DE102018217370A1 - Mobile charging device for charging an energy store - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei die mobile Ladevorrichtung über eine Stromquelle verfügt und eine erste Steckverbindung mit ersten Anschlusskontakten aufweist und wobei das Fahrzeug eine zweite Steckverbindung mit zweiten Anschlusskontakten aufweist, und wobei die mobile Ladevorrichtung den Ladevorgang des Energiespeichers während der Fahrt der mobilen Ladevorrichtung und des Fahrzeugs durchführt.The present invention relates to a mobile charging device for charging an energy storage device of a vehicle, wherein the mobile charging device has a power source and has a first plug connection with first connection contacts and wherein the vehicle has a second plug connection with second connection contacts, and wherein the mobile charging device carries out the charging process Performs energy storage while driving the mobile charging device and the vehicle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei die mobile Ladevorrichtung über eine Stromquelle verfügt und eine erste Steckverbindung mit ersten Anschlusskontakten aufweist und wobei das Fahrzeug eine zweite Steckverbindung mit zweiten Anschlusskontakten aufweist, und wobei die mobile Ladevorrichtung den Ladevorgang des Energiespeichers während der Fahrt der mobilen Ladevorrichtung und des Fahrzeugs durchführt.The present invention relates to a mobile charging device for charging an energy storage device of a vehicle, wherein the mobile charging device has a power source and has a first plug connection with first connection contacts and wherein the vehicle has a second plug connection with second connection contacts, and wherein the mobile charging device carries out the charging process Performs energy storage while driving the mobile charging device and the vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Im Zusammenhang mit der Elektrifizierung des Antriebs von Kraftfahrzeugen, welche als Elektrofahrzeuge oder als sogenannte Hybridfahrzeuge ausgebildet sind, stellt sich die Aufgabe des Wiederaufladens der elektrischen Energiespeicher, der sogenannten Traktionsbatterien. Diese Traktionsbatterien bieten in der Regel nur eine vergleichsweise geringe Reichweite im Vergleich zur Reichweite von Fahrzeugen, welche mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Daher müssen diese Traktionsbatterien entweder häufig wieder aufgeladen werden oder durch aufgeladene Batterien über ein Batteriewechselsystem ersetzt werden. Eine weitere Alternative ist der Einsatz von sehr großen Batterien, dies ist aber mit hohen Kosten und hohem Gewicht verbunden. Weiterhin benötigen solche sehr großen Batterien auch großen Bauraum im Fahrzeug, was zu Nutzungseinschränkungen aufgrund des eingeengten Platzangebots für die Passagiere oder für Transportgüter führt.In connection with the electrification of the drive of motor vehicles, which are designed as electric vehicles or as so-called hybrid vehicles, the task of recharging the electrical energy stores, the so-called traction batteries, arises. These traction batteries generally only offer a comparatively short range compared to the range of vehicles that are powered by internal combustion engines. Therefore, these traction batteries either need to be recharged frequently or replaced with charged batteries through a battery replacement system. Another alternative is the use of very large batteries, but this is associated with high costs and weight. Furthermore, such very large batteries also require large installation space in the vehicle, which leads to restrictions in use due to the limited space available for passengers or for goods to be transported.
Wenn die Möglichkeit eines Batteriewechsels nicht zur Verfügung steht, obliegt es dem Fahrer bzw. Benutzer, die Traktionsbatterie mit einer Energiequelle zu verbinden und nach erfolgtem Ladevorgang vor einer Weiterfahrt wieder zu trennen. Dazu muss in der Regel das Elektrofahrzeug über ein mit Steckern ausgestattetes Kabel mit einer Energiequelle verbunden werden. Als Energiequelle stehen dazu einerseits die üblichen Steckdosen zur Verfügung, andererseits kann das Fahrzeug zum Laden der Batterie mit speziellen Ladeeinrichtungen verbunden werden. Diese Ladeeinrichtungen können beispielsweise Ladesäulen am Straßenrand oder sogenannte Wallboxen an privaten Stellplätzen sein.If the possibility of changing the battery is not available, it is the responsibility of the driver or user to connect the traction battery to an energy source and, after charging, to disconnect it before continuing. As a rule, the electric vehicle must be connected to an energy source using a cable equipped with plugs. The usual sockets are available as an energy source, on the other hand the vehicle can be connected to special charging devices to charge the battery. These charging devices can be, for example, charging stations on the roadside or so-called wall boxes in private parking spaces.
