DE102019117565A1 - Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers sowie Ladevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14) mittels einer Ladevorrichtung (10), bei welchem mittels einer kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung (26) des Kraftfahrzeugs (14) der elektrische Energiespeicher (12) zumindest während eines Ladeprozesses des elektrischen Energiespeichers (12) temperiert wird und bei welchem mittels der Ladevorrichtung (10) während des Ladeprozesses ein Luftstrom (26) für die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung (26) mittels einer ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) erzeugt wird, wobei mittels eines Gebläseelements (18) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) ein Massenstrom des Luftroms (26) erhöht wird und mittels eines Temperierelements (20 ,22) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) der Luftstrom (26) vortemperiert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladevorrichtung (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels einer Ladevorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladevorrichtung.
  • Beim Laden von elektrischen Energiespeichern von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen treten oft hohe Ladeleistungen auf. Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher hierbei auch als Traktionsbatterie angesehen werden. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere als vollelektrisches Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Insbesondere bei einem sogenannten Schnellladen treten entsprechend hohe Ladeleistungen auf, sodass in den einzelnen Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers große Mengen Abwärme auftreten. Diese Abwärme führt zu hohen Temperaturen in den Batteriezellen, welche zu signifikanten Alterungseffekten führen. Aus diesem Grund wird während des Ladevorgangs das Kühlsystem des Kraftfahrzeugs aktiv, um die Wärme aus dem elektrischen Energiespeicher abzuführen. Das Kühlsystem sorgt dafür, dass die Verlustleistung beim Laden, insbesondere die Wärme, von der Wärmequelle zur Wärmesenke geführt werden kann. Fahrzeugseitig ist die Wärmesenke der Kühler, der in Kontakt zur Umgebungsluft steht. Die über den Kühler abführbare Wärmemenge ist durch den Temperaturunterschied zwischen Umgebungsluft und Temperatur im Kühlmedium, welches beispielsweise auch als Kältemittel bereitgestellt werden kann, beschränkt. Dieser Temperaturgradient limitiert die Wärmeabfuhr und bestimmt damit die Temperatur der Traktionsbatterie und somit auch die maximale Ladeleistung.
  • Aus dem Stand der Technik ist hierzu ferner bekannt, dass beim Schnellladen der elektrische Energiespeicher zu Teilen von einem Kühl- oder Kältemittel umströmt wird. Dieses, insbesondere als Fluid, ausgebildete Kühlmittel, nimmt die Abwärme während des Ladevorgangs auf und führt diese über den Kühler oder über einen Kondensator an die Umgebungsluft ab. Um möglichst viel Wärme aus dem Fluid an die Umgebungsluft abzugehen wird das Kühlpacket bestehend aus Kühler und/oder Kondensator, mit dem im Kraftfahrzeug verbauten Lüfter zwangsdurchströmt. Der abführbare Wärmestrom aus dem Kühlfluid hängt neben dem Aufbau des Kühlpakets direkt von der Temperatur der Umgebungsluft, der Temperatur des Fluides, sowie den Massenströmen im Fluid und in der Luft ab. Aus diesem Grund werden in einigen Fällen zwei oder mehrere Kältekreisläufe in Kraftfahrzeugen verbaut, damit genug Wärme aus dem Kraftfahrzeug abgeführt werden kann. Jedoch bleibt auch bei diesen Systemen die einzige Wärmesenke die Umgebungsluft.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass beispielsweise über Ladesäulen ein kaltes Fluid aus der Ladestation über den Ladestecker ins Kraftfahrzeug gebracht wird. Für den Ladevorgang werden dabei die Kühlkreisläufe des Kraftfahrzeugs und der Ladestation gekoppelt, um die Abwärme nicht über den Kühler des Kraftfahrzeugs, sondern über einen Wärmetauscher in der Ladestation abzuführen. Die Wärmesenke ist in diesem Fall nicht die Luft, sondern der Wärmetauscher in der Ladestation. Diese Ausführungsform ist insbesondere mit hohem Aufwand verbunden sowie mit einer komplexen Struktur des Ladesteckers sowohl kraftfahrzeugseitig als auch ladesäulenseitig.
