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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ladegeräts.
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Stand der Technik
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Ladegeräte werden zum Laden von elektrischen Energiespeichern verwendet, um den Wechselstrom des Versorgungsnetzes in Gleichstrom mit zum Laden angepasster Spannung umzuwandeln. Ladegeräte werden ebenfalls eingesetzt, um beispielsweise elektrische Energiespeicher aus Gleichstromnetzen zu laden, wenn die Spannung des Gleichstrom-Versorgungsnetzes zum Laden von elektrischen Energiespeichern angepasst werden muss. Bei Ladegeräten zum Laden von elektrischen Energiespeichern wie beispielsweise Akkumulatoren oder Speicherkondensatoren wird üblicherweise das sogenannte IU - Verfahren verwendet. Durch dieses Verfahren werden die elektrischen Energiespeicher mit einer konstanten Spannung oder mit einem konstanten Strom geladen. Die maximale Stromstärke und die maximale Spannung werden abhängig von den Anforderungen des elektrischen Energiespeichers, der zur Verfügung stehenden Leistungsfähigkeit des Ladegeräts und des Versorgungsnetzes gewählt. Wenn die Leistungsfähigkeit des Versorgungsnetzes kleiner ist als die Leistungsfähigkeit des Ladegeräts wird die dem Versorgungsnetz zum Laden entnommene Leistung so begrenzt, dass am Versorgungsnetz keine Schäden auftreten beziehungsweise die Schutzeinrichtungen nicht ansprechen und den Ladevorgang unterbrechen. Unter Berücksichtigung der Strom- und Spannungsgrenzen des Energiespeichers, und der Leistungsfähigkeit des Ladegeräts und des Versorgungsnetzes erfolgt das Laden jeweils mit der größtmöglichen Ladeleistung des jeweiligen Arbeitspunktes. Das Laden eines entladenen elektrischen Energiespeichers erfolgt mit dem maximal zur Verfügung stehenden Ladestrom des Ladegeräts bis zum Erreichen der Spannungsgrenze des elektrischen Energiespeichers. Dann sinkt die Ladeleistung bei konstanter Ladespannung sukzessive bis zum Erreichen der Ladeschlussspannung durch Reduktion des Ladestroms. Ein Laden mit zu hohem Ladestrom oder einer zu hohen Ladespannung würde den elektrischen Energiespeicher zerstören. Die beim Laden des elektrischen Energiespeichers auftretende Verlustwärme wird über verschiedene Kühlungsverfahren wie beispielsweise Luft- oder Flüssigkeitskühlung aus dem elektrischen Ladegerät und dem elektrischen Energiespeicher abgeführt. Der Ladevorgang startet nach dem Einschalten des Ladegeräts selbsttätig, über eine Zeitvorwahlmöglichkeit kann der Beginn des Ladevorgangs durch den Benutzer vorgegeben werden.
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Beispielsweise zeigt die
DE 11 2012 005 842 ein Ladegerät zum Aufladen einer elektrischen Speicherbatterie. Dieses Ladegerät steuert das Aufladen und das Entladen anhand der unterschiedlichen Spannungen von verschiedenen elektrischen Speicherbatterien auf Basis des IU - Verfahrens. Das Laden von elektrischen Energiespeichern erfolgt in nachteiliger Weise so, dass die jeweilige Kombination von Ladegerät und elektrischem Energiespeicher zu einem Energietransfer mit der höchstmöglichen Energie führt. Damit wird bei einem Ladegerät der schnellstmöglich ablaufende Ladevorgang erzielt. Nachteilig ist dabei, dass auf die Wirkungsgradkennfelder der am Ladeverfahren beteiligten Komponenten durch das umgesetzte IU - Ladeverfahren keine Rücksicht genommen wird und somit eine erhöhte Erwärmung des Ladegeräts und elektrischen Energiespeichers in nachteiliger Weise in Kauf genommen wird. Diese Wärme ist als Abwärme abzuführen. Dies führt dazu, dass beispielsweise bei Ladegeräten für elektrische Energiespeicher für elektrisch betriebene Straßen- und Flurförderfahrzeuge, in nachteiliger Weise aufwändige Einrichtungen zur Kühlung der Komponenten vorzusehen sind. Die entsprechenden Energiespeicher müssen ebenfalls nachteilig aufwändig temperaturüberwacht und gekühlt werden. In dem Standard SAE J 1772 führt dieser Nachteil beispielsweise dazu, dass eine Zwangsbelüftung von Gebäuden während des Ladens von elektrischen Energiespeichern von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen gefordert wird. Ein Ausfall der Zwangsbelüftung würde zu einem Abbruch des Ladevorgangs führen. Außerdem führt die Erwärmung beim Laden in nachteiliger Weise zu einer beschleunigten Alterung des Ladegeräts und des elektrischen Energiespeichers.
