DE102019204805A1 - DC power supply device and method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges. Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung ist ausgestattet mit einer ersten Potenzialerzeugungseinrichtung (a), welche primärseitig an ein Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines ersten Potentials (V1) an eine erste Versorgungsleitung (La) ausgestaltet ist; einer zweiten Potenzialerzeugungseinrichtung (b), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines zweiten Potentials (V2) an eine zweite Versorgungsleitung (Lb) ausgestaltet ist; einer dritten Potenzialerzeugungseinrichtung (c), welche primärseitig an das Versorgungsnetz (V) anschließbar ist und welche sekundärseitig zum Ausgeben eines dritten Potentials (V3) an eine dritte Versorgungsleitung (Lc) ausgestaltet ist; einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) zum Laden einer daran elektrisch angeschlossenen Batterie (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`); wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine erste Gruppe (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S1, S4, S5; S1, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der zweiten Versorgungsleitung (Lb) zum Ausgeben einer ersten Ladespannung (U1) verbindbar ist; wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine zweite Gruppe (V2, V4, V5; V2, V4, V5, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S2, S4, S5; S2, S4, S5, S4', S5`) mit der zweiten Versorgungsleitung (Lb) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer zweiten Ladespannung (U2) verbindbar ist; und wobei die Ladeanschlüsse (V1-V5; V1-V5; V4', V5`) eine dritte Gruppe (V3, V4, V5; V3, V4, V4, V4', V5`) aufweisen, die über eine jeweilige Schalteinrichtung (S3, S4, S5; S3, S4, S5, S4', S5`) mit der ersten Versorgungsleitung (La) und der dritten Versorgungsleitung (Lc) zum Ausgeben einer dritten Ladespannung (U3) verbindbar ist. The present invention provides a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle. The DC voltage network device is equipped with a first potential generating device (a) which is connectable on the primary side to a supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a first potential (V1) to a first supply line (La); a second potential generating device (b), which on the primary side of the supply network (V) can be connected and which on the secondary side for outputting a second potential (V2) to a second supply line (Lb) is configured; a third potential generating device (c), which is connectable on the primary side to the supply network (V) and which is configured on the secondary side for outputting a third potential (V3) to a third supply line (Lc); a plurality of charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5`) for charging a battery (B1-B5; B1-B5; B4`, B5`) electrically connected thereto; the charging connections (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') having a first group (V1, V4, V5; V1, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S1, S4, S5, S1, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the first supply line (La) and the second supply line (Lb) for outputting a first charging voltage (U1); the charging connections (V1-V5, V1-V5, V4 ', V5') having a second group (V2, V4, V5, V2, V4, V5, V4 ', V5') which are connected via a respective switching device (S2, S4, S5, S2, S4, S5, S4 ', S5') is connectable to the second supply line (Lb) and the third supply line (Lc) for outputting a second charging voltage (U2); and wherein the charging terminals (V1-V5; V1-V5; V4 ', V5') have a third group (V3, V4, V5; V3, V4, V4, V4 ', V5') connected via a respective switching device (S3 , S4, S5, S3, S4, S5, S4 ', S5') to the first supply line (La) and the third supply line (Lc) for outputting a third charging voltage (U3) is connectable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges.The present invention relates to a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Obwohl auf beliebige Batterien anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges erläutert.Although applicable to any batteries, the present invention and its underlying problem will be explained with reference to a battery of an electric motor vehicle.
