann die Steuerungseinrichtung die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie verhindern bzw. stoppen. Natürlich kann nach entsprechender Eingabe eines Benutzers die Versorgung mit elektrischer Energie dennoch vorgesehen sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ladestation eine Bedieneinrichtung auf, und die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie ist über die Bedieneinrichtung aktivierbar und gegebenenfalls konfigurierbar. Über die Bedieneinrichtung kann beispielsweise die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals mit elektrischer Energie mit einer gewünschten Niederspannung konfiguriert und danach gestartet werden. Außerdem kann eine Identifikation des Fahrzeugs oder eines Fahrers des Fahrzeugs durchgeführt werden. Außerdem kann über die Bedieneinrichtung eine Anleitung zur Nutzung des Niedervolt-Anschlussterminals bereitgestellt werden. Die Bedieneinrichtung kann einfach gehalten sein, und beispielsweise einen Auswahlknopf oder Auswahlschalter für eine gewünschte Niederspannung und einen Startknopf umfassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung einer Ladestation gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform mit einem damit verbundenen Fahrzeug.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ladestation 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. Die Ladestation 10 ist mit einem Fahrzeug 12 verbunden.
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Das Fahrzeug 12 umfasst einen elektrischen Antrieb, der aus einem internen, wieder aufladbaren elektrischen Hochvolt-Energiespeicher gespeist wird. Der Hochvolt-Energiespeicher umfasst eine Mehrzahl einzelner Speicherzellen, die parallel und in Reihe verschaltet sind, um benötigte Hochvolt-Gleichspannungen von mehreren hundert Volt und einen erforderlichen Gleichstrom zum Antrieb des Fahrzeugs 12 bereitzustellen.
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Außerdem umfasst das Fahrzeug 12 ein Niederspannungs-Bordnetz basierend auf einer Niederspannung von hier beispielshaft 12 Volt. Das Niederspannungs-Bordnetz dient zur Versorgung von allen Verbrauchern im Fahrzeug 12, außer dem Antrieb. Das Niederspannungs-Bordnetz umfasst eine Niederspannungs-Bordnetzbatterie als separaten Energiespeicher.
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Die Ladestation 10 umfasst eine elektrische Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 und eine elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung 16 zum Verbinden der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 mit dem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs 12. Die elektrische Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 betrifft eine Bereitstellungseinrichtung für elektrische Energie zum Laden bzw. Schnellladen des Hochvolt-Energiespeichers des Fahrzeugs 12. Die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 ist ausgeführt, eine Ladespannung von mehreren hundert Volt und einen ebenfalls großen Ladestrom bereitzustellen. Die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 stellt hier eine Gleichspannung bereit.
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Die elektrische Hochvolt-Verbindungseinrichtung 16 ist hier als Verbindungskabel mit einem normgemäßen Verbindungsstecker zum Verbinden der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 über eine Ladebuchse des Fahrzeugs 12 mit dem Hochvolt-Energiespeicher ausgeführt.
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Weiter umfasst die Ladestation 10 eine elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 und ein separates Niedervolt-Anschlussterminal 20 zur Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs 12, wobei das Niedervolt-Bordnetz über das Niedervolt-Anschlussterminal 20 unabhängig von der Hochvolt-Verbindungseinrichtung 16 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 umfasst dazu einen elektrischen Spannungswandler 22, der mit der elektrischen Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 elektrisch verbunden ist. Der Spannungswandler 22 ist als Abwärtswandler ausgeführt, der die Hochspannung der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 in eine geeignete Niederspannung wandelt.
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Außerdem weist die Ladestation 10 einen Transformator 24 auf. Die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 ist über den Transformator 24 mit einer Wechselspannungsquelle 26 verbunden und transformiert eine Spannung der Wechselspannungsquelle 26 auf eine geeignete, niedrigere Spannung. Die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 umfasst einen Gleichrichter 28, über den die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 mit dem Transformator 24 verbunden ist. Dieselbe Wechselspannungsquelle 26 ist auch zur Versorgung der Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 mit dieser verbunden.
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Die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 ist entsprechend ausgeführt, sowohl die Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 26 in eine Gleichspannung zur Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 zu wandeln, wie auch das Niedervolt-Anschlussterminal 20 über den elektrischen Spannungswandler 22 mit elektrischer Energie von der elektrischen Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 zu versorgen, wobei der Spannungswandler 22 unmittelbar die an dem Niedervolt-Anschlussterminal 20 bereitgestellte Niederspannung bereitstellt. Die Versorgung ist somit redundant ausgeführt.