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Es besteht daher der Bedarf nach einem Verfahren, durch das die Erwärmung der Komponenten reduziert wird und die beschleunigte Alterung des Ladegeräts und des zu ladenden Energiespeichers vermieden wird
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass zum Laden eines elektrischen Energiespeichers Ladedauern für das schnellste Laden und für langsamere Ladevorgänge mit geringerer Erwärmung der Komponenten unter Berücksichtigung der Wirkungsgradkennfelder des Ladegeräts und / oder des elektrischen Energiespeichers auf einem Interface ausgegeben werden.
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Erfindungsgemäß ist dazu ein Verfahren zum Betrieb eines Ladegeräts zum Laden eines elektrischen Energiespeichers von einem ersten Ladezustand auf einen zweiten Ladezustand vorgesehen, wobei der erste Ladezustand kleiner ist als der zweite Ladezustand und das Ladegerät mit einem Interface verbunden ist, umfassend in einem ersten Schritt die Kommunikation des Ladegeräts mit dem zu ladenden elektrischen Energiespeicher zur Ermittlung des ersten Ladezustands des elektrischen Energiespeichers. In einem zweiten Schritt kommuniziert das Ladegerät mit dem elektrischen Energiespeicher und bezieht ein erstes Wirkungsgradkennfeld des elektrischen Energiespeichers. In einem dritten Schritt bezieht das Ladegerät ein zweites Wirkungsgradkennfeld des Ladegeräts. In einem vierten Schritt ermittelt das Ladegerät eine erste Ladedauer ohne Berücksichtigung des ersten und des zweiten Wirkungsgradkennfeldes. In einem fünften Schritt wird eine zweite Ladedauer unter Berücksichtigung des ersten Wirkungsgradkennfelds ermittelt. In einem sechsten Schritt wird eine dritte Ladedauer unter Berücksichtigung des zweiten Wirkungsgradkennfelds ermittelt. In einem siebten Schritt wird eine vierte Ladedauer unter Berücksichtigung des ersten und des zweiten Wirkungsgradkennfelds ermittelt. In einem achten Schritt werden die erste Ladedauer und die zweite Ladedauer und die dritte Ladedauer und die vierte Ladedauer auf dem Interface ausgegeben. Die Berücksichtigung der Wirkungsgradkennfelder hat den Vorteil, dass die durch den Ladevorgang verursachte Erwärmung der Komponenten auf ein Minimum reduziert wird. Wenn für den Ladevorgang mehr Zeit als die kürzeste Ladedauer zur Verfügung steht, ergeben sich durch die Anpassung des IU - Ladeverfahrens unter Nutzung von Arbeitspunkten mit unterhalb der maximalen Ladeleistung liegenden geringerer Ladeleistung eine Reihe von weiteren Vorteilen. Durch die auf ein Minimum reduzierte Erwärmung der Komponenten können die Kühlungseinrichtungen einfacher, kostengünstiger und kleiner ausgelegt werden oder sogar ganz entfallen. Beispielsweise kann eine Flüssigkeitskühlung der Komponenten durch Rippen zur Luftkühlung der Komponenten ersetzt werden. Andererseits können die beim Laden auftretenden Energieverluste bereits dadurch verringert werden, dass beispielsweise der Kühlkreislauf während des Ladevorgangs nicht aktiv betrieben werden muss. Für den Nutzer des Ladegeräts ergibt sich dadurch eine Reduzierung der Systemkosten und ein kostengünstiges Laden, da die nicht anfallenden bzw. deutlich reduzierten Ladeverluste nicht über die Kosten für den Bezug des elektrischen Stroms bezahlt werden müssen. Außerdem führt die auf ein Minimum reduzierte Erwärmung der Komponenten aufgrund der verminderten Alterung bei geringeren thermischen Belastungen zu einer Erhöhung der Lebensdauer aller an dem beim Laden erfolgenden Energietransfer beteiligten Komponenten, beispielsweise des elektrischen Energiespeichers und des Ladegeräts. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Ladedauern auf dem Interface auszugeben und dem Benutzer die Möglichkeit der Wahl zwischen den verschiedenen Ladedauern, den damit verbundenen Kosten und der Erwärmung der Komponenten zu geben.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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Vorteilhafterweise kommuniziert das Ladegerät mit einem Server und fragt den aktuellen Stromtarif ab. Von großem Vorteil ist, dass durch die Berücksichtigung des aktuellen Stromtarifs die Nutzung der energieeffizienten verlängerten Ladedauern mit besserem Gesamtwirkungsgrad die Kosten für den Ladevorgang minimiert werden. Andererseits kann vorteilhafterweise ein sehr niedriger Stromtarif zur schnellen Aufladung des elektrischen Energiespeichers genutzt werden, wenn die niedrigen Stromkosten den Nachteil des höheren Energiebedarfs aufgrund des schlechteren Wirkungsgrads und des Energieaufwands der Nebenaggregate des Kühlkreislaufs aufheben.
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In vorteilhafter Weise kann der Benutzer den Beginn des Ladevorgangs so vorgeben, dass der Ladevorgang bis zum Beginn der geplanten nächsten Fahrt abgeschlossen ist. Weiterhin kann der Ladevorgang durch den Benutzer bevorzugt auch in einen Zeitraum mit voraussichtlich schwacher Belastung des Versorgungsnetzes oder in einen Zeitraum gelegt werden, in dem überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht.
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Vorteilhaft ist, dass das Ladegerät den Beginn des Ladevorgangs selbsttätig ohne einen Benutzereingriff wählen kann. Damit wird auf einfache Weise erreicht, dass bei einer vorliegenden Verbindung des Ladegeräts mit dem Versorgungsnetz auch bei einer fehlenden Benutzervorgabe der Ladevorgang ohne Benutzereingriff zuverlässig gestartet wird.
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Vorteilhafterweise wählt das Ladegerät den Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Stromtarif. Das Ladegerät kann vorteilhaft den Beginn des Ladevorgangs selbsttätig so wählen, dass ein kostengünstiger Stromtarif während des Ladevorgangs genutzt wird.
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Des Weiteren ist vorteilhaft, dass ein Benutzer dem Ladegerät vorgibt, innerhalb welcher Ladedauer der Energiespeicher von dem ersten Ladezustand auf den zweiten Ladezustand aufgeladen ist. Von Vorteil ist für den Benutzer, dass er über diese Vorgabe die Aufladung des elektrischen Energiespeichers an seine Bedürfnisse anpassen kann. Der Benutzer kann durch die Vorgabe der Ladedauer zwischen dem schnellstmöglichen und dem energieeffizientesten Ladeverfahren wählen.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Ladegerät unter Berücksichtigung des Stromtarifs selbsttätig die erste Ladedauer oder die zweite Ladedauer oder die dritte Ladedauer oder die vierte Ladedauer wählt. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass das Ladegerät selbsttätig bei einem niedrigen Stromtarif eine kurze Ladedauer wählt, wenn trotz der schlechteren Effizienz ein Kostenvorteil bei der Aufladung erzielt wird. Vorteilhaft ist ebenfalls, dass das Ladegerät bei einem hohen Stromtarif selbsttätig eine längere Ladedauer wählt, um die bezogene elektrische Energie so effizient wie möglich für das Laden des elektrischen Energiespeichers einzusetzen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens zum Laden eines elektrischen Energiespeichers;
- 2: eine schematische Darstellung der zum Laden eines Energiespeichers genutzten Komponenten;
- 3: eine schematische Darstellung der Komponenten in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug und einem fahrzeugeigenen Ladegerät an einer Wechselstrom-Ladesäule.