Damit sich Elektrokraftfahrzeuge vom reinen Stadtfahrzeug hin zum Fahrzeug für alle Strecken entwickeln und damit auch vom Zweitfahrzeug zum Erstfahrzeug entwickeln können, ist eine verlässliche und moderne Lade-Infrastruktur erforderlich. Je mehr Elektrokraftfahrzeuge im Verkehr sind, desto mehr Strom wird benötigt, um die Batterien aller dieser Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Ein rentabler Betrieb von Ladesäulen kann in den nächsten Jahren nur im städtischen Bereich erfolgen. In ländlichen Regionen werden sowohl der Netzausbau noch nicht so schnell erfolgen als auch die Auslastung der Ladestationen nicht so hoch sein.In order for electric motor vehicles to develop from the pure city vehicle to the vehicle for all routes and thus to develop from the second vehicle to the first vehicle, a reliable and modern charging infrastructure is required. The more electric vehicles are on the road, the more power is needed to charge the batteries of all these electric vehicles. A profitable operation of charging stations in the next few years can only be done in the urban area. In rural areas, grid expansion will not be as fast as charging stations will be.
Nur mit hohen Investitionen und intelligenter Technik können die Stromnetze derart verstärkt werden, dass die benötigte Leistung zur Verfügung steht, um an den öffentlichen Ladesäulen die Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Wenn viele Elektrokraftfahrzeuge gleichzeitig geladen werden oder an den Schnellladestationen ihre Batterien aufladen, entstehen an diesen lokalen Standorten hohe Spitzenbelastungen. Zudem ist die über den Tag verteilte Netzauslastung unterschiedlich. Diesbezüglich ist das öffentliche Stromnetz heute bei Weitem noch nicht optimal ausgelegt. Deshalb befassen sich die Energieversorgungsunternehmen verstärkt mit den Themen Stromproduktion, Stromverbrauch und Energiespeicherung und streben eine zeitliche Entkopplung an, sodass sich beispielsweise Solarstrom auch nachts nutzen lässt.Only with high investments and intelligent technology can the power grids be strengthened in such a way that the required power is available to charge the electric charging vehicles at the public charging stations. If many electric vehicles are charged at the same time or charge their batteries at the fast charging stations, high peak loads occur at these local locations. In addition, the network load spread over the day varies. In this regard, the public power grid is far from optimally designed today. This is why energy utilities are increasingly focusing on electricity generation, electricity consumption and energy storage, and are aiming for decoupling over time so that, for example, solar power can also be used at night.
Heutige Schnellladestationen bedienen sich typischerweise Wechselspannungs-/ Gleichspannungswandlern, wie beispielsweise aus der
Die Batterien von Elektrokraftfahrzeugen unterscheiden sich technisch in vielen Punkten, insbesondere hinsichtlich Zellentypen, Spannungsniveaus und Spannungsbereichen. Die Batterien müssen ständig wieder aufgeladen werden, wofür Ladestationen und in das Elektrokraftfahrzeug integrierte Ladegeräte benötigt werden. Die elektrische Energieübertragung vom Kraftwerk bis zum Verbraucher erfolgt üblicherweise über ein Wechselspannungsnetz. Um einen Gleichspannungsspeicher in Form einer Batterie vom Wechselspannungsnetz aufladen zu können, muss die Spannungsform umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt durch einen Wechselstrom-Wandler (AC/DC-Wandler). Die minimale und maximale Ausgangsleistung des Wechselstrom-Wandlers ist von der Amplitude der Wechselspannung und vom Typ des Wandlers abhängig. Liegt beispielsweise die minimale Spannung eines derartigen Wandlers bei 650 V, wird zum Laden einer Batterie mit 400 V Batteriespannung noch ein zusätzlicher Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) benötigt. Liegt die Spannung des Wandlers beispielsweise bei 400 V, bedarf es ebenfalls eines teuren Gleichstrom-Wandlers (DC/DC-Wandler), um eine Batterie mit 800 V Batteriespannung zu laden. Um die Effizienz zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren, wird bevorzugt, dass ein Wandler vom Typ Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller eingesetzt wird.The batteries of electric vehicles differ technically in many respects, especially with regard to cell types, voltage levels and voltage ranges. The batteries need to be constantly recharged, which requires charging stations and chargers integrated into the electric vehicle. The electrical energy transmission from the power plant to the consumer usually takes place via an AC voltage network. In order to charge a DC storage in the form of a battery from the AC mains, the voltage form must be converted. This conversion is done by an AC converter (AC / DC converter). The minimum and maximum output power of the AC converter depends on the amplitude of the AC voltage and the type of converter. If, for example, the minimum voltage of such a converter is 650 V, an additional DC converter (DC / DC converter) is required to charge a battery with 400 V battery voltage. For example, if the voltage of the converter is 400 V, an expensive DC converter (DC / DC converter) is also required to charge a battery with 800 V battery voltage. In order to increase the efficiency and reduce the cost, it is preferred that a converter of the type boost converter or step-down converter is used.