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Das Niedervolt-Anschlussterminal 20 umfasst elektrische Kontakte 30 zur Kontaktierung mit elektrischen Klemmen zur Verbindung mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs 12. An den Kontakten 30 liegt die von der Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 bereitgestellte Niederspannung an.
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Weiterhin weist die Ladestation 10 eine Steuerungseinrichtung 32 auf, die ausgeführt ist, die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit elektrischer Energie zu steuern. Darüber hinaus ist die Steuerungseinrichtung 32 ausgeführt, die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 zur Bereitstellung der Gleichspannung zum Schnellladen des Hochvolt-Energiespeichers des Fahrzeugs 12 zu steuern.
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Die Ladestation 10 umfasst zusätzlich eine Messvorrichtung 34 zur Erfassung einer mit dem Niedervolt-Anschlussterminal 20 verbundenen externen Spannung. Die erfasste externe Spannung wird von der Messvorrichtung 34 an die Steuerungseinrichtung 32 übertragen.
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Die Ladestation 10 weist weiterhin eine Bedieneinrichtung 36 auf, über welche eine Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit elektrischer Energie aktivierbar und konfigurierbar ist. Die Bedieneinrichtung 36 ist dazu mit der Steuerungseinrichtung 32 verbunden, welche die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 und ggf. die Hochvolt-Bereitstellungseinrichtung 14 entsprechend der Bedienung ansteuert. Die Bedieneinrichtung 36 ist hier einfach gehalten mit Auswahlknöpfen 38 für eine gewünschte Niederspannung, die gleichzeitig eine Startfunktion zur Versorgung über das Niedervolt-Anschlussterminal 20 in der Steuerungseinrichtung 32 auslösen.
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Abhängig von der Bedienung der Bedieneinrichtung 36 und mit der Messvorrichtung 34 an dem Niedervolt-Anschlussterminal 20 anliegenden externen Spannung steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit elektrischer Energie.
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Dazu wird die elektrische Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 in Übereinstimmung mit der Bedienung der Bedieneinrichtung 36 zur Bereitstellung einer Gleichspannung mit 12V, 24V, 48V und/oder kleiner 60V eingestellt. Es erfolgt somit eine Anpassung der Niederspannung an dem Niedervolt-Anschlussterminal 20 gemäß der Bedienung. Die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 ist entsprechend zwischen den verschiedenen Gleichspannungen umschaltbar. Die Umschaltung erfolgt bei dem Spannungswandler 22 durch eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuerungseinrichtung 32. Bei dem redundanten Pfad mit dem Transformator 24 und dem Gleichrichter 28 kann ein hier nicht dargestellter nachgeschalteter Wandler, beispielsweise ein DC/DC-Wandler, entsprechend angesteuert werden.
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Die Steuerungseinrichtung 32 führt zunächst eine Prüfung durch, ob die von der Messvorrichtung 34 erfasste externe Spannung von ihrem Vorzeichen mit der Polung der Kontakte 30 des Niedervolt-Anschlussterminals 20 übereinstimmt. Die Polung wird vor einem Start der Versorgung über das Niedervolt-Anschlussterminal 20 überprüft. Falls die Polung nicht korrekt ist, wird die Niedervolt-Bereitstellungseinrichtung 18 von der Steuerungseinrichtung 32 angesteuert, das Niedervolt-Anschlussterminals 20 nicht mit elektrischer Energie zu versorgen, außer nach entsprechender Eingabe durch einen Benutzer falls die Niedervolt-Fahrzeugbatterie nicht vorhanden ist.
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Weiter wird von der Steuerungseinrichtung 32 abhängig von der erfassten externen Spannung eine korrekte Verbindung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs 12 erfasst. Bei einer Erfassung einer Spannung an dem Niedervolt-Anschlussterminal 20, die untypisch für ein Niedervolt-Bordnetz bzw. eine Niederspannungs-Bordnetzbatterie ist, wird die Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit elektrischer Energie von der Steuerungseinrichtung 32 verhindert bzw. gestoppt.
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Bei einer korrekten Verbindung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit dem Niedervolt-Bordnetz des Fahrzeugs erfolgt eine Steuerung der Versorgung des Niedervolt-Anschlussterminals 20 mit einer Niederspannung gemäß einer Ladekurve zum Laden der Niedervolt-Bordnetzbatterie.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015006205 A1 [0011]
- US 9505318 B2 [0012]
