DE102017209715A1 - Ladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Ladeanordnung sowie Betriebsverfahren - Google Patents

Ladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Ladeanordnung sowie Betriebsverfahren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (12) mit einer Hochvolt-Batterie (28), wobei die Ladevorrichtung (10) eine Versorgungseinheit (16), die ausgebildet ist, eine Übertragungsspannung (U) bereitzustellen, eine Verbindungseinrichtung (24), die ausgebildet ist, die Versorgungseinheit (16) mit dem Kraftfahrzeug (12) zu verbinden, um die Hochvolt-Batterie (28) zu laden, wobei die Übertragungsspannung eine berührsichere Übertragungsspannung (U) ist. Das Kraftfahrzeug (12) umfasst eine Wandlereinheit (34), die ausgebildet ist, eine berührsichere Übertragungsspannung (U) in eine Hochvolt-Ladespannung (U) für das Laden der Hochvolt-Batterie (28) umzuwandeln. Beim Betreiben einer aus der Ladevorrichtung (10) und dem Kraftfahrzeug (12) gebildeten Ladeanordnung (14) wird die Verbindungseinrichtung (24) automatisch an die Anschlusseinrichtung (30) angeschlossen und die berührsichere Übertragungsspannung (U) wird in die Hochvolt-Ladespannung (U) umgewandelt, um die Hochvolt-Batterie (28) zu laden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie, wobei die Ladevorrichtung ausgebildet ist, wahlweise die Hochvolt-Batterie zu laden oder zu entladen, und eine Versorgungseinheit, die ausgebildet ist, eine Übertragungsspannung bereitzustellen und eine Verbindungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, die Versorgungseinheit mit dem Kraftfahrzeug zu verbinden, um die Hochvolt-Batterie wahlweise zu laden oder zu entladen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, eine Ladeanordnung und ein Verfahren zum Betreiben der Ladeanordnung.
  • Aktuell gibt es für das kabelgebundene AC- und DC-Laden zahlreiche Ladestandards:
    • - Combined Charging System CCS1 (Europa), CCS2 (NAR) (AC- und DC-Laden)
    • - Chademo (nur DC-Laden)
    • - China GB/T (AC- und DC-Laden)
    • - AC-Laden nach Typ 1 (AC Stecker für NAR und Japan)
    • - AC-Laden nach Typ 2 (AC Stecker für Europa)
  • Für das automatisierte Laden wird ferner an der Standardisierung des kabellosen Ladens gearbeitet. Alternative kabelgebundene automatisierte Ladesysteme setzen sich derzeit aufgrund der Berührungsgefährdung und der Steckkomplexität nicht durch. Neben Sicherheit und Komplexität sind Ideen wie z.B. die Verwendung von Steckrobotern sehr aufwendig und daher teuer.
  • Im Bereich der Nutzfahrzeuge wird zum Beispiel an Dachsystemen geforscht, die vergleichbar mit Stromabnehmern von Zügen sind. Aufgrund der hohen Positionierung dieser Dachsysteme sinkt für den Nutzer die Gefahr, aus dem Stand die Pole zu berühren.
  • Eine eingangs genannte Ladevorrichtung ist etwa aus EP 2 236 344 A2 bekannt. Die Ladevorrichtung ist so gestaltet, dass bei dem Ladeverfahren für ein Fahrzeug nach einem Einstecken eines Ladesteckers ein Handshake-Verfahren durchgeführt wird. Erst nach erfolgreichem Handshake zum Schutz eines Bedieners wird die hohe Ladespannung angelegt.
  • In DE 11 2011 105 236 T5 ist ein Fahrzeug beschrieben, das einen Ladeport umfasst, der ausschließlich mit Niederspannung (100 VAC) versorgt wird.
  • Eine ähnliche Idee ist auch aus US 2012 / 0 055 724 A1 bekannt. Das Fahrzeug umfasst mehrere Ladeanschlüsse, von welchen mindestens einer für ein Laden mit Niederspannung (100 VAC oder 200 VAC) vorgesehen ist.
