DE102018203387A1 - Vehicle charging station and method for charging electrical energy storage units of different vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Ladestation (10) mit einem elektrischen Ladesystem (14) mit einem Spannungswandler (16), mittels welchem zumindest ein erster elektrischer Strom generierbar ist, und einer an dem elektrischen Ladesystem (14) elektrisch angebundenen ersten Steckereinrichtung (18a), an welche der mittels des Spannungswandlers (16) generierte erste elektrische Strom ausgebbar ist, wobei eine zweite Steckereinrichtung (18b) an dem elektrischen Ladesystem (14) elektrisch angebunden ist, wobei das elektrische Ladesystem (14) mittels einer Ladestation-eigenen oder externen Steuervorrichtung (24) wahlweise in einen von mindestens zwei Schaltmoden schaltbar ist, und wobei der mittels des Spannungswandlers (16) generierte erste elektrische Strom mittels des in einem ersten Schaltmodus der mindestens zwei Schaltmoden vorliegenden elektrischen Ladesystems (14) an die zweite Steckereinrichtung (18b) ausgebbar ist, während eine Ausgabe des ersten elektrischen Stroms an die erste Steckereinrichtung (18a) durch das in dem ersten Schaltmodus vorliegende elektrische Ladesystem (14) unterbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge (22a bis 22c). The invention relates to a vehicle charging station (10) having an electrical charging system (14) with a voltage converter (16), by means of which at least a first electric current can be generated, and a first connector device (18a) electrically connected to the electric charging system (14). to which the first electrical current generated by means of the voltage converter (16) can be output, wherein a second plug device (18b) is electrically connected to the electrical charging system (14), wherein the electrical charging system (14) by means of a charging station-own or external control device (24) is selectively switchable in one of at least two switching modes, and wherein the means of the voltage converter (16) generated first electrical current by means of the present in a first switching mode of the at least two switching modes electrical charging system (14) to the second connector device (18b) can be output while an output of the first electric current is at the first Plug device (18a) is prevented by the present in the first switching mode electric charging system (14). Furthermore, the invention relates to a method for charging electrical energy storage units of different vehicles (22a to 22c).
Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Ladestation. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Fahrzeug-Ladestation. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge.The invention relates to a vehicle charging station. Likewise, the invention relates to a manufacturing method for a vehicle charging station. Furthermore, the invention relates to a method for charging electrical energy storage units of different vehicles.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Ladestationen für Elektro- und Hybridfahrzeuge bekannt. Beispielsweise beschreibt die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft eine Fahrzeug-Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren für eine Fahrzeug-Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruchs 8.The invention provides a vehicle charging station with the features of
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung schafft vorteilhafte Möglichkeiten zum gleichzeitigen Benutzen einer Fahrzeug-Ladestation, bzw. einem gemeinsamen (mit lediglich einem Spannungswandler ausgebildeten) elektrischen Ladesystem durch mehrere Fahrzeuge. Während beim Stand der Technik nur ein Elektro- oder Hybridfahrzeug pro Ladeeinheit einer herkömmlichen Ladestation angeschlossen sein kann, ist dieser Nachteil mittels der vorliegenden Erfindung umgangen.The invention provides advantageous possibilities for simultaneous use of a vehicle charging station, or a common (with only a voltage converter trained) electric charging system by multiple vehicles. While in the prior art only one electric or hybrid vehicle per charging unit of a conventional charging station can be connected, this disadvantage has been circumvented by means of the present invention.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem Möglichkeiten, welche sich häufig zum gleichzeitigen Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge eignen. Der Stand der Technik bewirkt lediglich ein Aufladen eines Elektro- oder Hybridfahrzeug pro Ladeeinheit einer herkömmlichen Ladestation) Demgegenüber kann mittels der vorliegenden Erfindung das (mit lediglich einem Spannungswandler ausgebildete) elektrische Ladesystem zum gleichzeitigen Aufladen von mindestens zwei elektrischen Energiespeichereinheiten mindestens zwei verschiedener Fahrzeuge genutzt werden. Die vorliegende Erfindung trägt damit zur Steigerung einer Nutzungsmöglichkeit von Fahrzeug-Ladestationen (bzw. deren elektrischen Ladesystemen) bei.The present invention also provides possibilities which are often suitable for simultaneously charging electrical energy storage units of different vehicles. On the other hand, by means of the present invention, the electric charging system (designed with only one voltage transformer) can be used for simultaneously charging at least two electric energy storage units of at least two different vehicles. The present invention thus contributes to increasing the possibility of using vehicle charging stations (or their electrical charging systems).
