DE102017212894A1

DE102017212894A1 - Vorrichtung zum Laden

Info

Publication number: DE102017212894A1
Application number: DE102017212894.1A
Authority: DE
Inventors: Pascal Grieb; Bjoern Kupka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-01-31

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung, wobei die Ladevorrichtung Bestandteil eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges ist. Mittels der Ladevorrichtung wird eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen. Dabei weist die Ladevorrichtung eine Ladeschnittstelle auf, über die ein externer Verbraucher geladen werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden.
Stand der Technik
Elektrofahrzeuge verfügen üblicherweise über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie, die die elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ist dieser elektrische Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so muss das Elektrofahrzeug eine Ladestation ansteuern, an der der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann. Bisher ist es hierzu üblich, dass an einer solchen Ladestation das Elektrofahrzeug mittels einer Kabelverbindung an die Ladestation angeschlossen wird. Diese Verbindung muss nachteilig von einem Benutzer üblicherweise manuell hergestellt werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass Ladestation und Elektrofahrzeug ein zueinander korrespondierendes Verbindungssystem aufweisen.
Ferner sind vereinzelt auch kabellose Ladesysteme für Elektrofahrzeuge bekannt. Beim induktiven Laden der Elektrofahrzeuge sind im oder auf dem Boden eine oder mehrere Spulen (Sendespulen) verbaut. Weiterhin sind im Elektrofahrzeug ebenfalls eine oder mehrere Spulen (Empfangsspule) angeordnet. Wird ein Elektrofahrzeug über der Sendespule abgestellt, sendet diese ein magnetisches Wechselfeld aus. Das magnetische Wechselfeld wird von der Empfangsspule innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Mittels dieser elektrischen Energie kann daraufhin durch die kontaktlose Energieübertragung eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen werden. Bei dem kabellosen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeuges befindet sich zwischen der Sendespule der Ladestation und der Empfangsspule in dem Fahrzeug ein Luftspalt. Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beträgt dieser Luftspalt einige Zentimeter. Luftspalte sind dabei sehr verbreitet, wenn nicht durch Maßnahmen wie Absenken der fahrzeugfesten Spule, des gesamten Fahrzeugs oder Anheben der ortsfesten Spule oder einer Kombination dieser Maßnahmen ein ideal kleiner Luftspalt erreicht wird. Der Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung hängt unter anderem vom Luftspalt (Abstand) zwischen der/den im Boden und der/den im Fahrzeugboden verbauten Spulen ab. Je kleiner der Luftspalt, desto größer ist der zu erreichende Wirkungsgrad. Die Druckschrift DE102011010049 A1 offenbart ein solches System zum Laden einer Fahrzeugbatterie, bei dem die Energie induktiv übertragen wird. Nachteilig am Stand der Technik ist, dass das induktive Laden nicht während der Fahrt erfolgt - also statisch geladen wird. Stattdessen muss das Fahrzeug im abgestellten Zustand sein. Nachteilig am Stand der Technik ist u.a. auch, dass das zu ladende Fahrzeug nur über eine Schnittstelle verfügt, über die das Fahrzeug geladen werden kann. Hingegen ist i.d.R. keine Bidirektionalität vorgesehen. Die in die Traktionsbatterie des Fahrzeugs eingespeiste Ladung ist ausschließlich zum Betrieb des Fahrzeugs gedacht.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer Ladevorrichtung, über die die Energie im Fahrzeug intern oder extern variabel verteilt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, dass die Energie im Fahrzeug intern oder extern variabel verteilt werden kann.
Erfindungsgemäß ist dazu eine Ladevorrichtung vorgesehen, wobei die Ladevorrichtung Bestandteil eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges ist. Mittels der Ladevorrichtung wird eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen. Die Ladevorrichtung weist eine Ladeschnittstelle auf, über die ein externer Verbraucher geladen werden kann. Üblicherweise wird über die Ladeschnittstelle die Traktionsbatterie des Fahrzeugs nur geladen. Vorteilhafterweise gewährleistet die Erfindung eine Bidirektionalität, indem über die Ladeschnittstelle sowohl die Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen, als auch ein externen Verbraucher geladen werden kann. Der Fahrer kann somit entscheiden, zu welchem Zweck die Ladeschnittstelle eingesetzt werden soll.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Ladeschnittstelle eine Stromversorgung einer Anhängerkupplung ist. Als integraler Bestandteil einer Anhängerkupplung kann ein extern mitgeführter Anhänger ebenfalls mit Strom versorgt werden. Die Anpassung auf das benötigte Spannungsniveau kann beispielsweise vom Fahrer vorgegeben werden. Somit kann einerseits über die Ladeschnittstelle die Batterie geladen werden und anschließend über dieselbe Schnittstelle ein Anhänger (Wohnwagen, etc.) mit Strom versorgt werden.
Vorteilhafterweise ist die Ladeschnittstelle eine Stromversorgung eines Fahrradanhängers des Fahrzeuges. Somit ist es auch möglich, beispielsweise ein Elektrofahrrad mit Strom zu versorgen und eine beispielsweise leere oder teilweise geladene Batterie des Elektrofahrrades mit Strom zu versorgen. Dadurch muss das Fahrrad nicht erst vom Fahrradträger genommen und am Hausanschluss geladen werden. Es ist somit auch möglich, das Fahrrad während der Fahrt zu laden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Ladevorrichtung den externen Verbraucher über die Ladeschnittstelle mit Strom lädt, der bei der Rekuperation während der Fahrt entsteht. Dadurch muss keine Energie aus der Batterie bezogen werden, die für das Laden des externen Verbrauchers verwendet wird und dann für den Fahrbetrieb nicht mehr zur Verfügung steht. Beispielsweise kann somit ein Fahrrad auf dem Fahrradanhänger während des Rekuperationsbetriebs beladen werden, während das Auto fährt.
Die Ladeschnittstelle, über die der externe Verbraucher von der Ladevorrichtung geladen werden kann, kann sich vorteilhafterweise von der Ladeschnittstelle, über die die Batterie des Fahrzeugs geladen werden kann, unterscheiden. Entsprechend ist es vorteilhafterweise möglich, das Fahrzeug zu laden, während zeitgleich der externe Verbraucher geladen wird.
Vorteilhafterweise ist die Ladevorrichtung eine induktive oder eine kabelgebundene Ladevorrichtung. Es kann die Batterie des Fahrzeugs somit entweder über Kabel und der externe Verbraucher ebenfalls über Kabel geladen werden. Alternativ kann die Ladevorrichtung induktiv ausgeführt sein. Entsprechend kann sowohl über die Ladeschnittstelle die Traktionsbatterie des Fahrzeugs induktiv geladen werden, als auch der externe Verbraucher induktiv aus der Batterie des Fahrzeugs gespeist werden oder alternativ im Fahrbetrieb die Rekuperationsenergie über die induktive Ladeschnittstelle an den externen Verbraucher abgegeben werden.
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.
Figurenliste
Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung;
2: eine weitere schematische Darstellung des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einer Anhängerkupplung;
3: eine weitere schematische Darstellung des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einem Fahrradträger;