In der
In der
In jedem Fall steht das Fahrzeug während des Aufladevorgangs aber nicht zur Benutzung zur Verfügung. Bei Fahrten über die Reichweite einer Batterieladung hinaus bedeutet dies, dass der Nutzer des Fahrzeugs in regelmäßigen Abständen die Fahrt unterbrechen und Pausen einlegen und das Fahrzeug an geeigneten Energiequellen parken muss, um die Traktionsbatterie wieder aufzuladen. In any case, the vehicle is not available for use during the charging process. When driving beyond the range of a battery charge, this means that the user of the vehicle must interrupt the journey at regular intervals and take breaks and park the vehicle at suitable energy sources in order to recharge the traction battery.
Nachteilig an den vorgeschlagenen automatisierten Steckverbindungen ist jeweils, dass sich an dem Problem der Fahrtunterbrechung für die Ladepausen für den Nutzer nichts ändert.A disadvantage of the proposed automated plug connections is that nothing changes for the user regarding the problem of interrupting the journey for the charging breaks.
Für eine Verbesserung der Nutzbarkeit von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen besteht daher der Bedarf nach einer Einrichtung, welche die Reichweite bei gegebener Batteriegröße ohne Fahrtunterbrechung für Ladepausen komfortabel vergrößert.In order to improve the usability of electrically powered vehicles, there is therefore a need for a device which comfortably increases the range for a given battery size without interrupting the journey for charging breaks.
Es besteht daher der Bedarf nach einer Vorrichtung zum Laden der Traktionsbatterien von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ohne Unterbrechung der Fahrt.There is therefore a need for a device for charging the traction batteries of electrically powered vehicles without interrupting the journey.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 bietet mit der erfindungsgemäßen mobilen Ladevorrichtung den Vorteil, dass der Ladevorgang des Energiespeichers während der Fahrt des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durchgeführt wird. Die Ladevorrichtung verfügt dazu über eine Stromquelle und eine erste Steckverbindung mit ersten Anschlusskontakten und das Fahrzeug verfügt über eine zweite Steckverbindung mit zweiten Anschlusskontakten. Damit steht das elektrisch angetriebene Fahrzeug dem Nutzer in vorteilhafter Weise auch bei Fahrten über die Reichweite der Traktionsbatterie hinaus ohne lästige Ladepausen zur Verfügung. Weiterhin ist sehr vorteilhaft, dass der Ladevorgang konduktiv über ein Kabel erfolgt. Somit entfallen die Anforderungen an die genaue Ausrichtung, wie sie beispielsweise bei induktiver Übertragung zwischen Sende- und Empfangsspule bestehen. Außerdem entfallen aufgrund der effizienten konduktiven Verbindung über Steckkontakte und Kabel die Wirkungsgradverluste der induktiven Übertragung. Einen weiteren Vorteil bietet der Ladevorgang während der Fahrt, da die für den Antrieb des Elektrofahrzeugs erforderliche Energie nicht zunächst in die Batterie eingespeichert und dann wieder ausgespeichert werden muss. Damit entfallen für diesen Anteil der von der mobilen Ladevorrichtung übertragenen Energie die Einspeicherungs- und Ausspeicherungsverluste der Batterie.The present invention with the characterizing part of
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures mentioned in the dependent claims allow advantageous developments of the device specified in the independent claim.
In vorteilhafter Weise ist die mobile Ladevorrichtung ein Fahrzeug. Damit kann die mobile Ladevorrichtung während der Fahrt des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs den Ladevorgang durchführen, ohne dass eine Fahrtunterbrechung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs für eine Ladepause erforderlich wäre.The mobile charging device is advantageously a vehicle. The mobile charging device can thus carry out the charging process while the electrically powered vehicle is traveling, without having to interrupt the journey of the electrically powered vehicle for a charging break.
Bevorzugt ist die mobile Ladevorrichtung ein autonom fahrendes Fahrzeug. In vorteilhafter Weise kann die mobile Ladevorrichtung als autonomes Fahrzeug ohne Fahrer unterwegs sein.The mobile charging device is preferably an autonomously driving vehicle. The mobile charging device can advantageously be traveling as an autonomous vehicle without a driver.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die mobile Ladevorrichtung ihre Geschwindigkeit mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs synchronisiert. Bei einer synchronen Fahrt der mobilen Ladeeinrichtung und des Fahrzeugs besteht in vorteilhafter Weise keine Gefahr einer Beschädigung der elektrischen Verbindung zwischen der mobilen Ladevorrichtung und dem Fahrzeug.It is particularly advantageous that the mobile charging device synchronizes its speed with the speed of the vehicle. When the mobile charging device and the vehicle travel synchronously, there is advantageously no risk of damage to the electrical connection between the mobile charging device and the vehicle.
Vorteilhafterweise übernimmt die mobile Ladevorrichtung die Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs während des Ladevorgangs. Somit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die mobile Ladevorrichtung und das Fahrzeug synchron mit derselben Geschwindigkeit fahren.The mobile charging device advantageously takes over the speed control of the vehicle during the charging process. This advantageously ensures that the mobile charging device and the vehicle drive synchronously at the same speed.
