DE102018219296A1 - Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zum Laden einer Batterie (4) eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (6), wobei die Vorrichtung (2) ein erstes Steckerelement (8) mit Wechselstromkontakten (12) zum Anschluss an ein Haushaltsstromnetz (20), ein zweites Steckerelement (14) mit Gleichstromkontakten (18) für die Zuführung einer Lade-Gleichspannung (U) an die Batterie (4) des Kraftfahrzeugs (6) und einen zwischen die Wechselstromkontakten (12) und die Gleichstromkontakte (18) geschalteten Spannungswandler (26) zur Wandlung einer vom Haushaltsstromnetz (20) bereitgestellten Wechselspannung (U) in die Lade-Gleichspannung (U) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung ein erstes Steckerelement und ein zweites Steckerelement aufweist.
  • Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug weist typischerweise eine Batterie (Traktions-Batterie) auf, welche einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in der Batterie speichert (BEV, battery electric vehicle), ein Elektrofahrzeug mit einem Reichweitenverlängerer (REEV, range extended electric vehicle), ein Hybridfahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle) und/oder ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) zu verstehen.
  • Zum Laden der Batterie wird beispielsweise ein diese Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs mit einem auch als Lade-Wallbox bezeichneten Wechselstrom-Netzteil verbunden. Alternativ wird das Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs mittels eines Ladekabels an ein Versorgungsnetz angeschlossen, welches eine Wechselspannung bereitstellt. Das Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs weist dabei ein auch als On-Board-Charger bezeichnetes Ladegerät auf, welches die zugeführte Wechselspannung in eine zum Laden der Batterie geeignete Lade-Gleichspannung wandelt. Nachteilig wird der On-Board-Charger bei einer Fahrt des Kraftahrzeugs lediglich mitgeführt, er erfüllt also neben dem Laden mittels eines Gleichstroms typischerweise keine weiteren Funktionen. Zudem ist für einen solchen On-Board-Charger aufgrund einer Wärmeentwicklung bei dessen Betrieb eine zusätzliche Kühlung notwendig, weswegen Herstellungskosten vergleichsweise hoch und zusätzlicher Bauraum notwendig sind.
  • Alternativ zum Laden der Batterie mittels einer Wechselspannung wird ein Gleichstrom-Ladegerät herangezogen. Ein solches Gleichstrom-Ladegerät stellt eine zum Laden der Batterie geeignete Lade-Gleichspannung bereit. Die Lade-Gleichspannung wird dabei nicht dem On-Board-Charger zugeführt, sondern über eine Gleichstrom-Ladeschnittstelle des Batterieladesystems der Batterie, insbesondere direkt, zugeführt. Solche Gleichstrom-Ladegeräte können eine vergleichsweise hohe Ladeleistung bereitstellen. Dabei sind solche Gleichstrom-Ladegeräte jedoch vergleichsweise schwer, weswegen sie beispielsweise an einer Wand befestigt oder selbst stehend montiert sind. Zudem ist eine Verfügbarkeit solcher Gleichstrom-Ladegeräte vergleichsweise gering, insbesondere in ländlichen Gegenden. Ein Laden der Batterie mittels eines solchen Gleichstrom-Ladegeräts ist deshalb gegebenenfalls für einen Benutzer nicht oder lediglich mit vergleichsweise hohem Aufwand möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Vorrichtung zum Laden der Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben. Insbesondere soll die Vorrichtung transportabel, und/oder möglichst einfach handhabbar sein. Dabei soll einem Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs eine Gleichspannung zugeführt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Vorrichtung dient dem Laden einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Hierzu weist die Vorrichtung ein erstes Steckerelement mit Wechselstromkontakten auf. Das erste Steckerelement ist zum Anschluss an ein Haushaltsstromnetz, insbesondere zum Anschluss an einen als Steckdose ausgebildeten Anschluss des Haushaltsstromnetzes, eingerichtet und vorgesehen. Zudem weist die Vorrichtung ein zweites Steckerelement mit Gleichstromkontakten auf, mittels welchem eine Lade-Gleichspannung an die Batterie des Kraftfahrzeugs zuführbar ist. Das zweite Steckerelement ist dabei dazu vorgesehen und eingerichtet, an eine Gleichstrom-Ladeschnittstelle eines Batterieladesystems des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs angeschlossen zu werden. Das zweite Steckerelement ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass er geltenden Normen und Vorschriften, beispielsweise ISO-Normen, erfüllt. Beispielsweise ist das zweite Steckerelement als ein sog. CSS-Stecker (combined charging system-Stecker) oder als CHAdeMO-Stecker ausgebildet.