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer 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.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges 11 mit der Ladevorrichtung 10. Die Ladevorrichtung 10 ist mit einer Traktionsbatterie 16 verbunden. Die Ladevorrichtung 10 ist mit einer Ladeschnittstelle 13 verbunden. An diese Ladeschnittstelle 13 kann ein externer Verbraucher 12 angeschlossen werden und Energie über die Ladeschnittstelle 13 aus der Traktionsbatterie 16 beziehen. Die Ladeschnittstelle 13 ist bidirektional ausgeführt - heißt, es kann über die Ladeschnittstelle 13 die Traktionsbatterie geladen als auch über die Ladeschnittstelle 13 ein externer Verbraucher 12 geladen werden. So kann zunächst die Traktionsbatterie 16 geladen werden und im Anschluss daran kann der externe Verbraucher 12 geladen werden. Dem Fahrer ist es möglich beispielsweise über eine Bedienvorrichtung 17 (hier nicht dargestellt) zu wählen, wie die Ladeschnittstelle 13 betrieben werden soll. Ob zunächst die Traktionsbatterie 16 zu laden ist oder ob der externe Verbraucher 12 zu laden ist. Die Ladeschnittstelle 13 kann sowohl beim Parken des Fahrzeuges 11 als auch während der Fahrt des Fahrzeuges 11 betrieben werden. Bei den externen Verbrauchern 12 handelt es sich beispielsweise um eBikes (elektrische Fahrräder mit Motor), Laptops, Anhänger, Rasenmäher, etc.). So können über die Ladeschnittstelle 13 externe Verbraucher 12 sowohl geladen als auch mit Strom versorgt werden. Die Ladevorrichtung 10 kann wahlweise über eine oder zwei Ladeschnittstellen 13 verfügen. Im Falle einer Ladeschnittstelle 13 ist diese bidirektional ausgeführt. Es kann über sie sowohl die Traktionsbatterie 16 als auch der externe Verbraucher 12 geladen werden. Die Ladeschnittstelle 13 kann wahlweise im Fahrzeug 11 oder außerhalb des Fahrzeugs 11 vorgesehen sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Ladeschnittstelle 13 in einer Anhängerkupplung 14 integriert bzw. Teil der Anhängerkupplung 14. Sie kann als Stromversorgung für Anhänger (Wohnwagen, etc.) genutzt werden
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Ladeschnittstelle 13 Teil eines Fahrradträgers 15. Das Fahrrad, vorzugsweise ein elektrisch betriebenes Fahrrad mit Batterie (EBike - hier nicht dargestellt) kann auf dem Fahrradträger 15 geladen werden, während die Ladevorrichtung 10 das Fahrzeug 11 bzw. die Traktionsbatterie 16 des Fahrzeugs 11 lädt. Dabei wird das Fahrrad bei entsprechendem SOC (Ladezustand) der Traktionsbatterie 16 geladen. Weiterhin ist es möglich das Fahrrad auf dem Fahrradträger 15 während der Fahrt aus der Traktionsbatterie 16 zu laden, indem die Rekuperationsenergie während des Bremsvorgangs genutzt wird.
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

DE 102011010049 A1 [0003]

Claims

Ladevorrichtung (10), wobei die Ladevorrichtung (10) Bestandteil eines Fahrzeuges (11), vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges ist, wobei mittels der Ladevorrichtung (10) eine Traktionsbatterie (16) des Fahrzeugs (11) geladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine Ladeschnittstelle (13) aufweist, über die ein externer Verbraucher (12) geladen werden kann.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschnittstelle (13) eine Stromversorgung einer Anhängerkupplung (14) ist.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschnittstelle (13) eine Stromversorgung eines Fahrradanhängers (15) des Fahrzeuges (11) ist.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) den externen Verbraucher (12) über die Ladeschnittstelle (13) mit Strom lädt, der bei der Rekuperation während der Fahrt entsteht.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) den externen Verbraucher (12) über die Ladeschnittstelle (13) lädt, während die Ladevorrichtung (10) die Traktionsbatterie (16) lädt.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Ladeschnittstelle (13) sowohl die Traktionsbatterie (16) des Fahrzeugs (11) geladen werden kann als auch ein externer Verbraucher (12) geladen werden kann.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine induktive oder kabelgebundene Ladevorrichtung (10) ist.