DE102018217295A1 - Ladekabel für bidirektionales Laden mit Wechselstrom - Google Patents
Ladekabel für bidirektionales Laden mit Wechselstrom Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018217295A1 DE102018217295A1 DE102018217295.1A DE102018217295A DE102018217295A1 DE 102018217295 A1 DE102018217295 A1 DE 102018217295A1 DE 102018217295 A DE102018217295 A DE 102018217295A DE 102018217295 A1 DE102018217295 A1 DE 102018217295A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- charging cable
- charging
- voltage battery
- power source
- interface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 2
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241000709691 Enterovirus E Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/14—Conductive energy transfer
- B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/14—Conductive energy transfer
- B60L53/18—Cables specially adapted for charging electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
- B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/30—AC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
- Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ladekabel für ein Elektrofahrzeug, welches bidirektionales Laden eines Hochvoltspeichers des Elektrofahrzeugs mit Wechselstrom ermöglicht, sowie ein Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Ladekabel für ein Elektrofahrzeug, welches bidirektionales Laden eines Hochvoltspeichers des Elektrofahrzeugs mit Wechselstrom ermöglicht, sowie ein Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer.
- Aktuelle Elektrofahrzeuge (BEVs) und Hybridfahrzeuge (PHEV, HEV, etc.) verfügen über zwei Möglichkeiten, den elektrischen Hochvoltspeicher zu laden. 1. Die DC-Ladefunktion - hier wird der elektrische Hochvoltspeicher direkt mit einer Gleichspannung geladen. 2. Die AC-Ladefunktion - hier wird der elektrische Hochvoltspeicher über eine Wechselspannung (230V/400V) geladen. Diese Funktionalität erfordert jedoch ein Hochvolt-Ladegerät im Fahrzeug, den sogenannten On-Board Charger (OBC), welcher die Wechselspannung galvanisch getrennt in eine Gleichspannung wandelt und damit den elektrischen Hochvoltspeicher lädt.
- Um die Funktionalität AC-Laden bereitzustellen, muss in jedes Elektrofahrzeug (BEV) oder Hybridfahrzeug (PHEV, HEV, etc.) ein Hochvolt-Ladegerät (OBC) eingebaut werden. Dadurch erhöht sich das Fahrzeuggewicht. Beispielsweise wiegt ein Ladegerät mit einer Leistung von 11 kW etwa 10 kg. Durch das erforderliche komplexe Hochvolt-Steuergerät erhöhen sich Fehleranfälligkeit und Komplexität des Systems sowie die Herstellkosten des Gesamtfahrzeugs. Auch ist der Aufwand für die Entwicklung der Leistungselektronik erhöht.
- Für zukünftige Elektrofahrzeuge (BEV) sowie Hybridfahrzeuge soll es jedoch weiterhin die Möglichkeit des wahlweisen Wechselstrom- oder Gleichstrom-Ladens geben. Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, einen elektrischen Hochvoltspeicher eines Fahrzeugs wahlweise mit Wechselstrom oder Gleichstrom zu laden.