- 4: eine schematische Darstellung der Komponenten in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug ohne fahrzeugeigenes Ladegerät an einer Gleichstrom-Ladesäule.
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Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. seiner Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20. In einem ersten Verfahrensschritt A kommuniziert das Ladegerät 10 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 und ermittelt dessen ersten Ladezustand 22. Im darauf folgenden zweiten Verfahrensschritt B ermittelt das Ladegerät 10 das erste Wirkungsgradkennfeld 40 des elektrischen Energiespeichers 20. In einem dritten Verfahrensschritt C ermittelt das Ladegerät 10 ein zweites Wirkungsgradkennfeld 41 des Ladegeräts 10. In einem vierten Verfahrensschritt D ermittelt das Ladegerät 10 eine erste Ladedauer 50 ohne Berücksichtigung des ersten Wirkungsgradkennfeldes 40 und des zweiten Wirkungsgradkennfeldes 41. In einem fünften Verfahrensschritt E ermittelt das Ladegerät 10 eine zweite Ladedauer 51 unter Berücksichtigung des ersten Wirkungsgradkennfeldes 40. In einem sechsten Verfahrensschritt F ermittelt das Ladegerät 10 eine dritte Ladedauer 52 unter Berücksichtigung des zweiten Wirkungsgradkennfeldes 41. In einem siebten Verfahrensschritt G ermittelt das Ladegerät 10 eine vierte Ladedauer 53 unter Berücksichtigung des ersten Wirkungsgradkennfeldes 40 und des zweiten Wirkungsgradkennfeldes 41. In einem achten Verfahrensschritt H gibt das Ladegerät 10 die erste Ladedauer 50 und die zweite Ladedauer 51 und die dritte Ladedauer 52 und die vierte Ladedauer 53 auf dem Interface 12 aus. Die dabei angezeigte erste Ladedauer 50 berücksichtigt lediglich die Leistungsfähigkeit des Ladegeräts 10 und des Versorgungsnetzes 11 sowie den ersten Ladezustand 21 und den zweiten Ladezustand 22 des elektrischen Energiespeichers 20. Die Wirkungsgradkennfelder 40 und 41 der an dem Ladevorgang 13 beteiligten Komponenten Ladegerät 10 und elektrischer Energiespeicher 20 werden dabei nicht berücksichtigt. Die erste Ladedauer 50 bietet sich vorteilhafterweise an, wenn der elektrische Energiespeicher 20 so schnell wie möglich von einem ersten Ladezustand 21 auf einen zweiten Ladezustand 22 geladen werden soll. Die weiterhin angezeigte zweite Ladedauer 51 berücksichtigt neben der Leistungsfähigkeit des Ladegeräts 10 und des Versorgungsnetzes 11 sowie des ersten Ladezustands 21 und des zweiten Ladezustands 22 des elektrischen Energiespeichers 20 das erste Wirkungsgradkennfeld 40 des elektrischen Energiespeichers 20. Das zweite Wirkungsgradkennfeld 41 des Ladegeräts 10 wird dabei nicht berücksichtigt. Die zweite Ladedauer 51 bietet sich vorteilhafterweise an, wenn der elektrische Energiespeicher 20 von einem ersten Ladezustand 21 auf einen zweiten Ladezustand 22 mit der geringstmöglichen Verlustleistung des elektrischen Energiespeichers 20 geladen werden soll und die anfallende Verlustleistung des Ladegeräts 10 keine Rolle spielt, beispielsweise wenn das Ladegerät 10 außerhalb des Fahrzeugs montiert ist. Die außerdem angezeigte dritte Ladedauer 52 berücksichtigt neben dem ersten Ladezustand 21 und dem zweiten Ladezustand 22 des elektrischen Energiespeichers 20 das zweite Wirkungsgradkennfeld 41 des Ladegeräts 10. Das erste Wirkungsgradkennfeld 40 des elektrischen Energiespeichers 20 wird dabei nicht berücksichtigt. Die dritte Ladedauer 52 bietet