DE102020204691A1 - Ladevorrichtung, System aus einem elektrifizierten Kraftfahrzeug und einer Ladevorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung des Systems - Google Patents

Ladevorrichtung, System aus einem elektrifizierten Kraftfahrzeug und einer Ladevorrichtung sowie Verfahren zur Steuerung des Systems Download PDF

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Abstract

Ladevorrichtung (30) für elektrische Energiespeicher (150) aufweisend:- wenigstens eine erste Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie (100),- wenigstens eine zweite Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie (60, 70),- wenigstens einen thermischen Speicher (50), welcher mit einem Temperiersystem der Ladevorrichtung (30) in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) mit wenigstens einem weiteren Temperiersystem wenigstens einer weiteren Ladevorrichtung (40) in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System aus einem elektrifiziertem Kraftfahrzeug und einer Ladevorrichtung gemäß dem Anspruch 8. Weiterhin betriff die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Systems gemäß dem Anspruch 9.
  • Elektrifizierte Fahrzeuge weisen eine Batterie zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Antrieb des Fahrzeugs auf. In den meisten Fällen ist diese Batterie über eine externe Schnittstelle elektrisch aufladbar. Insbesondere bei Schnelladevorgängen tritt dabei eine stärkere Erwärmung der Batterie auf als im Fahrbetrieb. Dadurch ergibt sich während des Ladevorgangs ein höherer Kühlbedarf als während der Fahrt. Im Stand der Technik ist vorgesehen, diesen höheren Kühlbedarf zu decken, indem durch die Ladevorrichtung während des Ladevorgangs zusätzlich Kühlleistung bereitgestellt wird.
  • In diesem Zusammenhang offenbart das Dokument DE 10 2012 213 855 A1 eine Ladestation und eine in einem Fahrzeug angeordnete Batterie, wobei das Fahrzeug mit einem Ladekabel und einer Temperierleitung an die Ladestation anschließbar ist. Die Ladestation umfasst weiterhin einen T emperierkörper.
  • Weiterhin offenbart das Dokument DE 11 2012 003 109 T5 ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einer Elektrobatterie. Das Laden umfasst dabei insbesondere für Ladeleistungen zwischen 100 und 300 kW die Zuführung eines Kühlmittels zum Elektrofahrzeug, um die Elektrobatterie während des Ladevorgangs zu kühlen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bekannten Stand der Technik zumindest teilweise zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, sowie mit einem System gemäß Anspruch 8, und einem Verfahren zur Steuerung des Systems gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung für elektrische Energiespeicher weist wenigstens die folgenden Elemente auf:
    • - wenigstens eine erste Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie,
    • - wenigstens eine zweite Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie,
    • - wenigstens einen thermischen Speicher, welcher mit einem Temperiersystem der Ladevorrichtung in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht.
  • Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass
    der thermische Speicher mit wenigstens einem weiteren Temperiersystem wenigstens einer weiteren Ladevorrichtung in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht. Mit anderen Worten nutzen mehrere Ladevorrichtungen einen gemeinsamen thermischen Speicher. Dies reduziert die Anzahl an erforderlichen Bauteilen, was wiederum zu einer Kostenreduktion führen kann.
  • Bei der Ladevorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Ladesäule welche insbesondere mittels eines Ladekabels und eines Ladesteckers elektrische Energie auf einen elektrischen Energiespeicher übertragen kann. Diese ist derzeit mit den meisten elektrifizierten Fahrzeugen kompatibel. Es kann sich aber auch um eine Ladestation handeln, welche mittels einer Induktionsplatte Energie auf eine mit einem Energiespeicher elektrisch verbundene Induktionsplatte übertragen kann. Diese hat den Vorteil, dass der Ladevorgang berührungslos, insbesondere ohne dass ein Stecker gesteckt werden muss, durchgeführt werden kann.
