DE102019107543A1 - Ladesäule für mindestens teilweise elektrisch betreibbares Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladesäule (1) zum Laden einer Batterie eines mindestens teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (5), umfassend eine Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung des Fahrzeugs (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladesäule zum Laden einer Batterie eines mindestens teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.
  • Die US8350526 offenbart eine Ladesäule zum schnellen Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, wobei eine Kühlung der Ladesäule und eine Kühlung des Elektrofahrzeugs während eines Ladevorgangs verbunden werden.
  • Die erfindungsgemäße Ladesäule zum Laden einer Batterie eines mindestens teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs umfasst eine Kühlvorrichtung zur Kühlung des Fahrzeugs.
  • Eine Kühlung des Fahrzeugs im Sinne der Erfindung umfasst eine Kühlung des gesamten Fahrzeugs und/oder Fahrzeugkomponenten.
  • Die erfindungsgemäße Ladesäule ermöglicht durch die Kühlung des Fahrzeugs eine höher Rate für einen Leistungstransfer während eines Ladevorgangs der Batterie, als dies bei einem ungekühlten Fahrzeug der Fall wäre. Dies ermöglicht kürzere Ladezeiten für die Batterie, wodurch eine Reichweite des Fahrzeugs schneller erhöht werden kann, als dies bei längeren Ladezeiten der Fall wäre.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ladesäule eine Klimakammer zur Klimatisierung der Ladesäule und des Fahrzeugs.
  • Durch die Klimakammer wird eine effiziente Temperierung des Fahrzeugs ermöglicht, da eine Temperierung schon erfolgt, wenn das Fahrzeug sich innerhalb der Klimakammer befindet, und nicht erst, wenn ein Ladevorgang erfolgt. Zusätzlich wird eine Isolierung des Inneren der Klimakammer gegen die Umgebung ermöglicht. Dadurch muss die Batterie nicht in einer sehr heißen und/oder in einer sehr kalten Umgebung geladen werden. Sehr heiße Umgebungen würden zu einer Reduktion in der Rate des Leistungstransfers führen. Sehr niedrige Temperaturen senken hingegen die Kapazität der Batterie. Beide Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ladesäule vermindert und/oder verhindert.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule 1 zum Laden einer Batterie 9 eines mindestens teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 5. Die Ladesäule 1 umfasst eine Kühlvorrichtung 2 zum Kühlen des Fahrzeugs 5.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Kühlung des Fahrzeugs 5 durch die Kühlvorrichtung 2 nur, während die Batterie 9 des Fahrzeugs 5 geladen wird. Dies ermöglicht eine Reduktion der Kosten für den Betrieb der Ladesäule 1, wenn kein Fahrzeug geladen wird.
  • Die Kühlvorrichtung 2 umfasst ein Gebläse 4, wobei das Gebläse 4 ausgebildet ist, einen Kühlstrom 7 zu erzeugen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt das Gebläse 4 einen Kühlstrom 7 aus Umgebungsluft. Diese ist nicht klimatisiert, da der Kühlstrom 7 vornehmlich durch eine Strömung der Luft kühlt.
  • Dies ermöglicht eine Reduktion der Kosten für den Betrieb der Ladesäule 1, da eine zusätzliche Kühlung des Kühlstroms 7 entfällt.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist der Kühlstrom 7 klimatisiert. Dies ermöglicht eine effizientere Kühlung des Fahrzeugs 5.
  • Die Ladesäule 1 umfasst aktuierbare Stellvorrichtungen 6,11 zum Anpassen des Kühlstroms 7 und ein Steuergerät 13 zum Steuern der Stellvorrichtungen 6,11, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, den Kühlstrom 7 derart zu steuern, dass Wärme von einer Batterie 9 des Fahrzeugs 5 über den Kühlstrom 7 abgeführt wird.
  • Bei einem Ladevorgang erhitzt sich insbesondere die Batterie 9 des Fahrzeugs 5 durch den Leistungstransfer. Diese Wärme steht einer hohen Rate für den Leistungstransfer entgegen. Es ist hierbei nicht nötig, dass das komplette Fahrzeug 5 heruntergekühlt wird, da lediglich die Temperatur der Batterie 9 einen signifikanten Einfluss auf die Rate eines möglichen Leistungstransfers hat.
  • Eine gezielte Kühlung der Batterie 9 ermöglicht somit eine Reduktion der Kosten für den Betrieb der Kühlvorrichtung 2 und damit der Ladesäule 1.
  • Das Steuergerät 13 ist eingerichtet, den Kühlstrom 7 derart zu steuern, dass eine Wärmemenge von einer Batterie 9 des Fahrzeugs 5 über den Kühlstrom 7 zu einem Verbrennungsmotor 8 des Fahrzeugs 5 transferiert wird.
  • Für die Anwendung bei Hybridfahrzeugen wird so ermöglicht, dass der Verbrennungsmotor 8 nach einem Ladevorgang der Batterie 9 eine höhere Starttemperatur aufweist. Dies ermöglicht eine Reduktion von Schäden an dem Verbrennungsmotor 8, welche durch einen Kaltstart verursacht werden können.