  • Zusammenfassend wird mittels des ersten Steckerelements eine elektrische Verbindung mit dem Haushaltsstromnetz und mittels des zweiten Steckerelements eine elektrische Verbindung mit der Gleichstrom-Ladeschnittstelle des Batterieladesystems des Kraftfahrzeugs hergestellt.
  • Weiterhin weist die Vorrichtung einen zwischen die Wechselstromkontakte und die Gleichstromkontakte geschalteten Spannungswandler auf. Dieser dient der Wandlung einer vom Haushaltsstromnetz bereitgestellten Wechselspannung in die Lade-Gleichspannung.
  • Das Haushaltsstromnetz wird beispielsweise auch als Niederspannungsnetz bezeichnet. Insbesondere ist das Haushaltsstromnetz ein Dreiphasenwechselstromnetz, wobei dem an das Haushaltsstromnetz angeschlossen ersten Steckerelement eine der Phasen des Dreiphasenwechselstromnetzes zugeführt wird. Beispielsweise weist die Wechselspannung des Haushaltsstromnetzes in Deutschland einen Effektivwert von 230 V und eine Frequenz von 50 Hz auf.
  • Die Verfügbarkeit des Haushaltsstromnetzes ist vergleichsweise hoch. So sind Anschlüsse an das Haushaltsstromnetz, insbesondere im Vergleich zur Verfügbarkeit der eingangs erwähnten Gleichstrom-Ladegeräte, vergleichsweise weit verbreitet und nahezu überall verfügbar. Infolge dessen ist das Laden der Batterie des Kraftfahrzeugs mittels der Vorrichtung vergleichsweise leicht realisierbar und somit komfortabel für einen Benutzer.
  • Aufgrund der Spannungswandlung der vom Haushaltsstromnetzes bereitgestellten Wechselspannung in ein eine Gleichspannung mittels der Vorrichtung, ist eine solche Spannungswandlung mittels eines On-Board-Chargers des Batterieladesystems des Kraftfahrzeug nicht weiter notwendig. Entsprechend weist das Batterieladesystem des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bevorzugt keinen On-Board-Charger auf, insbesondere sofern dessen (Lade-)Leistungsklasse der mittels der Vorrichtung realisierbaren Ladeleistung entspricht.
  • Gemäß einer geeigneten Weiterbildung weist der Spannungswandler einen Gleichrichter sowie einen Spannungssteller auf. Vorzugsweise ist dabei der Gleichrichter als sogenannter Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildet. Dem Gleichrichter ist dabei eingangsseitig die Wechselspannung zugeführt, welche mittels des Gleichrichters in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Ausgangsseitig ist der Gleichrichter mit dem Spannungssteller verbunden, welcher die vom Gleichrichter zugeführte Gleichspannung in die Lade-Gleichspannung wandelt. Vorzugsweise ist dabei der Spannungssteller als Tiefsetzsteller ausgebildet. Der Spannungsteller stellt die Lade-Gleichspannung auf einen zum Laden der Batterie geeigneten Spannungswert ein, welcher insbesondere vom Ladezustand der Batterie abhängig ist. Also setzt der als Tiefsetzsteller ausgebildete Spannungswandler die Gleichspannung entsprechend tief.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Gleichstromkontakte des zweiten Steckerelements mittels eines Transformators galvanisch vom Spannungswandler getrennt. Auf diese Weise sind die elektrischen Potentiale der beiden aufgrund der galvanischen Trennung gebildeten Stromkreise voneinander getrennt. Zweckmäßigerweise ist dabei zwischen den Transformator und dem Spannungswandler ein Wechselrichter geschaltet um eine Induktion am Transformator zu ermöglichen. Zwischen dem Transformator und den Gleichstromkontakten ist ein weiterer Gleichrichter geschaltet, um die induzierte Wechselspannung in die Lade-Gleichspannung zurück zu wandeln.