  • Ferner offenbart die DE 10 2015 010 982 A1 ein Verfahren zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs während eines Ladevorgangs der Traktionsbatterie, wobei die Traktionsbatterie mit einer Kühlerfläche des Elektrofahrzeugs thermisch verbunden ist. Dabei wird die Kühlerfläche des Elektrofahrzeugs mit einem Aerosol aus einer Sprühvorrichtung beaufschlagt.
  • Weiterhin offenbart die DE 2012 211 718 A1 ein elektrisches Ladesystem für Kraftzeuge umfassend einen Energiespeicher, der vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug integriert ist, und eine Ladestation mit einem Temperierungssystem bereitgestellt ist, wobei der Energiespeicher vorzugsweise einen Lithium-Ionen-Akkumulator, und das Temperierungssystem temporär thermisch mittels einer forcierten Luftbewegung und/oder eines Infrarotstrahlers miteinander gekoppelt sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren sowie eine Ladevorrichtung zu schaffen, mittels welchen einfach und dennoch zuverlässig ein elektrischer Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs temperiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Ladevorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels einer Ladevorrichtung, bei welchem mittels einer kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung des Kraftfahrzeugs der elektrische Energiespeicher zumindest während eines Ladeprozesses des elektrischen Energiespeichers temperiert wird und bei welchem mittels einer Ladevorrichtung während des Ladeprozesses ein Luftstrom für die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung mittels einer ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung erzeugt wird.
  • Es ist vorgesehen, dass mittels eines Gebläseelements der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung ein Massenstrom des Luftstroms erhöht wird und mittels eines Temperierelements der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung der Luftstrom vortemperiert wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise und ohne zusätzliche Bauteile innerhalb des Kraftfahrzeugs eine verbesserte Temperierung des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.
  • Sollte beispielsweise der elektrische Energiespeicher gekühlt werden müssen, beispielsweise bei einem Schnellladen des Kraftfahrzeugs, wird viel Wärmeenergie frei, die aus dem Kraftfahrzeug abgeführt werden muss, damit keine Schädigung der Batteriezellen innerhalb des elektrischen Energiespeichers eintreten und die Ladeleistung hochgehalten werden kann. Die Wärmeabfuhr über den im Kraftfahrzeug verbauten Kühler reicht hierzu oftmals nicht aus, sodass hier zusätzlich erfindungsgemäß mittels der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung eine Kühlung durchgeführt wird. Mit anderen Worten wird der Luftstrom für die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung vorkonditioniert. Hierdurch wird die Abfuhr der Wärme aus dem Schnellladen ermöglicht ohne das Kraftfahrzeug mit zusätzlichen Komponenten ausrüsten zu müssen.
  • Insbesondere bei einer Kühlung ist es Ziel die Temperatur der Luft, die durch das Kühlpaket strömt, durch Vorkonditionierung deutlich unterhalb die Umgebungstemperatur zu bringen. Hierzu wird außerhalb des Kraftfahrzeugs, und insbesondere innerhalb der Ladevorrichtung, ein Kältekreislauf mit einem Luftverdampfer installiert. Der Luftverdampfer ist insbesondere als Temperierelement ausgebildet. Die warme Umgebungsluft wird über das Gebläseelement angesaugt und über den Verdampfer geführt. Dabei wird mithilfe des Kältemittels der Luft Energie entzogen, wodurch diese sich abkühlt. Die kalte Luft strömt dann über einen Auslass, welcher insbesondere am Boden der Ladevorrichtung ausgebildet ist, vor dem Kraftfahrzeug über das Kühlpaket. Hierdurch kann dem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs mehr Wärme entzogen werden, als mit einem Luftstrom mit Umgebungstemperatur. Zusätzlich erhöht das externe Gebläse, mit anderen Worten das Gebläseelement, der Luftansaugung den Massenstrom über der kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung und führt somit mehr Wärme ab. Da ausschließlich bereits im Kraftfahrzeug verbaute Komponenten verwendet werden kann die Ladevorrichtung insbesondere auch fahrzeugtypenunabhängig angewendet werden. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren für Ultra-Schnellladesäulen, die besonders hohe Abwärme beim Laden der Traktionsbatterien, insbesondere des elektrischen Energiespeichers, erzeugen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels eines Heizelements als Temperierelement der Luftstrom geheizt und/oder mittels eines Kühlelements als Temperierelement wird der Luftstrom gekühlt. Mit anderen Worten kann die Ladevorrichtung sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen eingesetzt werden. Mit anderen Worten kann eine Wärmepumpe ebenfalls bereitgestellt werden, die Luft kann dann aufgeheizt werden und dem Fahrzeug zugeführt werden. Die warme Luft erwärmt das Kühlmedium im Kraftfahrzeug wodurch der elektrische Energiespeicher vorgewärmt werden kann. Dies ist insbesondere beispielsweise bei kalten Außentemperaturen notwendig, sodass verbessert elektrische Leistung von dem elektrischen Energiespeicher aufgenommen werden kann.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Heizelement als Kondensator bereitgestellt wird und/oder das Kühlelement als ein erster Wärmetauscher bereitgestellt wird. Der Wärmetauscher kann auch als Verdampfer bezeichnet werden. Insbesondere kann somit auf einfache Art und Weise sowohl ein Heizelement als auch ein Wärmetauscher bereitgestellt werden. Bevorzugt ist innerhalb der Ladevorrichtung sowohl das Heizelement als auch der Wärmetauscher ausgebildet, sodass bei einer heißen Außentemperatur der Luftstrom gekühlt werden kann und bei einer kalten Außentemperatur der Luftstrom geheizt werden kann. Dadurch ist ein verbessertes Temperieren des elektrischen Energiespeichers realisiert.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels der Ladevorrichtung ein Luftstrom gerichtet an die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung erzeugt wird. Mit anderen Worten ist vorgehsehen, dass der Luftstrom derart erzeugt wird, dass dieser gerichtet an die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung geblasen wird. Somit kann die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung direkt den erzeugten Luftstrom der Ladevorrichtung aufnehmen und dadurch verbessert ein Kühlen des elektrischen Energiespeichers durchführen. Ferner kann durch den gerichteten Strom Energie der Ladevorrichtung eingespart werden, da dieser direkt von der kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung aufgenommen werden kann. Dadurch ist ein verbessertes Kühlen des elektrischen Energiespeichers realisiert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels eines unterirdisch verlegten Ansaugelements der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung der Luftstrom bereits vor dem Vortemperieren vortemperiert. Mit anderen Worten wird bereits vor dem Temperierelement, wobei vor insbesondere zeitlich und örtlich vor dem Temperierelement gemeint ist, der Luftstrom bereits unterirdisch vortemperiert, insbesondere unterirdisch gekühlt. Hierzu kann das Ansaugelement beispielsweise als Rohr bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Rohr eine vordefinierte Länge aufweisen, sodass der Luftstrom zumindest eine vordefinierte Temperatur bereits vor dem Temperierelement aufweist. Insbesonxdere kann hierbei der Effekt genutzt werden, dass der Boden bereits natürlich gekühlt ist. Dadurch kann eine Effizienzsteigerung der Ladevorrichtung realisiert werden, wodurch diese sich bereits vorher abkühlt und die Kälteanlage eine geringe Leistungsaufnahme benötigt. Somit kann verbessert und effizient der elektrische Energiespeicher gekühlt werden.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels eines linksläufigen Kühlkreisprozesses der Luftstrom temperiert wird. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Kühlkreislauf insbesondere um einen linksläufigen Kreisprozess mit einem Kältemittel welches bei geringen Temperaturen verdampft und der Luft über den Wärmetauscher Energie entzieht. Dadurch kann verbessert der elektrische Energiespeicher temperiert werden.
  • Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Luftstrom mittels eines elektrischen Verdichters der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung, eines zweiten Wärmetauschers der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung und einer Expansionseinrichtung der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung gekühlt wird. Insbesondere wird somit der linksläufige Kreisprozess bereitgestellt. Der elektrische Verdichter komprimiert das gasförmige Kältemittel und bringt es auf einen hohen Druck die mit hohen Temperaturen einhergehen. In einem zweiten Wärmetauscher wird das gasförmige Kältemittel kondensiert und gibt die aufgenommene Energie, welche insbesondere aus Verdampfung und Verdichtung besteht, ab. Als Wärmesenke kann hier beispielsweise ein Luftkondensator verwendet werden, der die Umgebungsluft als Senke verwendet oder ein entsprechendes Kühlmedium.