  • Die elektrische Energie zur Ladung des elektrischen Energiespeichers bezieht die Ladevorrichtung in einigen Ausführungsformen aus dem Energieverteilnetz. Dies führt zu einer großen Verfügbarkeit elektrischer Energie. In anderen Ausführungsformen bezieht die Ladevorrichtung die elektrische Energie zur Ladung des elektrischen Energiespeichers aus einem weiteren elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einem in der Ladevorrichtung angeordneten elektrischen Energiespeicher. In einigen Ausführungsformen ist auch vorgesehen, dass die Ladevorrichtung die elektrische Energie aus einer Generatoreinheit, also beispielsweise einer Brennstoffzelle und/oder einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen elektrischen Generator bezieht.
  • Letztere Ausführungsformen haben den Vorteil, dass sie überall und unabhängig von elektrischer Versorgungs-Infrastruktur errichtet werden können.
  • Unter einem elektrischen Energiespeicher ist vorliegend jede zur Speicherung von elektrischer Energie geeignete Vorrichtung zu verstehen. Dies ist beispielsweise ein Kondensator, und/oder bevorzugt eine Batterie, besonders bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batterie. Weiterhin handelt es sich bevorzugt um eine Traktionsbatterie, also eine Batterie, welche die elektrische Energie zum Antrieb eines elektrifizierten Fahrzeugs bereitstellt. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Batterie mit einer Nennspannung von wenigstens 100, 200 oder 400 Volt. Derartige Batterien haben den Vorteil, dass sie elektrische Energie besonders effizient speichern. Bei dem elektrifizierten Kraftfahrzeug handelt es sich dabei insbesondere um ein reinelektrisches Fahrzeug. Es kann sich jedoch auch um ein Hybrid- oder Wasserstofffahrzeug handeln. Bevorzugt handelt es sich weiterhin um ein Landfahrzeug, besonders bevorzugt ein nicht schienengebundenes Landfahrzeug.
  • Mittels der Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie ist elektrische Energie von der Ladevorrichtung auf einen elektrischen Energiespeicher übertragbar. Die Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie der Ladevorrichtung ist mit einer Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers verbindbar. Die Verbindung muss dabei nicht zwingend unmittelbar sein. Es kann sich auch um eine mittelbare Verbindung handeln. Beispielsweise kann es sich bei der verbindbaren Schnittstelle um die Schnittstelle eines elektrifizierten Fahrzeugs handeln, welche elektrisch mit dem zu ladenden Energiespeicher verbunden ist. Relevant ist lediglich, dass die verbindbare Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie zwischen Ladevorrichtung und elektrischem Energiespeicher geeignet ist. Die Übertragung kann dabei konduktiv, also beispielsweise mittels eines Kabels und/oder einer Stromschiene, und/oder induktiv stattfinden. Bevorzugt kommt als Schnittstelle eine steckbare konduktive Verbindung, also beispielsweise eine Buchse zum Einsatz, in welche ein Kabel mit Stecker gesteckt werden kann, welches wiederum eine elektrische Verbindung zu einem zu ladenden Energiespeicher hat und/oder in elektrische Verbindung mit einem zu ladenden Energiespeicher bringbar ist. Selbstverständlich kann ein Kabel auch fest mit der Ladevorrichtung verbunden sein. Dieses weist dann an dem nicht mit der Ladevorrichtung verbundenen Ende einen Stecker auf, welcher in elektrische Verbindung mit einem zu ladenden Energiespeicher bringbar ist. Handelt es sich um den Energiespeicher eines elektrifizierten Fahrzeugs, so weist das Fahrzeug üblicherweise eine Buchse auf, welche mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden ist.
  • Unter übertragen elektrischer Energie ist nicht nur die Aufladung des elektrischen Energiespeichers zu verstehen. In einigen Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass elektrische Energie von der Batterie in die Ladevorrichtung übertragen wird.