sich vorteilhafterweise an, wenn ein elektrischer Energiespeicher 20 so schnell wie möglich von einem ersten Ladezustand 21 auf einen zweiten Ladezustand 22 geladen werden soll und die anfallende Verlustleistung des Ladegeräts 10 gering sein soll, beispielsweise wenn das Ladegerät 10 innerhalb des Fahrzeugs montiert ist. Die weiterhin angezeigte vierte Ladedauer 53 berücksichtigt neben dem ersten Ladezustand 21 und dem zweiten Ladezustand 22 des elektrischen Energiespeichers 20 dessen erstes Wirkungsgradkennfeld 40 und das zweite Wirkungsgradkennfeld 41 des Ladegeräts 10. Der Vorteil der vierten Ladedauer 53 ist die größtmögliche Effizienz des Ladevorgangs 13. Die Nutzung der vierten Ladedauer 53 ist mit der geringstmöglichen Verlustleistung der am Ladevorgang 13 beteiligten Komponenten Ladegerät 10 und elektrischer Energiespeicher 20 verbunden. Die reduzierte Verlustleistung führt zu einer reduzierten Erwärmung der Komponenten und damit zu einer verzögerten Alterung des Ladegeräts 10 und des Energiespeichers 20. Vorteilhafterweise kann ein Benutzer 14 über das Interface 12 ein Ladedauern 50, 51, 52, 53 und den Zeitpunkt des Ladebeginns 55 auswählen. Durch die Eingabe eines zweiten Ladezustands 22 kann die Aufladung des elektrischen Energiespeichers 20 durch den Benutzer 14 begrenzt werden. Bei einer Vorgabe eines zweiten Ladezustands 22 ermittelt das Ladegerät 10 die Ladedauern 50, 51, 52, 53 neu.
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Die genannten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der genannten Reihenfolge durchlaufen. Es ist ebenfalls möglich, die Verfahrensschritte A bis C in beliebiger Reihenfolge zu durchlaufen und daran anschließend die Verfahrensschritte D bis G in beliebiger Reihenfolge zu durchlaufen. An die Verfahrensschritte A bis G schließt sich der Verfahrensschritt H an. Einzelne Zwischenschritte können entfallen wenn beispielsweise eines der Wirkungsgradkennfelder 40 und 41 nicht zur Verfügung steht und wenn das Ziel der Ausgabe von mindestens zwei unterschiedlichen Ladedauern auf dem Interface 12 erreicht wird.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20 genutzten Komponenten. Gleiche Elemente in Bezug auf die vorhergehende 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Das Ladegerät 10 wandelt die von einem Versorgungsnetz 11 bezogene elektrische Energie so um, dass die Anforderungen zum Laden des elektrischen Energiespeichers 20 erfüllt werden. Beispielsweise wandelt das Ladegerät 10 den von einem Versorgungsnetz 11 bezogenen Wechselstrom in Gleichstrom mit einer durch den elektrischen Energiespeicher 20 vorgegebenen Spannung zum Laden um. In einer anderen Ausführungsform wandelt ein als Gleichspannungswandler arbeitendes Ladegerät 10 einen von einem Versorgungsnetz 11 bezogenen Gleichstrom in einem Gleichstrom mit anderer Spannung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20 auf einem anderen Spannungsniveau um. Sowohl das Ladegerät 10 als auch der elektrische Energiespeicher 20 sind jeweils wirkungsgradbehaftet und erwärmen sich während des Betriebs aufgrund der anfallenden Abwärme. Die für die Kühlung der beim Ladevorgang 13 aktiven Komponenten Ladegerät 10 und elektrischer Energiespeicher 20 erforderlichen Nebenaggregate 76 sind ebenfalls durch das Ladegerät 10 mit Energie zu versorgen. Der Energieverbrauch der Nebenaggregate 76 trägt zur Effizienzverminderung des