  • Die zuvor beschriebenen Systeme sind kabelgebundene Ladesysteme und erfordern einen Steckvorgang zum Laden. Diese Ideen zu automatisierten kabelgebundenen Ladesystemen im Bereich von PKWs sind sicherheitskritisch und/oder sehr komplex. Drahtlose automatisierte Ladesysteme (z.B. induktiv) entsprechen dem aktuellen Trend der Automobilentwicklung. Auch diese Systeme sind jedoch komplex und teuer. Eine Standardisierung eines automatisierten Ladesystems scheint aktuell lediglich beim induktiven Laden (öffentliches oder privates Laden) in Sichtweite zu sein. Zusätzlich zu den bekannten kabelgebundenen und kabellosen Systemen, gibt es somit einen Bedarf für eine verbesserte Alternative, die mehr Komfort bietet, günstiger und effizienter ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Ladesysteme, insbesondere im Hinblick auf Komplexität und Sicherheit, zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Übertragungsspannung eine berührsichere Übertragungsspannung ist. Dabei wird der Begriff „berührungssicher“ insbesondere gemäß Norm IEC 60449 verstanden. Dementsprechend gilt eine Niederspannung als berührungssicher, wenn folgende Grenzwerte eingehalten werden: für Wechselspannung (AC) ≤ 50 V und für Gleichspannung (DC) ≤ 120 V.
  • Die Erfindung schafft eine Ladevorrichtung für ein vorgegebenes Kraftfahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie, wobei die Ladevorrichtung eine Versorgungseinheit, die ausgebildet ist, eine Übertragungsspannung bereitzustellen, und eine Verbindungseinrichtung, die ausgebildet ist, die Versorgungseinheit mit dem vorgegebenen Kraftfahrzeug zu verbinden, um die Hochvolt-Batterie zu laden, aufweist, wobei die Übertragungsspannung eine berührsichere Übertragungsspannung ist.
  • Die berührsichere Übertragungsspannung erlaubt es, auf Schutzmaßnahmen hinsichtlich Personengefährdung zu verzichten und gleichzeitig die Nutzungssicherheit steigern. Folglich kann die Verbindungseinrichtung, die beispielsweise eine automatische Verbindungseinrichtung umfasst, weniger komplex gestaltet sein. Durch die vereinfachte Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung lässt sich auch einfacher eine Automatisierung der Verbindung zwischen Ladevorrichtung und Kraftfahrzeug erreichen. Somit kann die Ladevorrichtung auch als technischer Enabler wirken und zu einer besseren Verbreitung von E-Fahrzeugen beitragen, was wiederum aus Umweltgründen vorteilhaft ist. Die Lade- und Entladefunktion erlaubt es, dass die Hochvolt-Batterie als Zwischenspeicher dienen kann. So kann die Ladevorrichtung die Hochvolt-Batterie beispielsweise dann aufladen, wenn ein Überschuss an Ladestrom vorhanden ist. Bei Bedarf kann der Hochvolt-Batterie Energie entnommen werden, um weitere Geräte zu versorgen oder die Energie in das (allgemeine oder häusliche) Stromnetz einzuspeisen.
  • Es ist bevorzugt, dass die berührsichere Übertragungsspannung eine Gleichspannung ist, die höchstens 60 V, insbesondere höchstens 48 V beträgt. Alternativ ist bevorzugt, dass die berührsichere Übertragungsspannung eine Wechselspannung ist, die höchstens 30 V, insbesondere höchstens 25 V beträgt. Mit den hier vorgeschlagenen Übertragungsspannungen können ein hoher Wirkungsgrad der Ladevorrichtung beim Übertragen der elektrischen Energie mit einer geringeren Gefahr für den Nutzer besonders gut verbunden werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Versorgungseinheit einen Primärkreis, an den ein Stromnetz anschließbar ist, und einen von dem Primärkreis galvanisch getrennten Sekundärkreis aufweist, in dem die Übertragungsspannung anliegt. Durch die galvanische Trennung in der Versorgungseinheit sind unterschiedliche Potentiale zwischen Stromnetz und Kraftfahrzeug nicht von Belang.
  • Es ist bevorzugt, dass die Verbindungseinrichtung als automatische Verbindungseinrichtung ausgebildet ist, welche die Versorgungseinheit zum Laden der Hochvolt-Batterie mit dem Kraftfahrzeug automatisch verbindet. Es ist bevorzugt, dass die Verbindungseinrichtung ein Verbindungselement zum automatischen Bilden einer elektrischen Verbindung mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Anschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs, umfasst, um die Hochvolt-Batterie zu laden. Die Verbindungseinrichtung kann den Verbindungsvorgang zwischen Kraftfahrzeug und Ladevorrichtung automatisch ausführen, ohne dass ein Nutzereingriff erfolgen müsste. Somit kann wiederum die Nutzungssicherheit des Systems gesteigert werden, bei gleichzeitig im Wesentlichen ähnlicher Komplexität. Beispielsweise wird die Verbindungseinrichtung so an einem Stellplatz angeordnet, dass das Verbindungselement durch das Krafterzeugungselement in Kontakt mit der richtigen Stelle des Kraftfahrzeugs gebracht werden kann.