Die vorliegende Erfindung ermöglicht deshalb ein Aufladen einer möglichst großen Anzahl von Fahrzeugen (wie insbesondere Elektro- und Hybridfahrzeugen) mit möglichst niedrigen Apparatur- und Infrastrukturkosten. Außerdem erleichtert die vorliegende Erfindung ein Aufladen der elektronischen Energiespeichereinheit eines damit ausgestatteten Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung trägt somit zur Steigerung einer Akzeptanz von Elektro- und Hybridfahrzeugen bei.Therefore, the present invention allows charging of the largest possible number of vehicles (such as in particular electric and hybrid vehicles) with the lowest possible equipment and infrastructure costs. In addition, the present invention facilitates charging of the electronic energy storage unit of a vehicle equipped therewith. The present invention thus contributes to increasing the acceptance of electric and hybrid vehicles.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeug-Ladestation ist der mittels des Spannungswandlers generierte erste elektrische Strom mittels des in einem zweiten Schaltmodus der mindestens zwei Schaltmoden vorliegenden elektrischen Ladesystems an die erste Steckereinrichtung ausgebbar, während eine Ausgabe des ersten elektrischen Stroms an die zweite Steckereinrichtung durch das in dem zweiten Schaltmodus vorliegende elektrische Ladesystem unterbunden ist. Das an der ersten Steckereinrichtung der Fahrzeug-Ladestation angebundene erste Fahrzeug und das an der zweiten Steckereinrichtung der Fahrzeug-Ladestation angebundene zweite Fahrzeug können somit abwechselnd oder nacheinander mittels des generierten ersten elektrischen Stroms aufgeladen werden.In an advantageous embodiment of the vehicle charging station, the first electrical current generated by means of the voltage converter can be output to the first plug device by means of the electric charging system present in a second switching mode of the at least two switching modes, while an output of the first electrical current is applied to the second plug device by the first plug device the second switching mode present electric charging system is prevented. The first vehicle connected to the first plug device of the vehicle charging station and the second vehicle connected to the second plug device of the vehicle charging station can thus be charged alternately or one after the other by means of the generated first electrical current.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Fahrzeug-Ladestation ist gleichzeitig mit dem ersten elektrischen Strom mit einer ersten Ladeleistung auch ein zweiter elektrischer Strom mit einer zweiten Ladeleistung ungleich der ersten Ladeleistung mittels des elektrischen Ladesystems generierbar. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der generierte zweite elektrische Strom mittels des in dem ersten Schaltmodus vorliegenden elektrischen Ladesystems an die erste Steckereinrichtung und/oder mittels des in dem zweiten Schaltmodus vorliegenden elektrischen Ladesystems an die zweite Steckereinrichtung ausgebbar ist. Damit können die an der mindestens einen Steckereinrichtung der Fahrzeug-Ladestation angebundenen Fahrzeuge nicht nur sequentiell (d.h. abwechselnd oder nacheinander) sondern auch parallel mittels dem gleichen elektrischen Ladesystem (welche lediglich den einen Spannungswandler benötigt) aufgeladen werden. Dies trägt zur Reduzierung einer benötigten Aufladezeit von an den Steckereinrichtungen der Fahrzeug-Ladestation angebundenen Fahrzeugen bei.In an advantageous development of the vehicle charging station, a second electric current with a second charging power not equal to the first charging power by means of the electric charging system can be generated simultaneously with the first electric current with a first charging power. In this case, it is advantageous if the generated second electrical current can be output to the first plug device by means of the electrical charging system present in the first switching mode and / or to the second plug device by means of the electrical charging system present in the second switching mode. Thus, the vehicles connected to the at least one connector device of the vehicle charging station can be charged not only sequentially (i.e., alternately or sequentially) but also in parallel by the same electric charging system (requiring only the one voltage converter). This contributes to the reduction of a required charging time of vehicles connected to the plug devices of the vehicle charging station.