  • Die Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie der Ladevorrichtung ist ebenfalls mit einer Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie des zu ladenden Energiespeichers verbindbar. Die Verbindung muss dabei ebenfalls nicht zwingend unmittelbar sein. Die Schnittstelle muss lediglich die Übertragung thermischer Energie zwischen der Ladevorrichtung und dem Energiespeicher ermöglichen. In bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Übertragung thermischer Energie mittels eines wärmeleitenden Feststoffs. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung thermischer Energie jedoch mittels eines Fluides, besonders bevorzugt mittels einer Flüssigkeit, beispielsweise mittels eines Kühlmittels auf Wasserbasis. In einigen Ausführungsformen kommt ein Fluid zum Einsatz, welches auch außerhalb des Ladevorgangs zur Temperierung des Energiespeichers zum Einsatz kommt. Handelt es sich beispielsweise um die Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs, und ist in diesem Fahrzeug ein Temperiersystem zur Temperierung der Batterie mit einem bestimmten Kühlmittel vorgesehen, so kann zur Übertragung von thermischer Energie zwischen der Ladevorrichtung und der Batterie dasselbe Kühlmittel zum Einsatz kommen. Dies reduziert vorteilhaft die Anzahl der erforderlichen Komponenten für die Übertragung thermischer Energie.Es gibt jedoch auch Ausführungsformen, in denen die Übertragung thermischer Energie auch mittels eines Wärmetauschers durchgeführt wird. In diesem Fall sind ein unmittelbar von der Ladevorrichtung temperiertes Temperiermittel, also beispielsweise ein Kühlfluid, insbesondere Kühlflüssigkeit, und ein unmittelbar den elektrischen Energiespeicher temperierendes Temperierrmittel stofflich über einen Wärmetauscher getrennt. Dadurch kann die Auswahl des Temperiermittels der Ladevorrichtung und des Energiespeichers unabhängig voneinander getroffen werden.
  • Bei dem thermischen Speicher kann es sich um jede Art thermischer Speicher handeln. Zu diesen zählen beispielsweise einfache thermische Speicher welche eine Wärmespeicherung nahezu ausschließlich über eine Temperaturänderung des Speichermedium darstellen sowie Latentwärmespeicher mit einem Phasenwechselmaterial und thermochemische Wärmespeicher sowie Mischformen dieser Speichertypen. Unter Wärmespeicherung ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich nicht gemeint, dass die Speicher lediglich als Wärmequelle dienen, nachdem Sie Wärme aufgenommen haben. Vielmehr können Sie beispielsweise auch nach vorheriger Abkühlung als Wärmesenke dienen.
  • Die Ladevorrichtung weist weiterhin ein Temperiersystem auf. Es enthält die für das Thermomanagement der Ladevorrichtung erforderlichen Komponenten. Es dient zur, insbesondere gesteuerten und/oder geregelten, Wärmeübertragung zwischen der thermischen Schnittstelle der Ladevorrichtung und dem thermischen Speicher und - sofern vorhanden - weiteren Komponenten. Bei den weiteren Komponenten handelt es sich bevorzugt um Wärmetauscher zur Außenluft und/oder zu weiteren Kühlmittel- und/oder Kältemittel-Kreisläufen. Die Wärmeübertragung im Temperiersystem geschieht vorzugsweise mittels eines Temperiermittels, entweder in einem Temperiermittelkreislauf oder in mehreren mittels Wärmetauscher zusammenwirkenden T emperiermittelkreisläufen.
  • Wird im Kontext dieser Erfindung von einer Wärmeübertragung mit der Ladevorrichtung gesprochen, so ist konkret eine Wärmeübertragung mit dem Temperiersystem der Ladevorrichtung gemeint.
  • Das Temperiersystem der Ladevorrichtung steht weiterhin in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung mit dem thermischen Speicher. Unter thermischer Wirkverbindung ist allgemein das Vorhandensein von Einrichtungen und/oder Mitteln zu verstehen, die einen Austausch thermischer Energie zwischen Temperiersystem und thermischem Speicher ermöglichen. Das bedeutet insbesondere, dass eine Temperaturänderung von beispielsweise wenigstens 1 K über einen Zeitraum von einer Stunde in dem thermischen Speicher eine Temperaturänderung von beispielsweise wenigstens 1 K über einen Zeitraum von einer Stunde in dem Temperiersystem hervorruft und anders herum. Unter fluidischer Wirkverbindung ist allgemein das Vorhandensein von Einrichtungen und/oder Mitteln zu verstehen, die einen Fluidaustausch zwischen Temperiersystem und thermischem Speicher ermöglichen.