  • Beispielsweise zusätzlich weist die Vorrichtung ein Element zur Isolationsmessung auf, mittels welchem eine Isolationswirkung der galvanischen Trennung bezüglich deren Sicherheit bzw. Fehlerfreiheit überprüft werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Gleichstromkontakte mit einer Entladeschaltung verbunden. Mittels dieser sind die Gleichstromkontakte zueinander spannungsfrei schaltbar. Insbesondere weist die Entladeschaltung hierzu einen Entladewiderstand auf, welcher die beiden Gleichstromkontakte über einen steuerbaren Schalter elektrisch miteinander verbindet.
  • Insbesondere sofern die Vorrichtung nicht mit dem Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist, sollen die Gleichstromkontakte zum Zwecke der Sicherheit eines Benutzers der Vorrichtung zueinander spannungsfrei sein, also das gleiche (elektrische) Potential aufweisen. Hierzu wird der Schalter geschlossen, also stromleitend geschaltet, sodass die beiden Gleichstromkontakte über den Entladewiderstand miteinander elektrisch verbunden sind. Sofern die Vorrichtung mit dem Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wird der Schalter geöffnet, also stromsperrend geschaltet, sodass die Verbindung der beiden Gleichstromkontakte über den Entladewiderstand getrennt ist.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Vorrichtung zur Steuerung der Entladeschaltung, insbesondere des Schalters der Entladeschaltung, eine Steuervorrichtung auf.
  • Zusätzlich oder alternativ dient die Steuervorrichtung der Steuerung des Spannungswandlers, insbesondere des Spannungsstellers zum Einstellen der Lade-Gleichspannung auf einen zum Laden der Batterie geeigneten Spannungswert, welcher insbesondere entsprechend des Ladezustands der Batterie des Kraftfahrzeugs gewählt wird. Hierbei wird die Lade-Gleichspannung beispielsweise gemäß DIN-Normen entsprechend eines dem Batterieladesystem zuzuführenden Soll-Ladestroms, einer Soll-Leistung oder einer Soll-Lade-Gleichspannung geregelt. Hierzu wird mittels der Vorrichtung der dem Batterieladesystem zugeführte Ladestrom gemessen und die Lade-Gleichspannung bzw. der der Ladestrom entsprechend der gewählten Regelart eingestellt.
  • Weiter zusätzlich oder alternativ dient die Steuervorrichtung zur Kommunikation mit einer Steuereinheit des Batterieladesystems, welche Steuereinheit auch als Batteriemanagementsystem bezeichnet wird. Beispielsweise weist das zweite Steckerelement hierzu zusätzlich zu den Gleichstromkontakten einen weiteren Kontakt auf, welcher auch als Kommunikationskontakt oder Pilot-Leitung bezeichnet wird. Zweckmäßigerweise weist das Batterieladesystem einen entsprechenden Kommunikationsanschluss für den Kommunikationskontakt auf, welcher Kommunikationsanschluss wiederum mit der Steuereinheit des Batterieladesystems verbunden ist. Auf diese Weise können Steuersignale, Fehlersignale und/oder Daten zwischen der Steuervorrichtung und der Steuereinheit des Batterieladesystems ausgetauscht werden.