  • Ferner hatte es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Luftstrom derart erzeugt wird, dass dieser auf eine Front des Kraftfahrzeugs geführt wird. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die temperierte Luft mit dem Gebläse durch eine Luftführung geleitet wird und tritt vor dem Kraftfahrzeug an der Front des Kraftfahrzeugs aus dem Boden aus. Von dort strömt sie, insbesondere angesaugt durch die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung, über das Kühlpaket und nimmt dort die Wärme des Kühlmittels/Kältemittels auf. Insbesondere wird dadurch auf zwei Arten die Kühlleistung kraftfahrzeugseitig gesteigert. Zum einen aufgrund der deutlichen Absenkung der Lufttemperatur vor dem Kühleintritt und zum anderen aufgrund der Steigerung des Luftmassendurchsatzes durch den Kühler, da sich die Gebläseleistung nun aus der Leistung des Ladestationsgebläses und des Fahrzeuggebläses zusammensetzt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird der Luftstrom in Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur des elektrischen Energiespeichers erzeugt. Insbesondere ist hierzu eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Temperatur des elektrischen Energiespeichers erfasst werden kann. Dies kann sowohl kraftfahrzeugseitig als auch ladevorrichtungsseitig durchgeführt werden. Insbesondere kann dann die bestimmte Temperatur an die Ladevorrichtung, insbesondere an eine elektronische Recheneinrichtung der Ladevorrichtung, übertragen werden. In Abhängigkeit der bestimmten Temperatur kann dann der Luftstrom entsprechend eingestellt werden. Insbesondere kann der Massenstrom des Luftstroms und die Temperatur des Luftstroms in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur des elektrischen Energiespeichers angepasst werden. Dadurch ist eine effiziente Möglichkeit geschaffen, den elektrischen Energiespeicher verbessert zu temperieren.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung, welche ein Gebläseelement und ein Temperierelement aufweist, wobei die Ladevorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels der Ladevorrichtung durchgeführt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Ladevorrichtung anzusehen. Die Ladevorrichtung weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens und eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Es zeigt dabei die einzige Fig. eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Ladevorrichtung.
  • In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Fig. zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform einer Ladevorrichtung 10. Die Ladevorrichtung 10 ist zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 12 eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 14 ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest teilweise elektrisch betriebene Kraftfahrzeug 14 als vollelektrisches Kraftfahrzeug 14 ausgebildet ist. Die Ladevorrichtung 10 weist eine ladevorrichtungsinterne Temperiereinrichtung 16 auf, welche ein Gebläseelement 18 und ein Temperierelement 20, 22 aufweist.
  • Beim Verfahren zum Laden des elektrischen Energiespeichers 12 des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 14 mittels der Ladevorrichtung 10 wird mittels einer kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung 24 des Kraftfahrzeugs 14 der elektrische Energiespeicher 12 zumindest während eines Ladeprozesses des elektrischen Energiespeichers 12 temperiert und es wird mittels der Ladevorrichtung 10 während des Ladeprozesses ein Luftstrom 26 für die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung 24 mittels der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 erzeugt.
  • Es ist vorgesehen, dass mittels des Gebläseelements 18 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 ein Massenstrom des Luftstroms 26 erhöht wird und mittels des Temperierelements 20, 22 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 der Luftstrom 26 vortemperiert wird.
  • Insbesondere wird mittels eines Heizelements 22 als Temperierelement 20, 22 der Luftstrom 26 geheizt und/oder mittels eines Kühlelements 20 als Temperierelement 20, 22 der Luftstrom 26 gekühlt. Das Heizelement 22 ist insbesondere als Kondensator ausgebildet und/oder das Kühlelement 20 ist insbesondere als Wärmetauscher bereitgestellt.
  • Insbesondere zeigt die Fig., dass mittels der Ladevorrichtung 10 der Luftstrom 26 gerichtet an die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung 24 erzeugt wird. Insbesondere wird der Luftstrom 26 derart erzeugt, dass dieser auf eine Front 28 des Kraftfahrzeugs 14 geführt wird.
  • Ferner zeigt die Fig., dass insbesondere mittels eines unterirdisch verlegten Ansaugelements 30 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 der Luftstrom 26 bereits vor dem Vortemperieren vortemperiert wird.