  • Zusätzlich steht der thermische Speicher mit dem Temperiersystem wenigstens einer weiteren Ladevorrichtung in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung. Die obigen Ausführungen zur thermischen und/oder fluidischen Wirkverbindung gelten entsprechend. Bevorzugt handelt es sich bei der weiteren Ladevorrichtung um eine Ladevorrichtung gleicher Bauart wie eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung. Dies reduziert Kosten, da Nutzung von Gleichteilen möglich ist. In einigen Ausführungsformen ist weiterhin vorgesehen, dass eine größere Anzahl an Ladevorrichtungen, beispielsweise mehr als 2, bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 50, in thermischer Wirkverbindung mit dem thermischen Speicher stehen, beispielsweise in einem Ladepark. Dadurch kann der thermische Speicher besonders gut synergetisch genutzt werden.
  • Der thermische Speicher kann direkt Komponenten zur Beeinflussung der in ihm gespeicherten Wärmeenergie aufweisen. Dabei handelt es sich bevorzugt um Wärmetauscher zur Außenluft und/oder zu weiteren Kühlmittel- und/oder Kältemittel-Kreisläufen.
  • In einer Ausführungsform kann die Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, dass der thermische Speicher ein Phasenwechselmaterial umfasst. Die Nutzung eines Phasenwechselmaterials hat den Vorteil, dass Wärme sehr effizient und ohne, oder nur mit geringer, Änderung der Temperatur des Speichermediums gespeichert werden kann. Insbesondere kann das Speichermedium des thermischen Speichers aus einem Phasenwechselmaterial bestehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, dass der thermische Speicher ein im Wesentlichen oder vollständig auf Wasser basierendes Kühlfluid aufweist. Wasser als Kühlfluid hat den Vorteil großer Verfügbarkeit und hoher Umweltverträglichkeit.
  • Die Ladevorrichtung kann zudem einen thermischen Speicher mit einer Wärmekapazität von wenigstens 200 J/K aufweisen. Es ist bevorzugt, wenn der Wärmespeicher wenigstens 50 kg eines Kühlmediums aufweist. Weiterhin kann die Wärmekapazität des Wärmespeichers größer sein als die Wärmekapazität eines, insbesondere größer als die Wärmekapazität zweier, bevorzugt größer als die Wärmekapazität aller mit ihm in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung stehenden Temperiersysteme weiterer Ladevorrichtungen. Diese Ausführungsformen stellen sicher, dass ein für mehrere Ladevorrichtungen ausreichender Wärmespeicher vorhanden ist.
  • In einigen Ausführungsformen ist weiterhin vorgesehen, dass der thermische Speicher im Erdreich angeordnet ist. Dies vergrößert die Effizienz des Wärmespeichers aufgrund der gleichmäßigeren Temperatur im Erdreich.
  • In weiteren Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der thermische Speicher außerhalb der Ladevorrichtung angeordnet ist. Das bedeutet, dass Ladevorrichtung und thermischer Speicher nicht in einem engen Bauteilverbund stehen, insbesondere, dass sie nicht von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen sind. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine voneinander unabhängige örtliche Anordnung von Ladevorrichtung und thermischem Speicher.
  • In einigen Ausführungsformen ist weiterhin vorgesehen, dass der thermische Speicher unterhalb der Ladevorrichtung angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Platz unmittelbar um die Ladevorrichtung herum, beispielsweise für zu ladende Fahrzeuge, freigehalten wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein System aus einem elektrifizierten Kraftfahrzeug und einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung, wobei das Kraftfahrzeug aufweist:
    • - wenigstens eine erste Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie,
    • - wenigstens eine zweite Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie,
    • - eine Traktionsbatterie,
    • - ein erstes Temperiersystem, welches mit der Traktionsbatterie in thermischer Wirkverbindung steht,
    • - ein zweites Temperiersystem, welches mit der zweiten Schnittstelle in fluidischer und mit dem ersten Temperiersystem in thermischer Wirkverbindung steht,
    wobei die erste Schnittstelle des Kraftfahrzeugs mit der ersten Schnittstelle der Ladevorrichtung und die zweite Schnittstelle des Kraftfahrzeugs mit der zweiten Schnittstelle der Ladevorrichtung verbindbar sind.