  • Die Ladesäule 1 umfasst Sensoren 3 zur Erfassung von Temperaturen des Fahrzeugs 5.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird das Gebläse 4 von dem Steuergerät 13 gesteuert. Insbesondere wird eine Durchflussrate des Gebläses 4 gesteuert. Die Steuerung erfolgt anhand der erfassten Temperaturen des Fahrzeugs 5. Die Durchflussrate wird erhöht, wenn die erfassten Temperaturen über einen Grenzwert für die Temperatur steigen.
  • Dies ermöglicht eine effiziente und bedarfsorientierte Kühlung des Fahrzeugs 5.
  • Die Sensoren 3 umfassen eine Wärmebildkamera.
  • Dies ermöglicht eine Erfassung von Temperaturen von verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 5. Basierend darauf wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlungsstrategie ermittelt. Dabei wird das Gebläse 4 so gesteuert, dass Komponenten mit hoher Temperatur mehr gekühlt werden, als Komponenten mit niedriger Temperatur.
  • Dies ermöglicht eine bedarfsorientierte Kühlung von Komponenten des Fahrzeugs 5.
  • Die Stellvorrichtungen 6,11 umfassen Stromleitbleche 6.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühlstrom 7 unterhalb des Fahrzeugs 5 angeordnet. Die Batterie 9 ist in einem Fahrzeugunterboden angeordnet. Es sind 2 Stromleitbleche auf Höhe der Batterie 5 innerhalb des Kühlstroms 7 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Kühlstrom 7 sehr nahe an die Batterie 9 geführt werden kann. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Kühlleistung der Kühlvorrichtung 2 für die Batterie 9.
  • Die Stellvorrichtungen 6,11 umfassen eine Kühlstrompositioniervorrichtung 11, wobei die Kühlstrompositioniervorrichtung 11 geeignet ist, eine Kühlstromaustrittsöffnung des Gebläses 4 zu positionieren.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Kühlstrompositioniervorrichtung 11 ein Schwenken der Kühlstromaustrittsöffnung des Gebläses 4 im Raum, sowie eine Ausrichtung in der Höhe.
  • Dies ermöglicht, dass der Kühlstrom 7 sehr nahe an die Batterie 9 des Fahrzeugs geführt werden kann, was eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung 2 vorteilhaft erhöht.
  • Die Ladesäule 1 umfasst eine Klimakammer 10 zur Klimatisierung der Ladesäule 1 und des Fahrzeugs 5.
  • Innerhalb der Klimakammer 10 liegt eine Temperatur unterhalb von zwischen 10°C und 20°C vor.
  • Diese Temperatur ermöglicht es, das hohe Raten für den Leistungstransfer zur Batterie 9 erreicht werden. Zusätzlich ist dies eine angenehme Temperatur für einen Fahrer des Fahrzeugs 5, welcher innerhalb der Klimakammer 10 das Laden der Batterie 9 abwartet.

Claims (10)

  1. Ladesäule (1) zum Laden einer Batterie eines mindestens teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (5), umfassend eine Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung des Fahrzeugs (5).
  2. Ladesäule (1) nach Anspruch 1, wobei die Kühlvorrichtung (2) ein Gebläse (4) umfasst, und wobei das Gebläse (4) ausgebildet ist, einen Kühlstrom (7) zu erzeugen.
  3. Ladesäule (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Sensoren (3) zur Erfassung von Temperaturen des Fahrzeugs (5).
  4. Ladesäule (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend aktuierbare Stellvorrichtungen (6,11) zum Anpassen des Kühlstroms (7) und ein Steuergerät zum Steuern der Stellvorrichtungen (6,11), wobei das Steuergerät eingerichtet ist, den Kühlstrom (7) derart zu steuern, dass Wärme von einer Batterie (9) des Fahrzeugs (5) über den Kühlstrom (7) abgeführt wird.
  5. Ladesäule (1) nach Anspruch 4, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, den Kühlstrom (7) derart zu steuern, dass eine Wärmemenge von einer Batterie (9) des Fahrzeugs (5) über den Kühlstrom (7) zu einem Verbrennungsmotor (8) des Fahrzeugs (5) transferiert wird.
  6. Ladesäule (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Sensoren (3) eine Wärmebildkamera umfassen.
  7. Ladesäule (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Stellvorrichtungen (6,11) Stromleitbleche (6) umfassen.
  8. Ladesäule (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Stellvorrichtungen (6,11) eine Kühlstrompositioniervorrichtung (11) umfassen, und wobei die Kühlstrompositioniervorrichtung (11) geeignet ist, eine Kühlstromaustrittsöffnung des Gebläses (4) zu positionieren.
  9. Ladesäule (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Klimakammer (10) zur Klimatisierung der Ladesäule (1) und des Fahrzeugs (5).
  10. Ladesäule (1) nach Anspruch 9, wobei innerhalb der Klimakammer (10) eine Temperatur unterhalb von zwischen 10°C und 20°C vorliegt.
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