- Aus der
DE 10 2016 216 565 A1 ist ein Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs bekannt. Das Ladekabel umfasst eine Netz-seitige Schnittstelle zur Kontaktierung einer Netz-Schnittstelle und eine Netz-seitige Leistungselektronik mit einem Gleichrichter, welcher die Netzspannung in eine Leiterspannung wandelt, die höher ist als die Netzspannung, einen Leiter zur Übertragung von elektrischer Ladeleistung mit der Leiterspannung, und Fahrzeug-seitige Leistungselektronik mit einem Gleichstrom-Wandler, der die Leiterspannung in eine Fahrzeugspannung wandelt, die niedriger ist als die Leiterspannung; sowie eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle zur Kontaktierung einer Lade-Schnittstelle des Fahrzeugs. - Die
DE 10 2009 045 639 A1 betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung für ein Hybrid- und Elektrofahrzeug sowie ein zugehöriges Ladeverfahren. Die elektrische Verbindungsvorrichtung dient zur Verbindung eines feststehenden Netzanschlusses und eines Ladeanschlusses des Hybrid- und Elektrofahrzeugs und weist einen Gleichrichter auf. Die elektrische Verbindungsvorrichtung weist mindestens ein Ladekabel sowie eine Kabeltrommel auf, die das Ladekabel und den Gleichrichter aufnimmt. - Die
US 2015/258902 A1 offenbart ein tragbares bidirektionales Multiport-AC/DC-Ladekabelsystem. Das System umfasst ein Leistungsmodul, in dem sich ein Gleichrichter befindet, sowie ein Eingangskabel für Wechselstrom und ein Ausgangskabel für Gleichstrom. - Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Erfindungsgemäß wird ein Ladekabel mit einem in einen DC-Combostecker integrierten bidirektionalen AC/DC-Wandler bereitgestellt. Eine erforderliche Leistungselektronik ist ausschließlich in den DC-Combo-Stecker integriert, im AC Stecker ist keine Elektronik vorgesehen.
- Das Ladekabel erlaubt es, einen Hochvolt-Energiespeicher eines Fahrzeugs, das nur eine DC-Ladeschnittstelle aufweist, über eine Wechselstromquelle zu laden. Zukünftige Elektrofahrzeuge können somit ausschließlich mit einer DC-Ladeschnittstelle ausgestattet werden. In einem solchen Elektrofahrzeug muss keine Wechselspannung mehr umgewandelt werden und der On-Board Charger kann entfallen. Die Funktionen des On-Board-Chargers werden von einer Leistungselektronik bereitgestellt, die in den DC-Combostecker des Ladekabels integriert ist. Das erfindungsgemäße Ladekabel stellt zudem die Möglichkeit einer bidirektionalen Energieübertragung zwischen Fahrzeug und Wechselstromquelle zur Verfügung.
- Gegenstand der Erfindung ist ein Ladekabel für einen bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle und mindestens einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs, welches eine wechselstromseitige Schnittstelle zum Anschluss an eine Wechselstromquelle und eine gleichstromseitige Schnittstelle zum Anschluss an eine Ladeschnittstelle des Kraftfahrzeugs aufweist. Erfindungsgemäß ist die gleichstromseitige Schnittstelle als Typ-2-Fahrzeugkupplung oder Combo-2-Fahrzeugkupplung nach IEC 62196 ausgeführt. Die Fahrzeugkupplung enthält einen bidirektionalen Wandler, welcher dafür eingerichtet ist, wahlweise einen Ladestrom aus der Wechselstromquelle in Gleichstrom umzuwandeln oder einen Ladestrom aus der mindestens einen Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs in Wechselstrom umzuwandeln. In einer Ausführungsform des Ladekabels umfasst der bidirektionale Wandler eine Leistungsfaktorkorrektur („Power Factor Correction“, PFC).
- In einer Ausführungsform des Ladekabels enthält die gleichstromseitige Schnittstelle einen Gleichstromwandler, der zwischen dem bidirektionalen Wandler und der Ladeschnittstelle des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In einer Ausführungsform umfasst der Gleichstromwandler eine galvanische Trennung.
- In einer Ausführungsform des Ladekabels weist die gleichstromseitige Schnittstelle an ihrem elektrischen Eingang und/oder ihrem elektrischen Ausgang Tiefpassfilter auf. Die Tiefpassfilter fungieren als Eingangs- bzw. Ausgangsfilter, um hochfrequente Störsignale aus dem Ladestrom auszufi ltern.