  • Alternativ erfolgt die Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung und der Steuereinheit drahtlos. Hierzu weist die Vorrichtung eine mit der Steuervorrichtung verbundene Empfangs - und Sendeeinheit auf, mittels welcher Daten und oder Signale per Funk an eine entsprechende mit der Steuereinheit verbundene Empfangs - und Sendeeinheit übertragen werden können.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Trennvorrichtung (Trenner) auf, welche die Wechselstromkontakte in Abhängigkeit eines von der Steuervorrichtung ausgegebenen Steuersignals vom Spannungswandler (elektrisch) trennt. Die Trennvorrichtung ist beispielsweise mittels eines Schalters gebildet. Auf diese Weise kann die Zuführung der Lade-Gleichspannung an das Batterieladesystem unterbrochen werden. Insbesondere wird ein solches Steuersignal ausgegeben, sofern der Ladevorgang beendet ist, oder sofern ein Fehler während der Kommunikation oder beim Ladevorgang selbst auftritt.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Vorrichtung einen Fehlerstrom-Schutzschalter (residual current device) auf, welcher im Fehlerfall die Wechselstromkontakte vom Spannungswandler trennt. Mit anderen Worten wird mittels des Fehlerstrom-Schutzschalters, das Haushaltsstromnetz weggeschaltet, also eine elektrische Verbindung des Spannungswandlers zu den Wechselstromkontakten des ersten Steckerelements unterbrochen. Zusammenfassend dient der Fehlerstrom-Schutzschalter dem netzseitigen (infrastrukturseitigen) abschalten im Fehlerfall. Hierbei ist unter einem Fehlerfall insbesondere ein Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch den Ladestrom zu verstehen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Entstörfilter (Netzfilter) auf, welcher mit dem Eingang des Spannungswandlers verbunden ist. Auf diese Weise ist die elektromagnetische Verträglichkeit der Vorrichtung, insbesondere des Spannungswandlers, gegen eine Störung aus dem Haushaltsstromnetz verbessert. Mit anderen Worten ist eine Störfestigkeit der Vorrichtung, insbesondere des Spannungswandlers, erhöht. Zudem ist eine Funkentstörung bewirkt, also wird eine von der Vorrichtung, insbesondere vom Spannungswandler, ausgehende elektrische Störung in das Haushaltsstromnetz reduziert oder sogar verhindert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit, der Spannungswandler, die Entladeschaltung, der Fehlerstrom-Schutzschalter, die Trennvorrichtung, und/oder der Entstörfilter in einem Gehäuse entweder des ersten Steckerelements oder alternativ des zweiten Steckerelements angeordnet. Auf diese Weise ist zumindest eine dieser Komponenten in das erste Steckerelement oder in das zweite Steckerelement integriert. Dabei sind die beiden Steckerelemente vorzugsweise mittels einer Verbindungsleitung miteinander verbunden.
  • Alternativ weisen das erste und das zweite Steckerelement ein gemeinsames Gehäuse auf, weshalb die Vorrichtung besonders kompakt und leicht handhabbar ausgebildet ist. In diesem Falle sind die oben genannten Komponenten im gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist ein Anzeigeelement und zusätzlich oder alternativ ein Bedienelement im Gehäuse integriert, in welchem die jeweiligen Komponenten integriert sind. Beispielsweise ist das Anzeigeelement als eine LED oder als ein Display ausgebildet, mittels welcher bzw. mittels welchem beispielsweise ein Fehlercode ausgegeben oder ein Status angezeigt werden kann. Das Bedienelement ist beispielsweise als ein Schalter oder als ein Druckknopf ausgebildet, mittels welchem der Ladevorgang der Batterie gestartet und/oder beendet werden kann, oder mittels welchem alternativ eine der oben dargelegten Regelarten gewählt werden kann.
  • Zweckmäßigerweise sind das Anzeigeelement bzw. das Bedienelement mit der Steuervorrichtung verbunden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • 1 eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung ein erstes Steckerelement mit Wechselstromkontakten und ein zweites Steckerelement mit Gleichstromkontakten aufweist, und wobei die Wechselstromkontakte und die Gleichstromkontakte über einen Spannungswandler miteinander verbunden sind, und
    • 2 die Vorrichtung, wobei das erste Steckerelement zum Anschließen an ein Haushaltsstromnetz und das zweites Steckerelement zum Anschließen an eine Gleichstrom-Ladeschnittstelle des Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet ist.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In der 1 ist eine Vorrichtung 2 zum Laden einer Batterie 4 eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 6 gezeigt. Die Vorrichtung 2 weist ein erstes Steckerelement 8 mit zwei Wechselstromkontakten 12 auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung 2 ein zweites Steckerelement 14 mit einem Gehäuse 16 und mit zwei Gleichstromkontakten 18 auf.