  • Es ist bevorzugt, dass die Verbindungseinrichtung ein Krafterzeugungselement, das insbesondere an dem Verbindungselement vorgesehen ist, aufweist, um eine Haltekraft zu erzeugen, die das Verbindungselement an dem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Anschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs, lösbar befestigt. Vorzugsweise umfasst das Krafterzeugungselement wenigstens einen magnetisches Element, wie etwa einen Magneten, und/oder wenigstens ein elastisches Element, wie etwa eine Feder. Die Haltekraft kann das Verbindungselement an der Anschlusseinrichtung des Kraftfahrzeugs halten. Die Verbindung kann dadurch gebildet werden, dass das magnetische Element das Verbindungselement zu der Anschlusseinrichtung zieht. Das Lösen der Verbindung erfolgt einfach durch Überwinden der Haltekraft, etwa durch bewegen des Kraftfahrzeugs. In einer Variante drückt das elastische Element das Verbindungselement in Richtung der Anschlusseinrichtung. Die Verbindung kann dann durch geeignete Positionierung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Mit sämtlichen Varianten braucht der Nutzer nicht mehr manuell die Verbindung zwischen Kraftfahrzeug und Ladevorrichtung herstellen. Somit kann der Komfort gesteigert und die Nutzungssicherheit weiter verbessert werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Ladevorrichtung eine, insbesondere in oder an einem Kraftfahrzeug vorsehbare, Wandlereinheit, die ausgebildet ist, eine berührsichere Übertragungsspannung in eine Hochvolt-Ladespannung für das Laden der Hochvolt-Batterie umzuwandeln. Es ist bevorzugt, dass die Wandlereinheit ferner ausgebildet ist, eine Hochvolt-Ladespannung für das Laden der Hochvolt-Batterie in eine berührsichere Übertragungsspannung umzuwandeln. Die Wandlereinheit erlaubt es, dass in dem Bereich, der dem Nutzer zugänglich ist lediglich sichere Spannungen anliegen, so dass wiederum auf Schutzmaßnahmen hinsichtlich Personengefährdung verzichtet werden kann.
  • Es ist bevorzugt, dass die Wandlereinheit als Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler ausgebildet ist. Die Gleichspannung erlaubt eine höhere Übertragungsspannung, so dass ein besserer Wirkungsgrad und/oder schnelleres Laden bei gesteigerter Nutzungssicherheit erzielt werden kann.
  • Es ist bevorzugt, dass die Wandlereinheit einen Primärkreis für eine Übertragungsspannung aufweist und einen von dem Primärkreis galvanisch nicht getrennten Sekundärkreis aufweist, an den die Hochvolt-Batterie anschließbar ist. Die galvanische Trennung im Fahrzeug kann insbesondere dann entfallen, wenn bei der Ladevorrichtung bereits eine galvanische Trennung vorgesehen ist.
  • Die Erfindung schafft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie, mit einer Anschlusseinrichtung zum Anschließen des Kraftfahrzeugs an eine Verbindungseinrichtung, um die Hochvolt-Batterie zu laden, und mit einer Wandlereinheit, die ausgebildet ist, eine berührsichere Übertragungsspannung in eine Hochvolt-Ladespannung für das Laden der Hochvolt-Batterie umzuwandeln. Die Wandlereinheit erlaubt es, dass in dem Bereich, der dem Nutzer zugänglich ist lediglich sichere Spannungen anliegen, so dass wiederum auf Schutzmaßnahmen hinsichtlich Personengefährdung verzichtet werden kann.
  • Die Erfindung schafft ferner eine Ladeanordnung mit einer zuvor beschriebenen bevorzugten Ladevorrichtung und mit einem zuvor beschriebenen bevorzugten Kraftfahrzeug, wobei die Verbindungseinrichtung an die Anschlusseinrichtung angeschlossen ist, so dass die Übertragungsspannung in die Hochvolt-Ladespannung umwandelbar ist, um die Hochvolt-Batterie zu laden.