- In einer speziellen Ausführungsform des Ladekabels weist die wechselstromseitige Schnittstelle Anschlüsse für dreiphasigen Wechselstrom auf (
N ,L1 ,L2 ,L3) . Anschlüsse für einen Neutralleiter (N ) und eine der Phasen (L1 ) sind mit dem bidirektionalen Wandler verbunden, wogegen Anschlüsse für die beiden anderen Phasen (L2 ,L3 ) zu entsprechenden Anschlüssen der gleichstromseitigen Schnittstelle durchgeschleift sind, die dafür eingerichtet sind, mit einem im Kraftfahrzeug eingebauten Ladegerät (OBC) verbunden zu werden. - In einer beispielhaften Ausführungsform ermöglicht diese Variante des Ladekabels bei einem Fahrzeug ohne On-Board Charger eine Ladeleistung von maximal 3,6 kW. Bei einem Fahrzeug mit On-Board Charger kommen zusätzlich 7,2 kW Ladeleistung hinzu, wodurch sich eine Gesamtladeleistung von 11 kW ergibt.
- Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Ladekabels gehört eine Verringerung des Fahrzeuggewichts durch Entfall des OBC. Damit verbunden sind eine Verringerung der Herstellkosten und des Entwicklungsaufwands für das Fahrzeug. Außerdem ergibt sich eine Verringerung der Komplexität und Fehleranfälligkeit der Ladeschnittstelle des Fahrzeugs. Es kann auf eine AC-Ladedose am Fahrzeug verzichtet werden und es wird eine Möglichkeit zum bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle und einem Hochvolt-Energiespeicher des Fahrzeugs bereitgestellt.
- Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle und mindestens einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Wechselstromquelle und die mindestens eine Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs über ein erfindungsgemäßes Ladekabel miteinander verbunden werden und wahlweise ein Stromfluss von der Wechselstromquelle zu der mindestens einen Hochvolt-Batterie oder von der mindestens einen Hochvolt-Batterie zu der Wechselstromquelle bewirkt wird.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens steuert eine Steuereinheit den bidirektionalen Wandler des Ladekabels so an, dass er wahlweise als Gleichrichter oder als Inverter arbeitet. Arbeitet der bidirektionale Wandler als Gleichrichter, so wird die mindestens eine Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs von der Wechselstromquelle geladen; arbeitet der bidirektionale Wandler als Inverter, so wird Energie aus der mindestens einen Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs der Wechselstromquelle zugeführt. Dadurch kann beispielsweise ein Stromnetz bei Auftreten von Spitzenlasten stabilisiert werden.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Steuereinheit mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) der mindestens einen Hochvolt-Batterie verbunden und schaltet in Abhängigkeit von dem Ladezustand (SOC) der mindestens einen Hochvolt-Batterie den bidirektionalen Wandler des Ladekabels in den Gleichrichter-Modus oder den Inverter-Modus. Bei einem niedrigen Ladezustand der mindestens einen Hochvolt-Batterie schaltet das Steuergerät den bidirektionalen Wandler des Ladekabels in den Gleichrichter-Modus, so dass die mindestens eine Hochvolt-Batterie geladen werden kann und ein Energieabfluss aus der mindestens einen Hochvolt-Batterie über das Ladekabel unterbunden wird. Bei einem hohen Ladezustand der mindestens einen Hochvolt-Batterie schaltet das Steuergerät den bidirektionalen Wandler des Ladekabels in den Inverter-Modus, entweder automatisch oder auf Anforderung durch die über das Ladekabel angeschlossene Wechselstromquelle. Die mindestens eine Hochvolt-Batterie kann dann bei Bedarf Energie an die über das Ladekabel angeschlossene Wechselstromquelle transferieren.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens schaltet die Steuereinheit den bidirektionalen Wandler des Ladekabels auf eine Anforderung durch die über das Ladekabel verbundene Wechselstromquelle in den Inverter-Modus, wenn der SOC der mindestens einen Hochvolt-Batterie höher ist als ein vorgegebener Mindestwert. Der Mindestwert wird in der Regel höher sein als 20% der maximalen Kapazität der mindestens einen Hochvolt-Batterie, um eine mögliche Schädigung der mindestens einen Hochvolt-Batterie durch Tiefentladung zu verhindern, und kann beispielsweise 40%, 60%, oder 80% der maximalen Kapazität betragen. Der Mindestwert wird sich daran orientieren, welche Reichweite des Fahrzeugs im elektrischen Fahrbetrieb nach Abtrennung des Ladekabels mindestens zur Verfügung stehen soll.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen illustriert und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines mit einer Wechselstromquelle über ein Ladekabel des Standes der Technik verbundenen Fahrzeugs; -