  • Weiterhin zeigt die Fig., dass mittels eines linksläufigen Kühlkreisprozesses 32 der Luftstrom 26 temperiert wird. Insbesondere kann der Luftstrom 26 mittels eines elektrischen Verdichters 34 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16, mittels eines zweiten Wärmetauschers 36 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 und mit einer Expansionseinrichtung 38 der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung 16 gekühlt werden.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Luftstrom 26 in Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur des elektrischen Energiespeichers 12 erzeugt wird. Hierzu kann beispielsweise das Kraftfahrzeug 14 eine Erfassungseinrichtung 40 aufweisen, welche dazu ausgebildet ist die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 12 zu erfassen. Insbesondere kann dann die erfasste Temperatur an eine elektronische Recheneinrichtung 42 der Ladevorrichtung 10 übertragen werden. In Abhängigkeit dieser Temperatur kann dann wiederum der Luftstrom 26 entsprechend gesteuert werden. Alternativ kann beispielsweise über eine Kabelverbindung einer Ladesäule 44 der Ladevorrichtung 10 mit dem Kraftfahrzeug 14 die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 12 an die elektronische Recheneinrichtung 42 übertragen werden.
  • Insbesondere zeigt die Fig., dass insbesondere beim Laden die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 12 erhöht werden kann. Insbesondere durch ein Kühlen des Luftstroms 26 kann dann eine verbesserte Kühlung des elektrischen Energiespeichers 12 realisiert werden. Ziel ist es somit die Temperatur der Luft, die durch das Kühlpaket, also insbesondere der kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung 24 strömt, durch Vorkonditionierung deutlich unterhalb die Umgebungstemperatur zu bringen. Hierzu wird außerhalb des Kraftfahrzeugs 14, und innerhalb der Ladevorrichtung 10, der ladevorrichtungsinterne Kältekreislauf mit einem Luftverdampfer, also insbesondere dem ersten Wärmetauscher 20, installiert. Die warme Umgebungsluft wird über das Gebläseelement 18 angesaugt und über den ersten Wärmetauscher 20 geführt. Dabei wird der Luft mithilfe des Kältemittels Energie entzogen wodurch diese sich abkühlt. Die kalte Luft strömt dann über einen Auslass, welcher insbesondere am Boden der Ladevorrichtung 10 ausgebildet ist, vor dem Kraftfahrzeug 14 über das Kühlpaket des Kraftfahrzeugs 14. Hierdurch kann dem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs 14 mehr Wärme entzogen werden, als mit einem Luftstrom mit Umgebungstemperatur. Zusätzlich erhöht das Gebläseelement 18 der Luftansaugung den Massenstrom über der kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung 24 und führt somit mehr Wärme ab. Da ausschließlich bereits im Kraftfahrzeug 14 verbaute Komponenten verwendet werden kann die vorliegende Erfindung fahrzeugtypenunabhängig angewendet werden. Derart eignet sich insbesondere für Schnellladesäulen, insbesondere für Ultraschnellladesäulen, die besonders hohe Abwärme beim Laden des elektrischen Energiespeichers 12 erzeugen.
  • Ferner zeigt die Fig. insbesondere, dass es sich bei dem Kältekreislauf/Kälteanlage, also insbesondere bei dem Kühlkreisprozess 32, um einen linksläufigen Kreisprozess mit dem Kältemittel handelt, welches bei geringen Temperaturen verdampft und der Luft über den ersten Wärmetauscher 20 Energie entzieht. Der elektrische Verdichter 34 komprimiert das gasförmige Kältemittel und bringt es auf einen hohen Druck mit hohen Temperaturen. Bei dem zweiten Wärmetauscher 36, welcher insbesondere als Kondensator ausgebildet wird, wird gasförmiges Kältemittel kondensiert und gibt die aufgenommene Energie, bestehend aus Verdampfung und Verdichtung, ab. Als Wärmesenke kann hier beispielsweise ein Luftkondensator verwendet werden, der die Umgebungsluft als Senke verwendet oder ein entsprechendes Kühlmedium aufweist.