  • Die Erfindung schafft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer zuvor beschriebenen Ladeanordnung, bei dem die Verbindungseinrichtung automatisch an die Anschlusseinrichtung angeschlossen wird und bei dem die berührsichere Übertragungsspannung in die Hochvolt-Ladespannung umgewandelt wird, um die Hochvolt-Batterie zu laden.
  • Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ladeanordnung, dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren können jeweils ähnliche Vorteile, wie die bereits beschriebenen verwirklicht werden.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Fig. schematisch eine Ladeanordnung.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In der einzigen Fig. sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die einzige Fig. zeigt schematisch eine Ladevorrichtung 10 und ein Kraftfahrzeug 12, die Teil einer Ladeanordnung 14 sind.
  • Die Ladevorrichtung 10 umfasst eine Versorgungseinheit 16, die für die Bereitstellung einer Übertragungsspannung UT ausgebildet ist. Ein Primärkreis 18 der Versorgungseinheit 16 ist an ein Stromnetz 20 angeschlossen, das als Netzspannung UG beispielsweise 230 V Wechselspannung bereitstellt. In einem Sekundärkreis 22 wird die Übertragungsspannung UT ausgegeben. Der Primärkreis 18 und der Sekundärkreis 22 sind in diesem Beispiel galvanisch voneinander getrennt. In einer Abwandlung, kann die galvanische Trennung auf an sich bekannte Weise jedoch entfallen.
  • Die Versorgungseinheit 16 stellt in diesem Beispiel eine Übertragungsspannung UT bereit, die eine Gleichspannung ist und 48 V beträgt. Es sollte beachtet werden, dass die Übertragungsspannung UT auch anders eingestellt sein kann, solange eine berührsichere Spannung gegeben ist. Die Übertragungsspannung UT kann auch eine Wechselspannung sein.
  • Die Ladevorrichtung 10 umfasst ferner eine automatische Verbindungseinrichtung 24, die an sich bekannt ist. Die Verbindungseinrichtung 24 ist an den Sekundärkreis 22 angeschlossen und weist ein Verbindungselement 26 auf, um die Ladevorrichtung 10 automatisch mit dem Kraftfahrzeug 12 elektrisch zu verbinden. Das Verbindungselement 26 hat in diesem Beispiel wenigstens ein magnetisches Element 27, das eine Haltekraft erzeugen kann, um das Verbindungselement 26 an dem Kraftfahrzeug 12 lösbar zu befestigen. Das Verbindungselement 26 kann beispielsweise an einem (faltbaren) Verbindungsarm 25 der Verbindungseinrichtung 24 vorgesehen sein. Der Verbindungsarm 25 kann ein elastisches Element 25a aufweisen, das derart vorgesehen ist, dass eine auf das Kraftfahrzeug 12 hin gerichtete Kraft ausgeübt wird, wenn das Verbindungselement 26 mit dem Kraftfahrzeug 12 in Kontakt ist.
  • Das Kraftfahrzeug 12 umfasst eine Hochvolt-Batterie 28, die mit einer Hochvolt-Ladespannung UHV geladen wird. Die Hochvolt-Ladespannung UHV ist höher als die Übertragungsspannung UT und daher in der Regel keine berührsichere Spannung.
  • Das Kraftfahrzeug 12 umfasst eine Anschlusseinrichtung 30, mit der die Verbindungseinrichtung 24 in Eingriff gebracht werden kann, um elektrische Energie von der Ladevorrichtung 10 zu dem Kraftfahrzeug 12 zu übertragen. Die Anschlusseinrichtung 30 weist z.B. eine zu dem Verbindungselement 26 komplementär ausgebildetes Verbindungsmittel 32 auf, mit welcher das Verbindungselement 26 durch die automatische Verbindungseinrichtung 24 automatisch in Eingriff gebracht werden kann. Weist etwa das Verbindungselement 26 das magnetische Element 27 auf, so umfasst das Verbindungsmittel 32 ein komplementäres Metallteil 33. Die Anschlusseinrichtung 30 ist beispielsweise an der Front, vorzugsweise dem Kühlergrill, oder dem Heck des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet. Denkbar ist auch, dass mehrere Anschlusseinrichtungen 30 vorgesehen sind. Die Anschlusseinrichtung 30 kann auch an beliebigen anderen Stellen des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet sein, beispielsweise dem (Unter-)Boden.