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs und einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladekabels; -
3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der gleichstromseitigen Schnittstelle des erfindungsgemäßen Ladekabels. -
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug20 mit einem eingebauten Hochvolt-Ladegerät (OBC)22 , das über ein Ladekabel10 des Standes der Technik mit einer Wechselstromquelle30 verbunden ist. Das Ladekabel10 weist an beiden Enden Anschlüsse für Wechselstrom auf. Wechselstrom aus der Wechselstromquelle30 wird durch das Ladekabel10 dem OBC22 zugeführt. Der OBC22 wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und lädt damit eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs20 . -
2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug20 mit einer Gleichstrom-Ladebuchse21 . Über die Ladebuchse21 kann ein Gleichstrom zugeführt werden, um eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs20 zu laden. Eine Wechselstromquelle30 ist mit einem erfindungsgemäßen Ladekabel10 verbunden. Das Ladekabel10 weist an seinem einen Ende eine wechselstromseitige Schnittstelle11 zum Anschluss an eine Wechselstromquelle30 auf. An seinem anderen Ende weist das Ladekabel10 eine gleichstromseitige Schnittstelle12 zum Anschluss an eine Ladeschnittstelle21 eines Fahrzeugs20 auf. - Ist das Ladekabel
10 über die wechselstromseitige Schnittstelle11 an die Wechselstromquelle30 und über die gleichstromseitige Schnittstelle12 mit der Ladebuchse21 des Fahrzeugs20 verbunden, so kann die Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs20 geladen werden, indem Wechselstrom aus der Wechselstromquelle30 durch das Ladekabel10 der gleichstromseitigen Schnittstelle12 zugeführt wird. Ein darin enthaltener bidirektionaler Wandler wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und führt ihn der Ladebuchse21 des Fahrzeugs20 zu. Umgekehrt kann auch elektrische Energie aus der Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs20 der Wechselstromquelle30 , die beispielsweise ein Stromnetz sein kann, zugeführt werden. In diesem Fall wandelt der bidirektionale Wandler in der gleichstromseitigen Schnittstelle12 des Ladekabels10 den Gleichstrom aus der Hochvolt-Batterie in Wechselstrom um, der über die wechselstromseitige Schnittstelle11 des Ladekabels10 der Wechselstromquelle30 zugeführt wird. -
3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführungsform der gleichstromseitigen Schnittstelle12 des erfindungsgemäßen Ladekabels10 . Die Schnittstelle12 enthält einen bidirektionalen Wandler13 , der in der Lage ist, sowohl als Gleichrichter als auch als Inverter zu arbeiten. In der gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem bidirektionalen Wandler13 und den Ausgängen der Schnittstelle12 in Richtung der Ladebuchse21 ein Gleichstromwandler14 mit galvanischer Trennung angeordnet. Am Eingang und Ausgang der Schnittstelle12 sind Tiefpassfilter15 als Eingangs- bzw. Ausgangsfilter angeordnet, um hochfrequente Störsignale auszufiltern. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Ladekabel
- 11
- Wechselstromseitige Schnittstelle (AC-Stecker)
- 12
- Gleichstromseitige Schnittstelle (DC-Fahrzeugkupplung)
- 13
- bidirektionaler Wandler
- 14
- Gleichstromwandler
- 15
- Tiefpassfilter
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Fahrzeugseitige Schnittstelle (Ladebuchse)
- 22
- On-Board Charger (OBC)
- 30
- Wechselstromquelle
- 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 102016216565 A1 [0005]
- DE 102009045639 A1 [0006]
- US 2015258902 A1 [0007]
Claims (10)
- Ladekabel (10) für einen bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle (30) und mindestens einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs (20), welches eine wechselstromseitige Schnittstelle (11) zum Anschluss an eine Wechselstromquelle (30) und eine gleichstromseitige Schnittstelle (12) zum Anschluss an eine Ladeschnittstelle (21) des Kraftfahrzeugs (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichstromseitige Schnittstelle (12) als Typ-2-Fahrzeugkupplung oder Combo-2-Fahrzeugkupplung nach IEC 62196 ausgeführt ist, die einen bidirektionalen Wandler (13) enthält, welcher dafür eingerichtet ist, wahlweise einen Ladestrom aus der Wechselstromquelle (30) in Gleichstrom umzuwandeln oder einen Ladestrom aus der mindestens einen Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs (20) in Wechselstrom umzuwandeln.