Als weitere vorteilhafte Weiterbildung kann die Fahrzeug-Ladestation eine Eingabeeinrichtung, welche zur Vorgabe einer Auflade-Priorität, eines Soll-Tarifs, einer Soll-Aufladezeit und/oder einer Mindest-Auflademenge durch einen Nutzer der Fahrzeug-Ladestation zum Aufladen seines Fahrzeugs ausgelegt ist, und/oder eine Funkeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, mit einem Mobilgerät des Benutzers derart zu kommunizieren, dass die Auflade-Priorität, der Soll-Tarif, die Soll-Aufladezeit und/oder die Mindest-Auflademenge durch den Benutzer über sein Mobilgerät zum Aufladen seines Fahrzeugs vorgebbar sind, umfassen, wobei die Ladestation-eigene Steuervorrichtung dazu ausgelegt ist, das elektrische Ladesystem unter Berücksichtigung der Auflade-Priorität, des Soll-Tarifs, der Soll-Aufladezeit und/oder der Mindest-Auflademenge des mindestens einen an der Fahrzeug-Ladestation angebundenen Fahrzeugs in seinen aktuellen Schaltmodus zu schalten. Mehrere an dieser Ausführungsform der Fahrzeug-Ladestation angeschlossene Fahrzeuge können damit sequentiell oder parallel gemäß einer unter Berücksichtigung ihrer Auflade-Priorität, ihres Soll-Tarifs, ihrer Soll-Aufladezeit und/oder ihrer Mindest-Auflademenge festgelegten Priorität-Reihenfolge aufgeladen werden.As a further advantageous development, the vehicle charging station can be an input device which is designed to specify a charging priority, a target tariff, a desired charging time and / or a minimum charge quantity by a user of the vehicle charging station for charging his vehicle, and / or a radio configured to communicate with a user's mobile device such that the recharge priority, the target rate, the target recharge time, and / or the minimum recharge amount by the user Users are predeterminable via his mobile device for charging his vehicle, wherein the charging station-own control device is adapted to the electric charging system, taking into account the charging priority, the target rate, the target charging time and / or the minimum charging amount of to switch at least one vehicle connected to the vehicle charging station in its current switching mode. A plurality of vehicles connected to this embodiment of the vehicle charging station can thus be charged sequentially or in parallel according to a priority order, taking into account their charging priority, their target tariff, their target charging time and / or their minimum charging quantity.
Beispielsweise kann das elektrische Ladesystem mindestens ein mittels der Ladestation-eigenen oder externen Steuervorrichtung schaltbares Schaltschütz umfassen. Eine derartige Ausbildung des elektrischen Ladesystems macht ein Schalten des elektrischen Ladesystems in seinem aktuellen Schaltmodus, welcher aus mindestens zwei (verschiedenen) Schaltmoden ausgewählt ist, leicht und verlässlich ausführbar.By way of example, the electrical charging system may comprise at least one contactor switchable by means of the charging station-own or external control device. Such a design of the electric charging system makes switching the electric charging system in its current switching mode, which is selected from at least two (different) switching modes, easily and reliably executable.
Vorzugsweise sind die erste Steckereinrichtung und/oder die zweite Steckereinrichtung jeweils ein CCS-Stecker. Damit kann ein für einen Gleichstrom-, Drehstrom- und Wechselstrom-Anschluss geeigneter Steckertyp für die erfindungsgemäße Fahrzeug-Ladestation genutzt werden.Preferably, the first connector device and / or the second connector device are each a CCS connector. This can be used for a DC, three-phase and AC connection suitable plug type for the vehicle charging station according to the invention.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Fahrzeug-Ladestation gewährleistet, welche durch Ausführen eines Herstellungsverfahrens mit zumindest den folgenden Schritten hergestellt ist: Ausbilden eines elektrischen Ladesystems mit einem Spannungswandler, mittels welchem während eines späteren Betriebs der Fahrzeug-Ladestation zumindest ein erster elektrischer Strom generiert wird, und elektrisches Anbinden einer ersten Steckereinrichtung, welche während des späteren Betriebs der Fahrzeug-Ladestation mit einer ersten Steckerkontakteinrichtung eines mit einer ersten elektrischen Energiespeichereinheit ausgestatteten ersten Fahrzeugs in Kontakt bringbar ist, derart an dem elektrischen Ladesystem, dass der mittels des Spannungswandlers generierte erste elektrische Strom zumindest zeitweise über die erste Steckereinrichtung ausgebbar ist, wobei zusätzlich ein elektrisches Anbinden einer zweiten Steckereinrichtung, welche während des späteren Betriebs der Fahrzeug-Ladestation mit einer zweiten Steckerkontakteinrichtung eines mit einer zweiten elektrischen Energiespeichereinheit ausgestatteten zweiten Fahrzeugs in Kontakt bringbar ist, an dem elektrischen Ladesystem erfolgt, wobei das elektrische Ladesystem derart ausgebildet wird, dass das elektrische Ladesystem während des späteren Betriebs der Fahrzeug-Ladestation mittels einer Ladestation-eigenen oder externen Steuervorrichtung wahlweise in einen von mindestens zwei Schaltmoden schaltbar ist, und wobei das elektrische Ladesystem zusätzlich derart ausgebildet wird, dass der während des späteren Betriebs der Fahrzeug-Ladestation mittels des Spannungswandlers generierte erste elektrische Strom mittels des in einem ersten Schaltmodus der mindestens zwei Schaltmoden vorliegenden elektrischen Ladesystems an die zweite Steckereinrichtung ausgegeben wird, während eine Ausgabe des ersten elektrischen Stroms an die erste Steckereinrichtung durch das in dem ersten Schaltmodus vorliegende elektrische Ladesystem unterbunden ist. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen der Fahrzeug-Ladestation weiterbildbar ist.The advantages described above are also ensured in a vehicle charging station, which is produced by carrying out a manufacturing method with at least the following steps: forming an electrical charging system with a voltage converter, by means of which generates at least a first electric current during later operation of the vehicle charging station is, and electrical connection of a first connector device, which during the later operation of the vehicle charging station with a first connector contact means of a first electrical energy storage unit equipped first vehicle in contact, such on the electric charging system, that the means of the voltage converter generated first electrical Current can be output at least temporarily via the first plug device, wherein additionally an electrical connection of a second plug device, which during the later operation of the vehicle Charging station with a second plug contact means of a second electric energy storage unit equipped second vehicle can be brought into contact takes place on the electric charging system, wherein the electric charging system is formed such that the electric charging system during the later operation of the vehicle charging station by means of a charging station-own or external control device is optionally switchable in one of at least two switching modes, and wherein the electrical charging system is additionally designed such that during the later operation of the vehicle charging station by means of the voltage converter generated first electric current by means of in a first switching mode of the at least two switching modes present electrical charging system is output to the second connector device, while an output of the first electric current to the first connector device by the present in the first switching mode elektrisc he charging system is prevented. It is expressly pointed out that the manufacturing method according to the previously described embodiments of the vehicle charging station can be further developed.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge die oben bereits erläuterten Vorteile. Auch das Verfahren zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge ist gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen von Fahrzeug-Ladestationen weiterbildbar.Furthermore, carrying out a corresponding method for charging electrical energy storage units of different vehicles also provides the advantages already explained above. The method for charging electrical energy storage units of different vehicles can also be developed in accordance with the above-described embodiments of vehicle charging stations.
Figurenlistelist of figures
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1a und1b schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform der Fahrzeug-Ladestation; -
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Fahrzeug-Ladestation; -
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Fahrzeug-Ladestation; und -
4 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Aufladen elektrischer Energiespeichereinheiten verschiedener Fahrzeuge.