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 12.The present invention provides a DC power supply device and a method for charging a battery, in particular a battery of an electric motor vehicle according to independent claims 1 and 12, respectively.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, Einschränkungen hinsichtlich gewünschter Ladeleistung und Netzstabilität zu reduzieren bzw. zu eliminieren und die Ladestation mit Ladesäule so flexibel wie möglich aufzubauen.The DC power supply device and the method according to the present invention make it possible to reduce or eliminate restrictions with regard to desired charging power and network stability and to construct the charging station with a charging station as flexibly as possible.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein gleichzeitiges Laden einer Mehrzahl von Batterien mit unterschiedlichen Ladespannungen zu ermöglichen, welche von einem mindestens dreiphasigen Gleichstromnetz abgreifbar sind.The idea underlying the present invention is to allow a simultaneous charging of a plurality of batteries with different charging voltages, which can be tapped off by an at least three-phase DC network.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Ladeanschlüsse eine vierte Gruppe auf, die über eine jeweilige Schalteinrichtung alternativ wahlweise mit der ersten Versorgungsleitung und der zweiten Versorgungsleitung zum Ausgeben der ersten Ladespannung oder mit der zweiten Versorgungsleitung und der dritten Versorgungsleitung zum Ausgeben der zweiten Ladespannung oder mit der ersten Versorgungsleitung und der dritten Versorgungsleitung zum Ausgeben der dritten Ladespannung verbindbar ist. Dies ermöglicht, dass an einem Ladeanschluss verschiedene Ladespannungen umschaltbar bereitgestellt werden.According to a preferred embodiment, the charging terminals have a fourth group, which via a respective switching device alternatively with either the first supply line and the second supply line for outputting the first charging voltage or with the second supply line and the third supply line for outputting the second charging voltage or with the first Supply line and the third supply line for outputting the third charging voltage is connectable. This allows various charging voltages to be switchably provided at a charging port.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen zumindest einen Ladeanschluss und die zugehörige Schalteinrichtung eine Gleichspannungs-Wandlereinrichtung zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung in eine Ladegleichspannung der Batterie geschaltet. Dies erhöht die Flexibilität. According to a further preferred embodiment, a DC voltage converter device for converting the corresponding charging voltage into a DC charging voltage of the battery is connected between at least one charging connection and the associated switching device. This increases the flexibility.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen zumindest einen Ladeanschluss und die zugehörige Schalteinrichtung eine Wechselspannungs-Wandlereinrichtung zum Wandeln der entsprechenden Ladespannung in eine Ladewechselspannung der Batterie geschaltet. Dies ermöglicht den Anschluss induktiv aufladbarer Batterien.According to a further preferred embodiment, an alternating voltage converter device for converting the corresponding charging voltage into a charging AC voltage of the battery is connected between at least one charging connection and the associated switching device. This allows the connection of inductively rechargeable batteries.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Speicherkondensator zwischen eine der ersten bis dritten Versorgungsleitung und eine weitere der ersten bis dritten Versorgungsleitung geschaltet. Dies ermöglicht es, Spannungschwankungen entgegenzuwirken.According to a further preferred embodiment, at least one storage capacitor is connected between one of the first to third supply lines and a further one of the first to third supply lines. This makes it possible to counteract voltage fluctuations.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Netzdämpfereinrichtung zum Stabilisieren und/oder Schwingungsdämpfen und/oder Dämpfen des Netzes vorgesehen. Dies erhöht die Netzstabilität.According to a further preferred embodiment, at least one net damper device is provided for stabilizing and / or vibration damping and / or damping the net. This increases the network stability.