Vorteilhaft ist es, dass die mobile Ladevorrichtung den Ladevorgang bei stehender mobiler Ladevorrichtung und stehendem Fahrzeug durchführt. Somit kann der Ladevorgang während jeder Fahrtunterbrechung durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann dies überall dort geschehen, wo keine Ladestation oder ein sonstiger Zugang zu einem Versorgungsnetz besteht.It is advantageous that the mobile charging device carries out the charging process when the mobile charging device is stationary and the vehicle is stationary. This means that the charging process can be carried out during every break in the journey. This can advantageously take place wherever there is no charging station or other access to a supply network.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Kopplung der ersten Steckverbindung der mobilen Ladeeinrichtung mit der zweiten Steckverbindung des Fahrzeugs automatisiert erfolgt. Damit kann die elektrische Verbindung zwischen der mobilen Ladevorrichtung und dem Fahrzeug während der Fahrt hergestellt werden. Ein Anhalten des Fahrzeugs ist dazu nicht notwendig.It is particularly advantageous that the coupling of the first plug connection of the mobile charging device to the second plug connection of the vehicle is carried out automatically. The electrical connection between the mobile charging device and the vehicle can thus be established while driving. It is not necessary to stop the vehicle.
Vorteilhaft ist es, dass das Lösen der ersten Steckverbindung der mobilen Ladeeinrichtung von der zweiten Steckverbindung des Fahrzeugs automatisiert erfolgt. Damit kann die elektrische Verbindung zwischen der mobilen Ladevorrichtung und dem Fahrzeug während der Fahrt gelöst werden. Ein Anhalten des Fahrzeugs ist dazu nicht notwendig.It is advantageous that the first plug connection of the mobile charging device is automatically disconnected from the second plug connection of the vehicle. This allows the electrical connection between the mobile charging device and the vehicle to be disconnected while driving. It is not necessary to stop the vehicle.
Bevorzugt verfügt die Steckverbindung über eine Verriegelung, so dass die erste Steckverbindung während der Energieübertragung mit der zweiten Steckverbindung verriegelt ist. Bei einer Verriegelung der ersten Steckverbindung mit der zweiten Steckverbindung besteht in vorteilhafter Weise keine Gefahr einer Beschädigung der elektrischen Verbindung zwischen der mobilen Ladevorrichtung und dem Fahrzeug.The plug connection preferably has a lock so that the first plug connection is locked to the second plug connection during the energy transfer. If the first plug connection is locked with the second plug connection, there is advantageously no risk of damage to the electrical connection between the mobile charging device and the vehicle.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Kopplung der ersten Steckverbindung der mobilen Ladeeinrichtung mit der zweiten Steckverbindung des Fahrzeugs im Stillstand der mobilen Ladevorrichtung und des Fahrzeugs erfolgt. Damit kann die mobile Ladevorrichtung an jeder beliebigen Stelle als quasistationäre Ladesäule dienen. Das Suchen einer freien Ladesäule und eine unerwünschte Fahrtunterbrechung für die Ladepause ist somit nicht mehr notwendig.It is particularly advantageous that the coupling of the first plug connection of the mobile charging device to the second plug connection of the vehicle takes place when the mobile charging device and the vehicle are at a standstill. The mobile charging device can thus serve as a quasi-stationary charging station at any point. The search for a free charging station and an undesired interruption of the journey for the charging break is no longer necessary.
Vorteilhafterweise ermöglicht es die mobile Ladevorrichtung, dass ein Ladevorgang im Stillstand der mobilen Ladevorrichtung und des Fahrzeugs beginnt und während des Ladevorgangs die Fahrt von Fahrzeug und mobiler Ladevorrichtung fortgesetzt wird. Damit wird ermöglicht, die Pausen auf den Bedarf des Fahrzeugnutzers abzustimmen. Der Nutzer ist nicht mehr gezwungen, seine Pausen und deren Länge an der Dauer des Ladevorgangs auszurichten.The mobile charging device advantageously makes it possible for a charging process to start when the mobile charging device and the vehicle are at a standstill, and for the vehicle and the mobile charging device to continue driving during the charging process. This enables the breaks to be tailored to the needs of the vehicle user. The user is no longer forced to align their pauses and their length with the duration of the charging process.
Vorteilhaft ist es, dass die mobile Ladevorrichtung eine Verbrennungskraftmaschine mit Generator oder eine Brennstoffzelle zur Erzeugung des Ladestroms umfasst. Damit kann die mobile Ladevorrichtung den Ladestrom genau auf den Bedarf der Batterie des Fahrzeugs abgestimmt zur Verfügung stellen.It is advantageous that the mobile charging device is an internal combustion engine with a generator or a fuel cell for generating the Charging current includes. This means that the mobile charging device can make the charging current available precisely tailored to the needs of the vehicle's battery.