  • Bei dem elektrifizierten Kraftfahrzeug handelt es sich dabei insbesondere um ein reinelektrisches Fahrzeug. Es kann sich jedoch auch um ein Hybrid- oder Wasserstofffahrzeug handeln. Bevorzugt handelt es sich weiterhin um ein Landfahrzeug, besonders bevorzugt ein nicht schienengebundenes Landfahrzeug.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung dieses Systems, welches wenigstens die folgenden Schritte aufweist:
    • - Erkennen, dass die erste Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der ersten Schnittstelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist,
    • - Übertragen elektrischer Energie zwischen Ladevorrichtung und Kraftfahrzeug mittels der ersten Schnittstellen,
    • - Erkennen, dass die zweite Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der zweiten Schnittstelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist,
    • - Befüllen des zweiten Temperiersystems des Fahrzeugs durch die zweiten Schnittstellen,
    • - Übertragen thermischer Energie zwischen Ladevorrichtung und Kraftfahrzeug mittels der zweiten Schnittstellen.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der thermische Speicher gekühlt, während die zweite Schnittstelle der Ladevorrichtung nicht mit der zweiten Schnittstelle eines Fahrzeugs verbunden ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann zu Beginn eines Kühlvorgangs eines mit der Ladevorrichtung verbundenen Energiespeichers bereits besonders viel Kühlenergie gespeichert ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
    • 1 einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems mit zwei Ladevorrichtungen in einem Ladepark und zwei Fahrzeugen,
    • 2 einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
  • 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems mit zwei Ladevorrichtungen in einem Ladepark 190 und zwei Fahrzeugen. Die Ladevorrichtungen sind dabei als eine erste Ladesäule 30 und eine zweite Ladesäule 40 ausgebildet. Sie sind jeweils mit einem ersten Fahrzeug 10 sowie zweitem Fahrzeug 20 über eine Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie 100 sowie eine aus Kühlmittelvorlauf 60 und Kühlmittelrücklauf 90 bestehenden thermischen Schnittstelle verbunden.
  • Die erste Ladesäule 30 steht in elektrischer Verbindung mit einem Energieverteilnetz 180. Sie leitet über eine Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie 100 elektrische Energie an das Ladegerät 140 des ersten Fahrzeugs 10 weiter. Dieses wandelt die Wechselspannung des Energieverteilnetzes 180 in Gleichspannung zur Ladung der Traktionsbatterie 150 des ersten Fahrzeugs 30 um.
  • Die erste Ladesäule 30 steht weiterhin über einen Kühlmittelvorlauf 60 und einen Kühlmittelrücklauf 70 in thermisch leitender Verbindung mit dem ersten Fahrzeug 10. Dabei wird thermische Energie zwischen dem Temperiersystem der ersten Ladesäule 30 und dem Temperiersystem des ersten Fahrzeugs 10 mittels eines Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauschers 110 übertragen. Es findet somit kein Kühlmittelaustausch zwischen den Temperiersystemen statt. Das in der aus thermischen Schnittstelle 60, 70 zum Einsatz kommende Kühlmittel entspricht hier dem Kühlmittel des im Temperiersystem des ersten Fahrzeugs 10 verwendeten.
  • Das Temperiersystem der ersten Ladesäule umfasst dabei die zwei Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 110, einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 130 und die weiteren zu deren Verbindung untereinander sowie zur Verbindung mit dem ersten Fahrzeug 10 und dem thermischen Speicher 50 erforderlichen Verschlauchungen, Verrohrungen, Stellelemente und Verbindungselemente. Es ist derart ausgebildet, dass ein Austausch thermischer Energie zwischen allen Wärmetauschern 110, 130 möglich ist und gezielt eingestellt werden kann.