  • Die abgekühlte Luft wird mit dem Gebläseelement 18 durch eine Luftführung geleitet und tritt vor dem stehenden Kraftfahrzeug 14 aus dem Boden aus. Von dort strömt sie, insbesondere angesaugt durch die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung 24, über das Kühlpaket und nimmt dort die Wärme des Kühlmittels/Kältemittels auf. Hierdurch wird auf zweit Arten die Kühlleistung kraftfahrzeugseitig gesteigert. Zum einen aufgrund der deutlichen Absenkung der Lufttemperatur vor dem Kühlereintritt und zum anderen aufgrund der Steigerung des Luftmassendurchsatzes durch den Kühler, da sich die Gebläseleistung nun aus der Leistung des Ladevorrichtungsgebläses und des Fahrzeuggebläses zusammensetzt.
  • Zur Steigerung der Effizienz der Ladevorrichtung 10 kann es zudem von Vorteil sein, die Luft bei heißen Außentemperaturen zuerst unterirdisch über das Ansaugelement 30 zu führen, wodurch diese sich bereits abkühlt und die Ladevorrichtung 10 eine geringe Leistungsaufnahme benötigt. Zudem besteht die Möglichkeit die Ladevorrichtung 10 als Wärmepumpe zu nutzen, wodurch die Luft aufgeheizt und dem Kraftfahrzeug 14 zugeführt werden kann. Die warme Luft erwärmt das Kühlmedium im Kraftfahrzeug 14 wodurch der elektrische Energiespeicher 12 vorgewärmt werden kann.
  • Insgesamt zeigt die Erfindung ein elektrisches Ladesystem für Kraftfahrzeuge 14 mit Kälteanlage zur Fahrzeugtemperierung.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Ladevorrichtung
    12
    elektrischer Energiespeicher
    14
    Kraftfahrzeug
    16
    ladevorrichtungsinterne Temperiereinrichtung
    18
    Gebläseelement
    20
    erster Wärmetauscher
    22
    Heizelement
    24
    kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung
    26
    Luftstrom
    28
    Front
    30
    Ansaugelement
    32
    Kühlkreisprozess
    34
    elektrischer Verdichter
    36
    zweiter Wärmetauscher
    38
    Expansionseinrichtung
    40
    Erfassungseinrichtung
    42
    elektronische Recheneinrichtung
    44
    Ladesäule
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015010982 A1 [0005]
    • DE 2012211718 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14) mittels einer Ladevorrichtung (10), bei welchem mittels einer kraftfahrzeuginternen Temperiereinrichtung (26) des Kraftfahrzeugs (14) der elektrische Energiespeicher (12) zumindest während eines Ladeprozesses des elektrischen Energiespeichers (12) temperiert wird und bei welchem mittels der Ladevorrichtung (10) während des Ladeprozesses ein Luftstrom (26) für die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung (26) mittels einer ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Gebläseelements (18) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) ein Massenstrom des Luftroms (26) erhöht wird und mittels eines Temperierelements (20 ,22) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) der Luftstrom (26) vortemperiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Heizelements (22) als Temperierelement (20 ,22) der Luftstrom (26) geheizt wird und/oder mittels eines Kühlelements als Temperierelement (20 ,22) der Luftstrom (26) gekühlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (22) als Kondensator bereitgestellt wird und/oder das Kühlelement als ein erster Wärmetauscher (20) bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ladevorrichtung (10) der Luftstrom (26) gerichtet an die kraftfahrzeuginterne Temperiereinrichtung (24) erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines unterirdisch verlegten Ansaugelements (30) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (24) der Luftstrom (26) bereits vor dem Vortemperieren vortemperiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines linksläufigen Kühlkreisprozesses (32) der Luftstrom (26) temperiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (26) mittels eines elektrischen Verdichters (34) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16), eines zweiten Wärmetauschers (36) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) und einer Expansionseinrichtung (38) der ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16) gekühlt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (26) derart erzeugt wird, dass dieser auf eine Front (28) des Kraftfahrzeugs (14) geführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom (26) in Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur des elektrischen Energiespeichers (12) erzeugt wird.
  10. Ladevorrichtung (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14), mit zumindest einer ladevorrichtungsinternen Temperiereinrichtung (16), welche ein Gebläseelement (18) und ein Temperierelement (20, 22) aufweist, wobei die Ladevorrichtung (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
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