Besonders vorteilhaft ist, dass die mobile Ladevorrichtung einen mitgeführten Energiespeicher zur Bereitstellung des Ladestroms umfasst. Besonders in urbanen Gegenden mit strengen Emissionsvorschriften ist es somit in vorteilhafter Weise möglich, die mobile Ladevorrichtung ohne lokale Abgasemission zu betreiben.It is particularly advantageous that the mobile charging device comprises an entrained energy store for providing the charging current. Particularly in urban areas with strict emission regulations, it is thus advantageously possible to operate the mobile charging device without local exhaust gas emissions.
Vorteilhaft ist es, dass die mobile Ladevorrichtung die Energiespeicher mehrerer Fahrzeuge gleichzeitig lädt. Bei einer geeigneten, gleichzeitigen Fahrt von mehreren Fahrzeugen auf der gleichen Strecke in die gleiche Richtung ist dann eine mobile Ladevorrichtung ausreichend, um mehrere Fahrzeuge gleichzeitig zu laden.It is advantageous that the mobile charging device charges the energy stores of several vehicles at the same time. With a suitable, simultaneous journey of several vehicles on the same route in the same direction, a mobile charging device is then sufficient to charge several vehicles at the same time.
Bevorzugt weist die mobile Ladevorrichtung eine Steckverbindung in Fahrtrichtung und eine Steckverbindung entgegen der Fahrtrichtung auf. Dies bietet den Vorteil, dass ein Fahrzeug vor der mobilen Ladevorrichtung und ein weiteres Fahrzeug hinter der mobilen Ladevorrichtung fährt und beide gleichzeitig geladen werden.The mobile charging device preferably has a plug connection in the direction of travel and a plug connection in the opposite direction to the direction of travel. This offers the advantage that one vehicle is driving in front of the mobile charging device and another vehicle is driving behind the mobile charging device and both are being charged at the same time.
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.Further features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which, however, are not to be interpreted as limiting the invention, with reference to the accompanying drawings.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
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1a eine schematische Ansicht einer mobilen Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem elektrischen Energiespeicher; -
1b eine schematische Ansicht einer mobilen Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem elektrischen Energiespeicher und einer Brennstoffzelle; -
1c eine schematische Ansicht einer mobilen Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem elektrischen Energiespeicher und einer Verbrennungskraftmaschine mit Generator; -
2 eine mobile Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche hinter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug fährt und den elektrischen Energiespeicher dieses Fahrzeugs während der Fahrt lädt; -
3 eine mobile Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in einer Kolonne zwischen zwei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen fährt und die elektrischen Energiespeicher dieser Fahrzeuge während der Fahrt lädt; -
4 eine mobile Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche an einer stationären Ladesäule parkt und elektrische Energie aus dieser Ladesäule bezieht; -
5 eine mobile Ladevorrichtung welche hinter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug fährt und den elektrischen Energiespeicher dieses Fahrzeugs während der Fahrt lädt und die dazu erforderliche Energie mit Hilfe von Stromabnehmern aus einer Fahrleitung bezieht; -
6 eine mobile Ladevorrichtung welche hinter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug fährt und den elektrischen Energiespeicher dieses Fahrzeugs während der Fahrt lädt und die dazu erforderliche Energie mit Hilfe einer induktiven Empfangsspule von Sendespulen in der Fahrbahn bezieht.
-
1a a schematic view of a mobile charging device according to the present invention with an electrical energy storage; -
1b is a schematic view of a mobile charging device according to the present invention with an electrical energy storage and a fuel cell; -
1c is a schematic view of a mobile charging device according to the present invention with an electrical energy storage and an internal combustion engine with generator; -
2nd a mobile charging device according to the present invention, which drives behind an electrically driven vehicle and charges the electrical energy storage device of this vehicle while driving; -
3rd a mobile charging device according to the present invention, which travels in a column between two electrically driven vehicles and charges the electrical energy stores of these vehicles while driving; -
4th a mobile charging device according to the present invention, which parks on a stationary charging station and draws electrical energy from this charging station; -
5 a mobile charging device which drives behind an electrically driven vehicle and charges the electrical energy store of this vehicle while driving and draws the energy required for this with the help of current collectors from a contact line; -
6 a mobile charging device which drives behind an electrically driven vehicle and charges the electrical energy store of this vehicle while driving and obtains the energy required for this with the aid of an inductive receiving coil from transmitting coils in the road.
Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 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.All figures are merely schematic representations of the device according to the invention and its components according to exemplary embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not shown to scale in the figures. Corresponding elements are provided with the same reference numbers in the various figures.
Die Figuren la-c zeigen eine mobile Ladevorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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