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das erste, zweite und dritte Potenzial voneinander verschieden. Dies erhöht die Anzahl der verfügbaren Ladespannungen.According to another preferred embodiment, the first, second and third potentials are different from each other. This increases the number of available charging voltages.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist erstes Schaltelement zwischen einer ersten Versorgungsleitung und einem Knotenpunkt angeordnet. Bei dem ersten Schaltelemente kann es sich um Ein-/Ausschaltelement handeln. Ein zweites Schaltelement kann einen ersten Anschluss einer Ladestation entweder mit der zweiten Versorgungsleitung oder dem Knotenpunkt elektrisch koppeln. Ein drittes Schaltelement kann einen zweiten Anschluss der Ladestation entweder mit der dritten Versorgungsleitung oder dem Knotenpunkt koppeln. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem ersten Anschluss der Ladestation und dem zweiten Schaltelement und/oder zwischen dem zweiten Anschluss der Ladestation und dem dritten Schaltelemente eine Diode angeordnet.According to a further preferred embodiment, the first switching element is arranged between a first supply line and a node. The first switching element may be an on / off element. A second switching element may electrically couple a first terminal of a charging station to either the second supply line or the node. A third switching element may couple a second terminal of the charging station to either the third supply line or the node. According to a further preferred embodiment, a diode is arranged between the first terminal of the charging station and the second switching element and / or between the second terminal of the charging station and the third switching element.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist sind die Ladeanschlüssen zweipolig oder dreipolig sind.According to a further preferred embodiment, the charging connections are two-pole or three-pole.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Energiemanagementeinrichtung vorgesehen, durch die die vierte Schalteinrichtung steuerbar ist, wobei die Energiemanagementeinrichtung zum Erfassen eines Ladezustands der Batterie und zum Steuern der Schalteinrichtung der vierten Gruppe in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie ausgestaltet ist. Dies ermöglicht ein effizientes Energiemanagement basierend auf vorgegebenen bzw. vorgebbaren Kriterien.According to a further preferred embodiment, an energy management device is provided, by means of which the fourth switching device can be controlled, wherein the energy management device is designed to detect a state of charge of the battery and to control the switching device of the fourth group as a function of the detected state of charge of the battery. This enables efficient energy management based on predefined or predefinable criteria.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energiemanagementeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie von einer niedrigeren auf eine höhere Ladespannung umgeschaltet wird. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht eine Anpassung bei vorhandenen Tiefsetzstellern bzw. Hochsetzstellern.According to a further preferred embodiment, the energy management device is designed such that the control of the fourth switching device in dependence on the detected state of charge of the battery is such that is switched with increasing state of charge of the battery from a lower to a higher charging voltage. This increases the flexibility and allows adaptation to existing buck-boosters or boosters.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energiemanagementeinrichtung derart ausgestaltet, dass das Steuern der vierten Schalteinrichtung in Abhängigkeit vom erfassten Ladezustand der Batterie so erfolgt, dass mit zunehmendem Ladezustand der Batterie von einer höheren auf eine niedrigere Ladespannung umgeschaltet wird. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht eine Anpassung bei vorhandenen Tiefsetzstellern bzw. Hochsetzstellern.According to a further preferred embodiment, the energy management device is designed such that the control of the fourth switching device in response to the detected state of charge of the battery is such that is switched with increasing state of charge of the battery from a higher to a lower charging voltage. This increases the flexibility and allows adaptation to existing buck-boosters or boosters.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gleichspannungs-Netzvorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; -
8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform; und -
9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Schalteinrichtung für eine Gleichspannungs-Netzvorrichtung gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform.