- Ladekabel (10) nach
Anspruch 1 , bei dem der bidirektionale Wandler (13) eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) umfasst. - Ladekabel (10) nach
Anspruch 1 oder2 , bei dem die gleichstromseitige Schnittstelle (12) einen Gleichstromwandler (14) enthält, der zwischen dem bidirektionalen Wandler (13) und der Ladeschnittstelle (21) des Kraftfahrzeugs (20) angeordnet ist. - Ladekabel (10) nach
Anspruch 3 , bei dem der Gleichstromwandler (14) eine galvanische Trennung umfasst. - Ladekabel (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die gleichstromseitige Schnittstelle (12) an ihrem elektrischen Eingang und/oder ihrem elektrischen Ausgang Tiefpassfilter (15) aufweist.
- Ladekabel (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die wechselstromseitige Schnittstelle (11) Anschlüsse für dreiphasigen Wechselstrom aufweist, wobei Anschlüsse für einen Neutralleiter und eine der Phasen mit dem bidirektionalen Wandler (13) verbunden sind und Anschlüsse für die beiden anderen Phasen zu entsprechenden Anschlüssen der gleichstromseitigen Schnittstelle (12) durchgeschleift sind, welche dafür eingerichtet sind, mit einem im Kraftfahrzeug (20) eingebauten Ladegerät (22) verbunden zu werden.
- Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle (30) und mindestens einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs (20), bei dem die Wechselstromquelle (30) und die mindestens eine Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs (20) über ein Ladekabel (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche miteinander verbunden werden und wahlweise ein Stromfluss von der Wechselstromquelle (30) zu der mindestens einen Hochvolt-Batterie oder von der mindestens einen Hochvolt-Batterie zu der Wechselstromquelle (30) bewirkt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , bei dem eine Steuereinheit den bidirektionalen Wandler (13) des Ladekabels (10) so ansteuert, dass er wahlweise als Gleichrichter oder als Inverter arbeitet. - Verfahren nach
Anspruch 8 , bei dem die Steuereinheit mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) der mindestens einen Hochvolt-Batterie verbunden ist und in Abhängigkeit von dem Ladezustand (SOC) der mindestens einen Hochvolt-Batterie den bidirektionalen Wandler (13) des Ladekabels (10) in den Gleichrichter-Modus oder den Inverter-Modus schaltet. - Verfahren nach
Anspruch 9 , bei dem die Steuereinheit den bidirektionalen Wandler (13) des Ladekabels (10) auf eine Anforderung durch die über das Ladekabel (10) verbundene Wechselstromquelle (30) in den Inverter-Modus schaltet, wenn der SOC der mindestens einen Hochvolt-Batterie höher ist als ein vorgegebener Mindestwert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018217295.1A DE102018217295B4 (de) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018217295.1A DE102018217295B4 (de) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018217295A1 true DE102018217295A1 (de) | 2020-04-16 |
DE102018217295B4 DE102018217295B4 (de) | 2024-08-01 |
Family
ID=69954679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018217295.1A Active DE102018217295B4 (de) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Verfahren zum bidirektionalen Energietransfer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018217295B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108688485A (zh) * | 2017-04-04 | 2018-10-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 感应和传导式车载充电系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014223585A1 (de) * | 2014-11-19 | 2016-05-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs |
US20160176305A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Flex Power Control, Inc. | Muilti-functional power management system |
US20160272075A1 (en) * | 2013-11-08 | 2016-09-22 | Intelligent Electronic Systems | Compact Charging Device for Electric Vehicle |