-
1a and1b schematic representations of a first embodiment of the vehicle charging station; -
2 a schematic representation of a second embodiment of the vehicle charging station; -
3 a schematic representation of a third embodiment of the vehicle charging station; and -
4 a flowchart for explaining an embodiment of the method for charging electrical energy storage units of different vehicles.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die in
Unter dem elektrischen Ladesystem
An das (mit dem einzigen Spannungswandler
Jede der (nur dem jeweiligen elektrischen Ladesystem
Damit können zumindest das erste Fahrzeug
Die Steckereinrichtungen
Wie oben erläutert ist, können mittels der Fahrzeug-Ladestation
Darüber hinaus ist es mittels der hier beschriebenen Fahrzeug-Ladestation
Eine erste Ladeleistung des ersten elektrischen Stroms beim Aufladen eines der Fahrzeuge
Bevorzugter Weise ist gleichzeitig mit dem ersten elektrischen Strom mit der ersten Ladeleistung auch ein zweiter elektrischer Strom (bzw. ein zweites elektrisches Stromsignal) mit einer zweiten Ladeleistung ungleich der ersten Ladeleistung mittels dem (gleichen) elektrischen Ladesystem
Als vorteilhafte Weiterbildung kann die Fahrzeug-Ladestation
Je nach der von dem Benutzer direkt oder indirekt (über den Soll-Tarif, die Soll-Aufladezeit und/oder die Mindest-Auflademenge) vorgegebenen/ausgewählten Auflade-Priorität kann nach einem Aufladen seines Fahrzeugs
Die Steuervorrichtung
Wie in
Bezüglich weiterer Merkmale der Fahrzeug-Ladestation
Erkennbar ist in
Alle oben beschriebenen Fahrzeug-Ladestationen
Die nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte
In einem Verfahrensschritt
Als vorteilhafte Ergänzung kann zumindest zeitweise während des Verfahrensschritts
Optionaler Weise kann das Verfahren auch mindestens einen der Verfahrensschritte
In einer Weiterbildung des Verfahrens können (unter Verwendung von drei Steckereinrichtungen) auch drei Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden. Beispielsweise sind gleichzeitig ein Gleichstrom mit einer Höchst-Leistung von 50 kW, ein Drehstrom mit einer Höchst-Leistung von 22 kW und ein Wechselstrom mit einer Höchst-Leistung von 3,7 kW an jeweils ein Fahrzeug ausgebbar:In a further development of the method, three vehicles can also be loaded simultaneously (using three plug devices). For example, a direct current with a maximum power of 50 kW, a three-phase current with a maximum power of 22 kW and an alternating current with a maximum power of 3.7 kW can be simultaneously output to one vehicle:
Zuerst wird das Verfahren nur für ein erstes Fahrzeug (mit einem bordeigenen Lader mit einer Leistung von 3 kW) gestartet, indem dessen Benutzer vorgibt, dass er das erste Fahrzeug in 6 Stunden vollständig geladen wieder abholen möchte. Zu Beginn des Aufladens wird das erste Fahrzeug mit Gleichstrom geladen, wobei eine aktuelle Ladeleistung niedrig gehalten wird, um eine Batterie des ersten Fahrzeugs zu schonen.First, the procedure is only started for a first vehicle (with an on-board charger with a power of 3 kW) in which its user pretends that he wants to pick up the first vehicle fully charged in 6 hours. At the beginning of charging, the first vehicle is charged with DC, keeping a current charging power low, to save a battery of the first vehicle.
Etwa
Noch etwa 1 Stunde später gibt ein Benutzer eines dritten Fahrzeugs (mit einem bordeigenen Lader mit einer Leistung von 20 kW) vor, dass er das dritte Fahrzeug in 3 Stunden vollgeladen abholen möchte. Zu diesem Zeitpunkt wird das elektrische Ladesystem so geschaltet, dass das Gleichstromladen für das dritte Fahrzeug fortgesetzt wird, während gleichzeitig das zweite Fahrzeug mit Drehstrom und einer aktuellen Ladeleistung von 20 kW und das erste Fahrzeug mit Wechselstrom und der aktuellen Ladeleistung von 3 kW weitergeladen werden. (Der bordeigene Lader des zweiten Fahrzeugs verfügt über eine ausreichende Leistung, welche es erlaubt, dem dritten Fahrzeug in der Priorität-Reihenfolge einen höheren Rang als dem zweiten Fahrzeug einzuräumen.)About 1 hour later, a user of a third vehicle (with an on-board charger with a power of 20 kW) pretends that he wants to pick up the third vehicle fully loaded in 3 hours. At this time, the electric charging system is switched to continue DC charging for the third vehicle while simultaneously recharging the second vehicle with three-phase current and a current charging power of 20 kW and the first vehicle with AC and the current charging power of 3 kW. (The onboard loader of the second vehicle has sufficient power that allows the third vehicle to rank higher in the priority order than the second vehicle.)
Auch wenn das Aufladen des zweiten Fahrzeugs abgeschlossen ist, können das Gleichstromladen des dritten Fahrzeugs
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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