  • Das erste Steckerelement 8 ist dabei zum Anschluss an ein Haushaltsstromnetz 20, und das zweite Steckerelement zum Anschluss an eine Gleichstrom-Ladeschnittstelle 22 eines Batterieladesystems 24 des Kraftfahrzeugs 6 vorgesehen (vgl. 2).
  • Im zweiten Gehäuse 16 des zweiten Steckerelements 14 ist ein Spannungswandler 26 angeordnet, welcher zwischen die Wechselstromkontakte 12 und die Gleichstromkontakte 18 geschaltet ist. Der Spannungswandler 26 weist dabei einen als Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildeten Gleichrichter 28 sowie einen Spannungssteller 30 auf. Mittels des Gleichrichters 28 wird eine Wechselspannung UAc des Haushaltsstromnetzes 20, welche beispielsweise eine Amplitude von 230V aufweist, in eine Gleichspannung UDC , beispielsweise 450V, gleichgerichtet. Hierzu ist der Gleichrichter 28 eingangsseitig mit den Wechselstromkontakten 12 elektrisch verbunden. Also ist der Spannungswandler 26 mit dessen Eingang mit den Wechselstromkontakten 12 elektrisch verbunden. Ausgangsseitig ist der Gleichrichter 28 mit dem als Tiefsetzsteller ausgebildeten Spannungssteller 30 verbunden, wobei die vom Gleichrichter ausgegebene Gleichspannung UDC mittels des Spannungstellers 30 in eine zum Laden der Batterie geeignete Lade-Gleichspannung UDCL tief gestellt wird. Beispielsweise beträgt die Lade-Gleichspannung UDCL insbesondere in Abhängigkeit eines Ladezustandes der Batterie 4, 220 bis 450 V.
  • Zwischen dem Spannungssteller 30 des Spannungswandlers 26 und den Gleichstromkontakten 18 ist weiterhin ein Transformator 32 zur galvanischen Trennung der Gleichstromkontakte 18 und des Spannungswandlers 26 geschaltet. Hierbei ist zur Ermöglichung einer Induktion am Transformator 32 ein Wechselrichter 34 zwischen den Transformator 32 und den Spannungssteller 30 des Spannungswandlers 26 geschaltet, welcher Wechselrichter 34 die Lade-Gleichspannung UDCL in eine Wechselspannung wandelt. Gleichstromkontaktseitig ist der Transformator 32 mit einem zweiten Gleichrichter 36 verbunden, welcher die gleichstromkontaktseitig induzierte Wechselspannung in die Lade-Gleichspannung UDCL zurück umwandelt. Dabei ist der zweite Gleichrichter 36 mit den Gleichstromkontakten 18 verbunden.
  • Die beiden Gleichstromkontakte 18 sind mittels einer Entladeschaltung 38 zueinander spannungsfrei schaltbar. Hierzu weist die Entladeschaltung 38 einen Entladewiderstand 40 und einen ersten Schalter 42 auf, wobei der Entladewiderstand 40 und der erste Schalter 42 in Serie mit den beiden Gleichstromkontakten 18 geschaltet sind. Beispielsweise sollen zum Zwecke der Sicherheit eines Benutzers der Vorrichtung 2 deren Gleichstromkontakte 18 zueinander spannungsfrei sein, wenn die Vorrichtung 2 nicht an die Gleichstrom-Ladeschnittstelle 22 des Batterieladesystems 24 angeschlossen ist. Hierzu wird der erste Schalter 42 geschlossen, also stromleitend geschaltet, sodass die beiden Gleichstromkontakte 18 über den Entladewiderstand 40 miteinander elektrisch verbunden sind. Die Vorrichtung 2 weist eine Steuervorrichtung 44 auf, welche zum Öffnen bzw. zum Schließen des ersten Schalters 42 mit diesem verbunden ist.