  • Eine Wandlereinheit 34, die beispielsweise als Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler (DC-DC-Wandler) 35 ausgebildet ist, ist in dem Kraftfahrzeug 12 vorgesehen und ausgebildet, die niedrigere berührsichere Übertragungsspannung UT in die höhere Hochvolt-Ladespannung UHV umzuwandeln. Die Anschlusseinrichtung 30 ist mit der Wandlereinheit 34 elektrisch verbunden. Genauer gesagt ist die Anschlusseinrichtung 30 an einen Primärkreis 36 der Wandlereinheit 34 angeschlossen. Ein Sekundärkreis 38 der Wandlereinheit 34 ist an die Hochvolt-Batterie 28 angeschlossen. Der Primärkreis 36 und der Sekundärkreis 38 kann im Unterschied zu dem Primärkreis 18 und dem Sekundärkreis 22 der Versorgungseinheit 16 gegebenenfalls nicht galvanisch getrennt ausgeführt sein.
  • Insgesamt sind die Hochvolt-Batterie 28, die Anschlusseinrichtung 30, die Wandlereinheit 34 und ein Bereich der Verbindungseinrichtung 24, in der auch der Steckverbinder 26 enthalten ist, demnach in einem Schutzkleinspannungsbereich 40 vorgesehen.
  • Nachfolgen wird die Funktionsweise der Ladeanordnung 14 näher erläutert. Die Ladevorrichtung 10 ist an das Stromnetz 20 angeschlossen und wandelt die Netzspannung UG mittels der Versorgungseinheit 16 in die berührsichere Übertragungsspannung UT um. Die Übertragungsspannung UT wird mittels der automatischen Verbindungseinrichtung 24 zu dem Kraftfahrzeug 12 übertragen und von der Anschlusseinrichtung 30 zu der Wandlereinheit 34 geleitet. Die Wandlereinheit 34 wandelt die Übertragungsspannung UT in die Hochvolt-Ladespannung UHV um, mit der die Hochvolt-Batterie 28 geladen werden kann.
  • Die automatische Verbindung kann dadurch erfolgen, dass die Anschlusseinrichtung 30 der Verbindungseinrichtung 24 zugewandt wird. Sodann wird das Kraftfahrzeug 12 derart bewegt, dass sich der Abstand zwischen der Anschlusseinrichtung 30 und der Verbindungseinrichtung 24 verkleinert. Wenn im vorliegenden Beispiel der Abstand eine gewisse Schwelle unterschreitet, wird das Verbindungselement 26 zu dem Verbindungsmittel 32, oder umgekehrt, gezogen. Die elektrische Verbindung wird auf an sich bekannte Weise, beispielsweise mittels zueinander komplementären Kontaktstiften und Kontaktflächen gebildet. Die Haltekraft reicht aus, um das Verbindungselement 26 und das Verbindungsmittel 32 zuverlässig während eines Lade-/ oder Entladevorgangs aneinander zu befestigen. Zur Verbesserung bzw. Absicherung der elektrischen Verbindung drückt das elastische Element 25a den Verbindungsarm 25 und damit das Verbindungselement 26 auf die Anschlusseinrichtung 32.
  • Zum automatischen Lösen der Verbindung reicht es bei dieser Ausgestaltung aus, das Kraftfahrzeug 12 von der Ladevorrichtung 10 wegzubewegen, bis die Haltekraft der Verbindungseinrichtung 24 überwunden wird. Dadurch kann die Verbindung zwischen der Ladevorrichtung 10 und dem Kraftfahrzeug 12 gelöst werden.
  • In einer Variante können an der Anschlusseinrichtung 30 - gegebenenfalls federgelagerte - Kontaktstifte vorgesehen sein, die mit entsprechenden Kontaktflächen der Verbindungseinrichtung 26 in Kontakt gebracht werden können, indem das Kraftfahrzeug 12 entsprechend bewegt wird. Auch die umgekehrte Konfiguration von Kontaktstiften und -flächen ist möglich. Die Haltekraft kann in diesem Fall ebenfalls von dem elastischen Element 25a wie zuvor beschrieben erzeugt werden. Durch die Federlagerung der Kontaktstifte kann die Haltekraft ergänzt werden, so dass eine noch zuverlässigere elektrische Verbindung gebildet werden kann.
  • Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung die zwei zentralen Problemstellungen, warum kabelgebundenes automatisiertes Laden heute kaum verfolgt werden, nämlich Sicherheit und Komplexität verbessert werden können.
  • Als Lösung wird ein (automatisiertes) kabelgebundenes Laden von HV-Elektrofahrzeugen (Plug-in oder E-Fahrzeug) mit (automatisiertem) Verbindungsvorgang, wie zuvor beschrieben, unter Verwendung von maximal zulässigen Berührspannungen in AC und DC (Bsp. für 48V bei Gleichspannung) vorgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine herkömmliche Steckverbindung verwendet werden.