  • Die erste Ladesäule steht außerdem in thermischer Wirkverbindung mit dem thermischen Speicher 50. Thermische Energie wird hier mittels zweier Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 110 übertragen.
  • Der thermische Speicher 50 weist neben dem Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 110 zur Übertragung thermischer Energie mit der ersten Ladesäule 30 weiterhin einen Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 120 zur Übertragung thermischer Energie mit einer Kälteanlage 160 sowie einen Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher 130 auf. Zwischen dem thermischen Speicher 50 und der zweiten Ladesäule 40 wird thermische Energie direkt mittels des Austauschs eines Kühlmittels, also fluidisch, über einen Kühlmittelvorlauf 80 und einen Kühlmittelrücklauf 90 übertragen. Die Wärmetauscher 110, 120, 130 und die fluidische Schnittstelle 80, 90 zur zweiten Ladesäule 40 stehen über Verschlauchungen, Verrohrungen, Stellelemente und/oder Verbindungselemente derart in thermischer und/oder fluidischer Verbindung mit dem Speichermedium des thermischen Speichers 50, dass dieser mit einem, zwei oder allen Wärmetauschern 110, 120, 130 und oder mittels der thermischen Schnittstelle 80, 90 gleichzeitig temperiert werden kann.
  • Die zweite Ladevorrichtung 40 steht mit dem zweiten Fahrzeug 20 in direkter fluidischer Verbindung 80, 90. Das in der Ladesäule 40 genutzte Kühlmittel ist somit identisch mit dem zur Temperierung der Traktionsbatterie 150 des zweiten Fahrzeugs 20 genutzten.
  • Weiterhin ist die zweite Ladevorrichtung 40 elektrisch mit einer Motor-Generator-Einheit 170 aus einem Benzin- oder Dieselgetriebenen Verbrennungsmotor und einem Generator, welche elektrische Energie erzeugt, verbunden. Die Ladevorrichtung 40 weist weiterhin ein Ladegerät 140 auf, welches den von der Motor-Generator-Einheit 170 erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom zur Ladung der Traktionsbatterie 150 des zweiten Fahrzeugs 20 umwandelt.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt S10 wird erkannt, dass eine erste Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der ersten Schnittstelle eines Fahrzeugs verbunden ist. Ist dies der Fall, so wird in einem nächsten Schritt S20 mit der Aufladung des Energiespeichers des Fahrzeugs mittel Übertragung elektrischer Energie durch die ersten Schnittstellen begonnen. In einem parallelen Verfahrensschritt S30 wird erkannt, dass eine zweite Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der zweiten Schnittstelle eines Fahrzeugs verbunden ist. Ist dies der Fall, so wird in einem Folgeschritt S50 das Temperiersystem des Fahrzeugs zunächst mit Kühlmittel befüllt, sodass in einem Folgeschritt S60 mit der Kühlung des Energiespeichers des Fahrzeugs mittels Übertragung thermischer Energie durch die zweiten Schnittstellen begonnen werden kann. Wird dies im Verfahrensschritt S30 nicht erkannt, so kann dennoch in einem Schritt S40 mit der thermische Speicher (50) gekühlt werden.