  • Des Weiteren ist die Steuervorrichtung 44 mit einem Kommunikationskontakt 46 verbunden. Dieser dient der Kommunikation mit einer Steuereinheit 48 des die Batterie 4 umfassenden Batterieladesystems 24. Dabei weist dieses einen entsprechenden Kommunikationsanschluss 47 für den Kommunikationskontakt 46 auf. Der Kommunikationsanschluss 47 ist wiederum mit der Steuereinheit 48 des Batterieladesystems 24 verbunden, so dass Steuersignale, Fehlersignale und/oder Daten zwischen der Steuervorrichtung 44 und der Steuereinheit 48 des Batterieladesystems 24 ausgetauscht werden können. Das Batterieladesystem 24 weist einen zweiten Schalter 50 als Schutzvorrichtung auf, mittels welcher die Batterie 4 von der Gleichstrom-Ladeschnittstelle 22 getrennt werden kann, sofern der Steuereinheit 48 beispielsweise ein entsprechendes Signal von der Steuervorrichtung 44 mittels des Kommunikationskontaktes 46 und des Kommunikationsanschlusses 47 zugeführt wird, oder sofern ein Fehler bei der Kommunikation oder beim Ladevorgang auftritt.
  • Das zweite Steckerelement 14 weist des Weiteren zwei Bedienelemente 52 sowie ein als Display ausgebildetes Anzeigeelement 54 auf. Diese sind in das Gehäuse 16 integriert und jeweils mit der Steuervorrichtung 44 verbunden. Mittels des Anzeigeelements 54 kann ein Fehlercode ausgegeben oder ein Status angezeigt werden. Die hier als Druckknöpfe ausgebildeten Bedienelemente 52 dienen beispielsweise dem Starten bzw. dem Beenden eines Ladevorgangs der Batterie 4.
  • Weiterhin ist die Steuervorrichtung 44 mit einer als dritten Schalter ausgebildeten Trennvorrichtung 56 verbunden. Der dritte Schalter ist dabei zwischen einem der Wechselstromkontakte 12 und dem Spannungswandler 26 geschaltet. In Abhängigkeit eines von der Steuervorrichtung 44 ausgegebenen Steuersignals S wird der dritte Schalter geöffnet, also stromsperrend geschaltet, sodass die Wechselstromkontakte 12 vom Spannungswandler 26 getrennt sind.
  • Zur Stromversorgung der Steuervorrichtung 44 ist diese über einen zweiten Transformator 58 an die Wechselstromkontakte 12 geführt.
  • Zwischen die Wechselstromkontakte 12 und dem Spannungswandler 26 sind des Weiteren ein Fehlerstrom-Schutzschalter 60 und ein Entstörfilter 62 geschaltet. Der Fehlerstrom-Schutzschalter 60 trennt im Fehlerfall, insbesondere bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch den beim Laden der Batterie 4 fließenden Ladestrom durch den Fehlerstrom-Schutzschalter 60, die Wechselstromkontakte 12 vom Spannungswandler 26. Der Entstörfilter 62 dient dem Zwecke der Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit der Vorrichtung 2.
  • Das erste Steckerelement 8 sowie das zweite Steckerelement 14 weisen jeweils einen Schutzleiteranschluss 64 auf, welche mittels einer Schutzleitung 66 miteinander verbunden sind.
  • Das erste Steckerelement 8 und das zweite Steckerelement 14 sind mittels einer Verbindungsleitung 68 verbunden, welche die Schutzleitung 66 sowie die von den Wechselstromkontakten 12 zu den Gleichstromkontakten 18 führenden Stromleitungen umfasst. Dabei ist die Verbindungsleitung 68 zum Zwecke einer verbesserten Übersicht verkürzt dargestellt.
  • In der 2 ist das Kraftfahrzeug 6 mit dessen Batterieladesystem 24 dargestellt. Das Batterieladesystem 24 umfasst die Steuereinheit 48, den zweiten Schalter 50, die Batterie 4, den Kommunikationsanschluss 47 sowie die Gleichstrom-LadeSchnittstelle 22. Die Gleichstromkontakte 18 sowie der Kommunikationskontakt 46 des zweiten Stecker Elements sind dazu eingerichtet, mit der Gleichstrom-Ladeschnittstelle bzw. mit dem Kommunikationsanschluss 47 des Batterieladesystems 24 angeschlossen zu werden. Das zweite Steckerelement 14 ist dazu vorgesehen, an das Haushaltsstromnetz 20 mittels einer Steckdose 70 angeschlossen zu werden.