Ladevorgangs 13 bei. Zur Bestimmung der Ladedauern 51, 52 und 53 kommuniziert das Ladegerät 10 mit dem elektrischen Energiespeicher 20 und fragt den ersten Ladezustand 21 aus dem ersten Datenspeicher 30 und das erste Wirkungsgradkennfeld 40 aus dem zweiten Datenspeicher 31 des elektrischen Energiespeichers 20 ab. Die beiden Datenspeicher 30, 31 des elektrischen Energiespeichers 20 können in einen einzigen Datenspeicher integriert werden, wenn dieser sowohl die Daten des ersten Ladezustands 21 und des ersten Wirkungsgradkennfelds 40 speichert. Weiterhin wird das zweite Wirkungsgradkennfeld 41 des Ladegeräts 10 aus dem dritten Datenspeicher 32 bezogen. Die Ladedauern 50, 51, 52 und 53 werden von dem Ladegerät 10 auf dem Interface 12 ausgegeben. Weiterhin kommuniziert das Ladegerät 10 mit einem Server 70 des Versorgungsnetzes 11 und bezieht den Stromtarif 71 aus einem vierten Datenspeicher 33. Mit Hilfe des Stromtarifs 71 ermittelt das Ladegerät 10 die Kosten der elektrischen Energie für die Ladedauern 50, 51, 52 und 53 und die jeweiligen Differenzen und gibt die ermittelten Kosten und die Differenzen der Kosten auf dem Interface 12 aus. Vorteilhafterweise kann ein Benutzer 14 über das Interface 12 eine der Ladedauern 50, 51, 52, 53 und den Zeitpunkt des Ladebeginns 55 auswählen. Durch die Eingabe eines zweiten Ladezustands 22 kann die Aufladung des elektrischen Energiespeichers 20 durch das Ladegerät 10 durch den Benutzer 14 begrenzt werden. Bei einer Vorgabe eines zweiten Ladezustands 22 ermittelt das Ladegerät 10 die Ladedauern 50, 51, 52, 53 neu. Das Interface 12 kann fest am Ladegerät 10 oder im elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 angeordnet sein. Als Interface 12 kann alternativ oder zusätzlich ebenfalls ein mobiles Gerät eingesetzt werden, beispielsweise ein Smartphone.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1. Gleiche Elemente in Bezug auf die vorhergehenden 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Zur Versorgung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 mit elektrischer Energie wird das Fahrzeug 1 mit einem Versorgungsnetz 11 verbunden. Diese Verbindung kann konduktiv beispielsweise über eine Kabelverbindung oder berührungslos beispielsweise über eine induktive Verbindung erfolgen. Das Versorgungsnetz 11 kann Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Geeignete Anschlusspunkte an das Versorgungsnetz 11 sind beispielsweise Steckdosen in Garagen oder Ladesäulen (zum Beispiel konduktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge nach DIN EN61851-1) oder Sendeantennen von induktiven Ladeeinrichtungen. Das im Fahrzeug 1 angeordnete Ladegerät 10 wandelt den von einem Versorgungsnetz 11 bezogenen Wechselstrom in Gleichstrom mit einer durch den elektrischen Energiespeicher 20 vorgegebenen Spannung zum Laden um. In einer anderen Ausführungsform wandelt ein als Gleichspannungswandler arbeitendes Ladegerät 10 einen von einem Versorgungsnetz 11 bezogenen Gleichstrom in einen Gleichstrom mit anderer Spannung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 20 auf einem anderen Spannungsniveau um. Das Ladegerät 10 kann auch als bidirektional arbeitendes Ladegerät 10 ausgeführt sein, um Energie in das Versorgungsnetz 11 zurückzuspeisen. Das im Fahrzeug 1 angeordnete Ladegerät 10 benutzt zur Kommunikation mit dem Server 70 des Versorgungsnetzes 11 eine Kommunikationsverbindung um den Stromtarif 