  • Die Freigabe der Schritte S50 und S60 kann dabei weiterhin von Schritt S10, also der Erkennung, dass eine erste Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der ersten Schnittstelle eines Fahrzeugs verbunden ist, abhängig sein. Insbesondere kann sie derart davon abhängig sein, dass die Befüllung S50 und anschließende Kühlung S60 nur dann stattfindet, wenn tatsächlich erkannt wurde, dass eine erste Schnittstelle der Ladevorrichtung mit der ersten Schnittstelle eines Fahrzeugs verbunden ist. Bevorzugt kann sie davon abhängig sein, dass es sich bei der ersten und der zweiten Schnittstelle um Schnittstellen desselben Fahrzeugs handelt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Erstes Fahrzeug
    20
    Zweites Fahrzeug
    30
    Erste Ladesäule
    40
    Zweite Ladesäule
    50
    Thermischer Speicher
    60
    Kühlmittelvorlauf
    70
    Kühlmittelrücklauf
    80
    Kältemittelvorlauf
    90
    Kältemittelrücklauf
    100
    Elektrische Schnittstelle
    110
    Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmetauscher
    120
    Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher
    130
    Kühlmittel-Luft-Wärmetauscher
    140
    Ladegerät
    150
    Traktionsbatterie
    160
    Kälteanlage
    170
    Motor-Generator
    180
    Energieverteilnetz
    190
    Ladepark
    S10
    Verfahrensschritt 1
    S20
    Verfahrensschritt 2
    S30
    Verfahrensschritt 3
    S40
    Verfahrensschritt 4
    S50
    Verfahrensschritt 5
    S60
    Verfahrensschritt 6
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012213855 A1 [0003]
    • DE 112012003109 T5 [0004]

Claims (10)

  1. Ladevorrichtung (30) für elektrische Energiespeicher (150) aufweisend: - wenigstens eine erste Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie (100), - wenigstens eine zweite Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie (60, 70), - wenigstens einen thermischen Speicher (50), welcher mit einem Temperiersystem der Ladevorrichtung (30) in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) mit wenigstens einem weiteren Temperiersystem wenigstens einer weiteren Ladevorrichtung (40) in thermischer und/oder fluidischer Wirkverbindung steht.
  2. Ladevorrichtung (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) ein Phasenwechselmaterial umfasst.
  3. Ladevorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) ein im Wesentlichen oder vollständig auf Wasser basierendes Kühlfluid aufweist.
  4. Ladevorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) eine Wärmekapazität von wenigstens 200 J/K aufweist.
  5. Ladevorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) im Erdreich angeordnet ist.
  6. Ladevorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) außerhalb der Ladevorrichtung (30) angeordnet ist.
  7. Ladevorrichtung (30) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) unterhalb der Ladevorrichtung (30) angeordnet ist.
  8. System aus einem elektrifizierten Kraftfahrzeug (10) und einer Ladevorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das Kraftfahrzeug (10) aufweisend: - wenigstens eine erste Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie (100), - wenigstens eine zweite Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie (60, 70), - eine Traktionsbatterie (150), - ein erstes Temperiersystem, welches mit der Traktionsbatterie (150) in thermischer Wirkverbindung steht, - ein zweites Temperiersystem, welches mit der zweiten Schnittstelle (60, 70) in fluidischer und mit dem ersten Temperiersystem in thermischer Wirkverbindung steht, wobei die erste Schnittstelle des Kraftfahrzeugs mit der ersten Schnittstelle der Ladevorrichtung (30) und die zweite Schnittstelle des Kraftfahrzeugs (10) mit der zweiten Schnittstelle der Ladevorrichtung (30) verbindbar sind.
  9. Verfahren zur Steuerung des Systems gemäß Anspruch 8, aufweisend wenigstens die Schritte: - Erkennen, dass die erste Schnittstelle (100) der Ladevorrichtung (30) mit der ersten Schnittstelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist (S10), - Übertragen elektrischer Energie zwischen Ladevorrichtung (30) und Kraftfahrzeug mittels der ersten Schnittstellen (S20), - Erkennen, dass die zweite Schnittstelle (60, 70) der Ladevorrichtung (30) mit der zweiten Schnittstelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist (S30), - Befüllen des zweiten Temperiersystems des Fahrzeugs durch die zweiten Schnittstellen (60, 70) (S50), - Übertragen thermischer Energie zwischen Ladevorrichtung (30) und Kraftfahrzeug mittels der zweiten Schnittstellen (60, 70) (S60).
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Speicher (50) gekühlt wird (S40), während die zweite Schnittstelle (100) der Ladevorrichtung (30) nicht mit der zweiten Schnittstelle (100) des Fahrzeugs (10) verbunden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012213855A1 (de) 2012-08-06 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Batterieladesystem für Fahrzeuge, umfassend eine stationäre Ladestation und eine mobile, im Fahrzeug angeordnete, Batterie
DE112012003109T5 (de) 2011-07-25 2014-07-10 Lightening Energy System und Verfahren zum Laden von Batterien für Elektrofahrzeuge

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