-
1 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a first embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a second embodiment of the present invention; -
3 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a third embodiment of the present invention; -
4 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fourth embodiment of the present invention; -
5 a schematic representation for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fifth embodiment of the present invention; -
6 a schematic illustration for explaining a DC power supply device for charging a battery of an electric motor vehicle according to a sixth embodiment of the present invention; -
7 a schematic illustration for explaining a switching device for a DC power supply device according to an embodiment; -
8th a schematic illustration for explaining a switching device for a DC power supply device according to an alternative embodiment; and -
9 a schematic representation for explaining a switching device for a DC power supply device according to another alternative embodiment.
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die dreiphasige Gleichspannungs-Netzvorrichtung
Weiterhin vorgesehen ist eine zweite Potenzialerzeugungseinrichtung
Schließlich ist eine dritte Potenzialerzeugungseinrichtung
Eine Mehrzahl von einem ersten bis einem fünften Ladeanschluss
Die Ladeanschlüsse weisen eine erste Gruppe von Ladeanschlüssen
Die Ladeanschlüsse weisen eine zweite Gruppe von Ladeanschlüssen
Die Ladeanschlüsse weisen eine dritte Gruppe von Ladeanschlüssen
Dadurch dass die vierte und fünfte Schalteinrichtung eine Mehrfachschaltfunktion aufweisen, überlappen die erste bis dritte Gruppe der Ladeanschlüsse
Die vierte und fünfte Schalteinrichtung
Bei der ersten Ausführungsform ist beispielsweise die erste Ladespannung U1 = 300
Kommt also ein Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 350 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur hochsetzen kann, ist es zwangsweise an der ersten Ladestation
Kommt ein anderes Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 350 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur tiefsetzen kann, ist es an der zweiten Ladestation
Kommt noch ein anderes Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 800 V mit einem Gleichspannungs-Wandler, der die Ladespannung des Ladeanschlusses nur hochsetzen kann, kann es an sämtlichen Ladestationen
Ein Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 400 V, wobei der Batteriespannungsbereich zwischen 330 V bei einem Ladezustand von 1 % und bei 450 V bei einem Ladezustand von 100 % liegt, mit einem Hochsetzsteller sei an der vierten Ladestation
Wenn das Elektrokraftfahrzeug bei Ankunft einen Ladezustand von 1 % (Batteriespannung 330 V) aufweist, kann es zunächst mit der ersten Ladespannung
Welche der beiden letzteren Optionen gewählt wird, kann aufgrund von vorgegebenen Energiemanagementkriterien und möglichen weiteren Kriterien automatisch von einem Energiemanagementsystem (vgl.
Ein weiteres Elektrokraftfahrzeug mit einer Batteriespannung von 800 V, wobei der Batteriespannungsbereich zwischen 650 V bei einem Ladezustand von 1 % und bei 850 V bei einem Ladezustand von 100 % liegt, mit einem Hochsetzsteller sei nun an der vierten Ladestation
Wenn das weitere Elektrokraftfahrzeug bei Ankunft einen Ladezustand von 1 % (Batteriespannung 650 V) aufweist, kann es zunächst mit der ersten Ladespannung U1 = 300 V oder der zweiten Ladespannung U2 = 400 V geladen werden, bis die Batteriespannung über 700 V steigt. Ab diesem Moment, bis die Fahrzeugbatterie vollständig vollgeladen wird, kann es entweder mit der ersten Ladespannung U1 =300 V oder zweiten Ladespannung U2 = 400 V oder der dritten Ladespannung U3 =700 V geladen werden.If the other electric vehicle on arrival has a state of charge of 1% (battery voltage 650 V), it can first be charged with the first charging voltage U1 = 300 V or the second charging voltage U2 = 400 V until the battery voltage rises above 700 V. From this moment until the vehicle battery is fully charged, it can be charged either with the first charging voltage U1 = 300 V or second charging voltage U2 = 400 V or the third charging voltage U3 = 700 V.