71 aus einem vierten Datenspeicher 33 zu beziehen. Diese Kommunikation kann drahtgebunden über die Ladekabelverbindung oder über ein zusätzliches Datenkabel oder über eine drahtlose Verbindung erfolgen. Die Ausgabe der Ladedauern 50, 51, 52, 53 erfolgt über ein im Fahrzeug 1 angeordnetes Interface 12. Vorteilhafterweise kann ein Benutzer 14 über das Interface 12 eine der Ladedauern 50, 51, 52, 53 und den Zeitpunkt des Ladebeginns 55 auswählen. Durch die Eingabe eines zweiten Ladezustands 22 kann die Aufladung des elektrischen Energiespeichers 20 durch das Ladegerät 10 durch den Benutzer 14 begrenzt werden. Bei einer Vorgabe eines zweiten Ladezustands 22 ermittelt das Ladegerät 10 die Ladedauern 50, 51, 52, 53 neu. Die Kühlung der am Ladevorgang 13 beteiligten Komponenten Ladegerät 10 und elektrischer Energiespeicher 20 erfolgt im Fahrzeug 1 und wird durch die Nebenaggregate 76 unterstützt. Die Nebenaggregate 76 können beispielsweise Lüfter und oder Kühlmittelpumpen umfassen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten in einem Fahrzeug 1 mit einem elektrischen Antrieb, das mit einem Ladegerät 10 geladen wird, welches sich außerhalb des Fahrzeugs 1 befindet. Gleiche Elemente in Bezug auf die vorhergehenden 1, 2 und 3 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Die Verbindung zu Laden des elektrischen Energiespeichers 20 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 zwischen dem Ladegerät 10 und dem Fahrzeug 1 wird über eine konduktive Verbindung, beispielsweise ein Kabel, hergestellt. Über diese Verbindung zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Ladegerät 10 wird Gleichstrom übertragen. Das außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordnete Ladegerät 10 benutzt zur Kommunikation mit dem im Fahrzeug 1 angeordneten elektrischen Energiespeicher 20 eine Kommunikationsverbindung um den ersten Ladezustand 21 und den zweiten Ladezustand 22 und das erste Wirkungsgradkennfeld 40 des elektrischen Energiespeichers 20 zu beziehen. Diese Kommunikation kann drahtgebunden über die Ladekabelverbindung oder über ein zusätzliches Datenkabel oder über eine drahtlose Verbindung erfolgen. Die Ausgabe der Ladedauern 50, 51, 52, 53 erfolgt über ein am Ladegerät 10 angeordnetes Interface 12. Vorteilhafterweise kann ein Benutzer 14 über das Interface 12 eine der Ladedauern 50, 51, 52, 53 und den Zeitpunkt des Ladebeginns 55 auswählen. Durch die Eingabe eines zweiten Ladezustands 22 kann die Aufladung des elektrischen Energiespeichers 20 durch den Benutzer 14 begrenzt werden. Bei einer Vorgabe eines zweiten Ladezustands 22 ermittelt das Ladegerät 10 die Ladedauern 50, 51, 52, 53 neu. Das Interface 12 zur Ausgabe der Ladedauern 50, 51, 52, 53 kann auch im Fahrzeug 1 angeordnet sein und über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindung mit dem außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordneten Ladegerät 10 verbunden sein. Bei einem außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordneten Ladegerät 10 ist lediglich der im Fahrzeug 1 angeordnete elektrische Energiespeicher 20 durch fahrzeugeigene Nebenaggregate 76 zu kühlen. Damit sinkt der Energieaufwand für die Nebenaggregate 76 um den Aufwand der Kühlung des außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordneten Ladegeräts 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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