  • Durch die Verwendung einer galvanisch getrennten Versorgungseinheit, z.B. in Form einer Wallbox in der Garage, kann die galvanische Trennung im Fahrzeug entfallen. Die Spannung zur Fahrzeugversorgung wird bei Verwendung von Gleichspannung auf z.B. 48 V beschränkt. Schutzmaßnahmen hinsichtlich Personengefährdung können dadurch entfallen. Die Komplexität der Steckverbindung kann daher deutlich reduziert werden. Im Fahrzeug wird anschließend die Übertragungsspannung durch einen nicht galvanisch getrennten Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) an die HV-Batteriespannung angepasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2236344 A2 [0005]
    • DE 112011105236 T5 [0006]
    • US 2012/0055724 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Ladevorrichtung (10) für ein vorgegebenes Kraftfahrzeug (12) mit einer Hochvolt-Batterie (28), wobei die Ladevorrichtung (10) ausgebildet ist, wahlweise die Hochvolt-Batterie (28) zu laden oder zu entladen, und eine Versorgungseinheit (16), die ausgebildet ist, eine Übertragungsspannung (UT) bereitzustellen, und eine Verbindungseinrichtung (24), die ausgebildet ist, die Versorgungseinheit (16) mit dem vorgegebenen Kraftfahrzeug (12) zu verbinden, um die Hochvolt-Batterie (28) wahlweise zu laden oder zu entladen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsspannung eine berührsichere Übertragungsspannung (UT) ist.
  2. Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die berührsichere Übertragungsspannung (UT) eine Gleichspannung ist, die höchstens 60 V, insbesondere höchstens 48 V beträgt, oder dass die berührsichere Übertragungsspannung (UT) eine Wechselspannung ist, die höchstens 30 V, insbesondere höchstens 25 V beträgt.
  3. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinheit (16) einen Primärkreis (18), an den ein Stromnetz (20) anschließbar ist, und einen von dem Primärkreis (18) galvanisch getrennten Sekundärkreis (22) aufweist, in dem die Übertragungsspannung (UT) anliegt.
  4. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungseinrichtung als automatische Verbindungseinrichtung (24) ausgebildet ist, welche die Versorgungseinheit (16) wahlweise zum Laden oder zum Entladen der Hochvolt-Batterie (28) mit dem vorgegebenen Kraftfahrzeug (12) automatisch verbindet.
  5. Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (24) ein Verbindungselement (26) zum automatischen Bilden einer elektrischen Verbindung mit dem Kraftfahrzeug (12) umfasst, um die Hochvolt-Batterie (28) zu laden.
  6. Kraftfahrzeug (12) mit einer Hochvolt-Batterie (28), mit einer Anschlusseinrichtung (30) zum Anschließen des Kraftfahrzeugs (12) an eine Verbindungseinrichtung (24), um die Hochvolt-Batterie (28) wahlweise zu laden oder zu entladen, gekennzeichnet durch eine Wandlereinheit (34), die ausgebildet ist, eine berührsichere Übertragungsspannung (UT) in eine Hochvolt-Ladespannung (UHV) für das Laden der Hochvolt-Batterie (28) umzuwandeln.
  7. Kraftfahrzeug (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (34) als Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler (35) ausgebildet ist.
  8. Kraftfahrzeug (12) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheit (34) einen Primärkreis (36) für eine Übertragungsspannung (UT) aufweist und einen von dem Primärkreis (36) galvanisch nicht getrennten Sekundärkreis (38) aufweist, an den die Hochvolt-Batterie (28) anschließbar ist.
  9. Ladeanordnung (14) mit einer Ladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und mit einem Kraftfahrzeug (12) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Verbindungseinrichtung (24) an die Anschlusseinrichtung (30) angeschlossen ist, so dass die Übertragungsspannung (UT) in die Hochvolt-Ladespannung (UHV) umwandelbar ist, um die Hochvolt-Batterie (28) zu laden.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Ladeanordnung (14) nach Anspruch 9, bei dem die Verbindungseinrichtung (24) automatisch an die Anschlusseinrichtung (30) angeschlossen wird und bei dem die berührsichere Übertragungsspannung (UT) in die Hochvolt-Ladespannung (UHV) umgewandelt wird, um die Hochvolt-Batterie (28) zu laden.
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