Wie im vorherigen Fall kann das aufgrund von vorgegebenen Energiemanagementkriterien und möglichen weiteren Kriterien automatisch von einem Energiemanagementsystem (vgl.
Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung
Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung
Ein dritter Speicherkondensator
Derartige Speicherkondensatoren
Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung
Die Gleichspannungs-Netzvorrichtung
Es sind sieben Ladestationen
Bei der N6 gemäß der sechsten Ausführungsform ist im Unterschied zur fünften Ausführungsform eine Energiemanagementeinrichtung
Zum Schalten erfolgt ein Erfassen eines Ladezustands der jeweiligen angeschlossenen Batterie
Beispielsweise könnte das Steuern derart erfolgen, dass mit zunehmendem Ladezustand der jeweiligen Batterie
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways.
Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich der elektrischen Verschaltung des Gleichspannungsnetztes mit den Ladestationen, Schalteinrichtungen und den Wandlereinrichtungen beliebig miteinander kombinierbar. An das Gleichspannungsnetz können beliebige Ladeanschlüsse der erwähnten unterschiedlichen Ladevarianten gemischt angeschlossen werden.In particular, the various embodiments with respect to the electrical interconnection of the DC voltage with the charging stations, switching devices and the converter devices can be combined with each other. Any charging connections of the mentioned different charging variants can be connected mixed to the DC voltage network.
Nicht-dargestellte Schütze und Trennschalter können vollständig und/oder teilweise in die Energieversorgungseinrichtung oder in die Ladesäule integriert werden. Auch ist die Anzahl der Ladeanschlüsse beliebig wählbar.Non-illustrated contactors and disconnectors can be completely and / or partially integrated into the power supply or in the charging station. Also, the number of charging ports is arbitrary.
Obwohl bei den oben erläuterten Ausführungsformen ein Gleichstromladen der Batterien erfolgt, ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Wechselstromladen anwendbar, wobei zwischen die Ladeanschlüsse und die zugehörige Schalteinrichtung eine Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (DC/AC-Wandler) zum Wandeln der Ladespannung in eine Ladewechselspannung der Batterie einzufügen ist, also insbesondere für induktives Laden.Although DC charging of the batteries is performed in the above-described embodiments, the present invention is also applicable to AC charging, wherein between the charging terminals and the associated switching means, an AC / DC converter for converting the charging voltage into a charging AC voltage of the battery is to be inserted, ie in particular for inductive charging.
Optional können zusätzliche Schalteinrichtungen zwischen die Wechselspannungs-Wandler bzw. Gleichspannungs-Wandler eingefügt werden. Ebenso können die Spannungslagen zusätzlich vorgesehener Wandler beliebig gewählt werden.Optionally, additional switching devices may be inserted between the AC to DC converters. Likewise, the voltage levels additionally provided converter can be chosen arbitrarily.
Nicht dargestellte Strom-Spannungsmesssensoren und/oder Sicherungen können an beliebigen Stellen unabhängig voneinander verschaltet werden.Current voltage measuring sensors and / or fuses, not shown, can be interconnected independently of one another at any point.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines dreiphasigen Gleichspannungsnetzes erläutert wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern für jegliche drei- und mehrphasigen Gleichstromnetze anwendbar.Although the present invention has been explained with reference to a three-phase DC network, it is not limited thereto, but applicable to any three-phase and multi-phase DC networks.
Auch die Potenziallage der Versorgungsleitungen ist bei den oben erwähnten Ausführungsformen beispielhaft gewählt und kann generell beliebig ausgestaltet werden.Also, the potential position of the supply lines is selected by way of example in the above-mentioned embodiments and can generally be configured as desired.
Die Wandlereinrichtung
Sind beispielsweise das erste Schaltelement
Das zweite Schaltelement
Entsprechend können durch die Konfiguration gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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