  • Die Schutzleiteranschlüsse 64 sind in der 2 nicht weiter dargestellt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Vorrichtung
    4
    Batterie
    6
    Kraftfahrzeug
    8
    erstes Steckerelement
    12
    Wechselstrom kontakten
    14
    zweites Steckerelement
    16
    Gehäuse
    18
    Gleichstromkontakt
    20
    Haushaltsstromnetz
    22
    Gleichstrom-Ladeschnittstelle
    24
    Batterieladesystem des Kraftfahrzeugs
    26
    Spannungswandler
    28
    Gleichrichter
    30
    Spannungssteller
    32
    Transformator
    34
    Wechselrichter
    36
    zweiter Gleichrichter
    38
    Entladeschaltung
    40
    Entladewiderstand
    42
    erster Schalter
    44
    Steuervorrichtung
    46
    Kommunikationskontakt
    47
    Kommunikationsanschluss
    48
    Steuereinheit
    50
    zweiter Schalter
    52
    Bedienelement
    54
    Anzeigeelement
    56
    Trennvorrichtung
    58
    zweiter Transformator
    60
    Fehlerstrom-Schutzschalter
    62
    Entstörfilter
    64
    Schutzleiteranschluss
    66
    Schutzleitung
    68
    Verbindungsleitung
    70
    Steckdose
    UAC
    Wechselspannung
    UDC
    Gleichspannung
    UDCL
    Lade-Gleichspannung
    S
    Steuersignal

Claims (10)

  1. Vorrichtung (2) zum Laden einer Batterie (4) eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (6), aufweisend - ein erstes Steckerelement (8) mit Wechselstromkontakten (12), zum Anschluss an ein Haushaltsstromnetz (20), - ein zweites Steckerelement (14) mit Gleichstromkontakten (18), für die Zuführung einer Lade-Gleichspannung (UDCL) an die Batterie (4) des Kraftfahrzeugs (6), und - einen zwischen die Wechselstromkontakte (12) und die Gleichstromkontakte (18) geschalteten Spannungswandler (26) zur Wandlung einer vom Haushaltsstromnetz (20) bereitgestellten Wechselspannung (UAC) in die Lade-Gleichspannung (UDCL).
  2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (26) einen, insbesondere als Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgebildeten, Gleichrichter (28) und einen Spannungssteller (30) aufweist, wobei dem Gleichrichter (28) eingangsseitig die Wechselspannung (UAC) zugeführt ist, und wobei der Gleichrichter (28) ausgangsseitig mit dem Spannungssteller (30) verbunden ist, welcher eine vom Gleichrichter zugeführte Gleichspannung (UDC) in die Lade-Gleichspannung (UDCL) wandelt.
  3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromkontakte (18) mittels eines Transformators (32) galvanisch vom Spannungswandler (26) getrennt sind.
  4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromkontakte (18) mit einer Entladeschaltung (38) verbunden sind, mittels welcher die Gleichstromkontakte (18) zueinander spannungsfrei schaltbar sind.
  5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (44) zur Kommunikation mit einer Steuereinheit (48) eines die Batterie (4) umfassenden Batterieladesystems (24) des Kraftfahrzeugs (6), für den Spannungswandler (26) und/oder für die Entladeschaltung (38).
  6. Vorrichtung (2) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Trennvorrichtung (56), welche in Abhängigkeit eines von der Steuervorrichtung (44) ausgegebenen Steuersignals (S) die Wechselstromkontakte (12) vom Spannungswandler (26) trennt.
  7. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Fehlerstrom-Schutzschalter (60), welcher im Fehlerfall die Wechselstromkontakte (12) vom Spannungswandler (26) trennt.
  8. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Entstörfilter (62), welcher mit einem Eingang des Spannungswandlers (26) verbunden ist.
  9. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (48), der Spannungswandler (26), die Entladeschaltung (38), der Fehlerstrom-Schutzschalter (60), die Trennvorrichtung (56), und/oder der Entstörfilter (62) in einem Gehäuse (GH) des ersten Steckerelements (8) oder des zweiten Steckerelements (14) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigeelement (54) und/oder ein Bedienelement (52) im Gehäuse (GH) integriert sind.
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