DE102016106840A1 (de) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | Tim Munstermann | Energieübertragungsvorrichtung, Energieübertragungssystem, Elektrofahrzeug-Ladestation und Elektrofahrzeug-Ladeverfahren |
-
2018
- 2018-10-10 DE DE102018217295.1A patent/DE102018217295B4/de active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160272075A1 (en) * | 2013-11-08 | 2016-09-22 | Intelligent Electronic Systems | Compact Charging Device for Electric Vehicle |
DE102014223585A1 (de) * | 2014-11-19 | 2016-05-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs |
US20160176305A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Flex Power Control, Inc. | Muilti-functional power management system |
DE102016106840A1 (de) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | Tim Munstermann | Energieübertragungsvorrichtung, Energieübertragungssystem, Elektrofahrzeug-Ladestation und Elektrofahrzeug-Ladeverfahren |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108688485A (zh) * | 2017-04-04 | 2018-10-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 感应和传导式车载充电系统 |
CN108688485B (zh) * | 2017-04-04 | 2021-01-05 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 感应和传导式车载充电系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018217295B4 (de) | 2024-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2473370B1 (de) | Starthilfeverfahren und einrichtung für die durchführung des verfahrens | |
DE112010005561B4 (de) | Fahrzeug und Verfahren zur Fahrzeugsteuerung | |
DE102015101187A1 (de) | Hochvolt-Lade-Booster und Verfahren zum Laden einer Gleichstrom-Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladesäule sowie entsprechendes Elektrofahrzeug | |
DE102015004119A1 (de) | Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher und zwei Ladeschnittstellen, Ladesystem sowie Verfahren | |
DE102017202236B4 (de) | Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie bei geschalteter Filterung sowie Fahrzeugbordnetz | |
DE102017008840A1 (de) | Elektrisches Bordnetz | |
DE102011081720A1 (de) | Wandlerschaltung und Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie | |
DE102017220982A1 (de) | Traktionsnetz | |
EP2844513B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur versorgung eines elektrischen antriebes mit elektrischem strom | |
DE102012008687A1 (de) | Kraftwagen mit einem Hochvolt-Energieversorgungssystem | |
EP3666585A1 (de) | Elektrisch betriebenes fahrzeug und ladesystem | |
EP3578413A1 (de) | Mobile entladevorrichtung für einen energiespeicher eines elektrofahrzeugs | |
DE102017206497A1 (de) | Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug | |
DE102016002459A1 (de) | Elektrische Anlage für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug | |
DE102016216565A1 (de) | Ladekabel für ein Fahrzeug | |
DE102013011104A1 (de) | Elektrische Energieverteilungseinrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb der Energieverteilungseinrichtung | |
DE102018217295A1 (de) | Ladekabel für bidirektionales Laden mit Wechselstrom | |
DE102020113210A1 (de) | Modulares externes AC-Ladegerät | |
EP3784521B1 (de) | Elektrisches energiesystem mit brennstoffzellen | |
DE102018202589A1 (de) | Batterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug und Ladevorrichtung zum Aufladen einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs | |
DE102017208486A1 (de) | Verfahren zum Übertragen von elektrischer Leistung zwischen einer Ladestation und einem Energiespeicher eines Fahrzeugbordnetzes und Fahrzeugbordnetz | |
DE102021003831A1 (de) | Elektrisches Bordnetz für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes für ein Fahrzeug | |
DE102020130754A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum direkten Laden eines Elektrofahrzeugs an einer DC-Stromquelle | |
DE102011089989A1 (de) | Anordnung zum Laden einer Batterie | |
DE102020125970A1 (de) | Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mittels einer Ladesäule und Ladesystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |