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Die Erfindung betrifft einen externen Stromadapter für bidirektional-ladefähige Elektrofahrzeuge und Verfahren zu dessen Betrieb.
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Derzeit werden elektrisch betriebene Fahrzeuge, welche extern geladen werden können (z.B. PHEV, BEV, FCEV), überwiegend über AC (Alternating Current: Wechselstrom) und DC (Direct Current: Gleichstrom) geladen. Die AC-Ladung wird vor allem dort bevorzugt, wo Fahrzeuge längere Standzeiten aufweisen (zuhause, am Arbeitsplatz, über Nacht etc.), da die Ladeleistung (typisch: 3,3kW - 22kW) geringer ist als beim DC-Laden.
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Bei einem AC-Ladevorgang nach dem spezifizierten Modus 2 wird z.B. an einem Standard-Stromanschluss infrastrukturseitig (z.B. Schuko-Steckdose am Haus) ein Ladekabel eingesteckt. Über ein IC-CPD (In Cable Control and Protection Device) und einen passenden Steckverbinder für die Fahrzeugladebuchse sind das Fahrzeug und dessen Hochvoltbordnetz physikalisch mit dem Stromnetz der Infrastruktur verbunden. Abhängig vom Lademodus muss ein logisches Kommunikationsprotokoll zwischen dem Ladegerät (OBC: On-board Charger) des Fahrzeugs und der Infrastruktur durchlaufen werden, dann kann ein Ladestrom fließen. Dieser AC-Ladestrom wird zunächst im OBC in einen Gleichstrom umgewandelt (AC/DC-Konvertierung) und anschließend geregelt der Hochvoltbatterie zugeführt, wodurch diese geladen wird.
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Mit Gleichstrom (DC) werden Fahrzeuge vor allem dort geladen, wo eine schnelle Ladung erforderlich ist (Ladeleistungen ab 50kW) und zum Beispiel längere Strecken zurückgelegt werden müssen. Dafür sind spezielle Ladesäulen mit festen Ladepunkten z.B. an Autobahnraststätten oder in Einkaufszonen installiert. Bei einem DC-Ladevorgang nach dem spezifizierten Modus 4 wird das Ladekabel von der Ladesäule über einen CCS-Steckverbinder direkt mit der Fahrzeugladebuchse verbunden. Da bereits von der Ladesäule Gleichstrom bereitgestellt wird, entfällt eine AC/DC-Konvertierung. Der Strom wird direkt vom OBC oder über einen entsprechenden elektrischen Bypass an die Hochvoltbatterie abgegeben.
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Bei dem oben beschriebenen AC-Laden und DC-Laden handelt es sich um einen unidirektionalen Ladevorgang, d.h. Strom fließt über die Infrastruktur in die Hochvoltbatterie. In der Entwicklung befinden sich derzeit auch Systeme, welche bidirektionales Laden unterstützen. Hierbei kann Strom aus der HV-Batterie der Infrastruktur zugeführt werden. Damit ist es möglich, Energie in einen infrastrukturseitigen Speicher zu laden (z.B. Hochvolt-Heimspeicher) oder direkt in das Stromnetz zu speisen und dieses damit zu unterstützen.
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Die Kommunikation zwischen Ladeinfrastruktur (z.B. Ladesäule) und Fahrzeug ist ein entscheidender Faktor, welcher maßgeblich dazu beiträgt, ob ein Ladevorgang gestartet und korrekt durchgeführt werden kann. Hierbei werden Daten zur sicheren Ladesteuerung, Authentifizierung, Abrechnung und Lastmanagement ausgetauscht. Dafür sind Kommunikationsprotokolle, abhängig vom Lademodus, spezifiziert. Ab Lademodus 2 (AC-Ladung) kommt eine Kommunikation mit Puls-Weiten-Modulation (PWM) nach IEC 61851-1 zum Einsatz, und ab Lademodus 4 (DC-Ladung, z.B. CCS2) verwenden in Europa Ladestation und Fahrzeug die Powerline Communication gemäß ISO 15118. Sowohl Ladestation als auch Elektrofahrzeug müssen diese Protokolle normenkonform implementiert haben.
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Für Länder außerhalb von Europa gibt es vor allem für die DC-Ladung andere Protokolle und Steckertypen. Hierzu zählen CCS1 für Nordamerika, GB/T für China, und ChAdeMO für Japan. Im Laufe der Zeit sind auch hier immer wieder Anpassungen erforderlich, beispielsweise wird in China und Japan in den nächsten Jahren ein einheitlicher Ladestandard integriert werden, der sogenannte ChaoJi.
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Der Strom kann bisher nur zwischen Fahrzeug und Infrastruktur ausgetauscht werden, nicht zwischen Fahrzeug und einem oder mehreren anderen Geräten bzw. Verbrauchern, obwohl elektrisch betriebene Fahrzeuge (BEV, PHEV, FCEV) einen riesigen mobilen Energiespeicher und Energielieferanten darstellen.
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Die
JP 2018 016 137 A offenbart einen Adapter, der eine Vielzahl externer Geräte von der Fahrzeugseite aus relativ leicht mit Strom versorgen kann. Der Adapter umfasst: einen Stromzufuhrstecker, der mit einem fahrzeugseitigen Gleichstromversorgungsstecker verbunden werden kann, der von einer Insassenseite eines Fahrzeugs zugänglich ist, und einen Stromversorgungsanschluss, beispielsweise einen USB-Anschluss, einen Mini-USB-Anschluss oder eine Zigarettenanzünder-Buchse, zum Versorgen eines externen Geräts mit Strom.
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Die
DE 10 2017 116 070 A1 betrifft ein Schnellladesystem für ein Elektrofahrzeug mit einem Netzstecker, einem Ladegerät, einer stationären Batterie, einem DC/DC-Wandler, mindestens einem DC-Schnellladeanschluss und einer Steuereinheit. Das Ladegerät kann ein unidirektionales Ladegerät oder ein bidirektionales Ladegerät sein. Der DC-Schnellladeanschluss kann entfernbar an einem Elektrofahrzeug angebracht werden. Die Steuereinheit steht mit mindestens zweien der Ladegeräte, dem DC/DC-Wandler, der stationären Batterie und dem DC-Schnellladeanschluss in Verbindung, um eine Schnellladung an ein Elektrofahrzeug vorzusehen.
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Aus der
WO 2014/206374 A1 gehen ein Ladesystem für ein Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Ladens eines Elektrofahrzeugs hervor. Das Ladesystem umfasst: eine Leistungsbatterie, eine Lade- / Entladebuchse; eine externe Stromversorgungsvorrichtung; eine Ladeanschlussvorrichtung; und eine Energiesteuerungsvorrichtung, umfassend: ein dreistufiges bidirektionales DC-AC-Modul; ein Lade-Entlade-Steuermodul; und ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um das Lade-Entlade-Steuermodul gemäß einem aktuellen Arbeitsmodus des Elektrofahrzeugs zu steuern. Das Energiesteuergerät und das externe Stromversorgungsgerät kommunizieren, indem sie über das Ladeanschlussgerät ein moduliertes PWM-Signal miteinander übertragen, und das Steuermodul steuert das dreistufige bidirektionale Gleichstromgerät. Wechselstrommodul und Lade-Entlade-Steuermodul zum Laden der Leistungsbatterie durch die externe Stromversorgungsvorrichtung.
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Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die HV-Batterie eines Elektrofahrzeugs als Energiequelle zur Versorgung externer Stromverbraucher mit unterschiedlichen Anforderungen an Spannungsart und Spannungsniveau genutzt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Abbildung.
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Mit Hilfe eines externen Stromadapters, welcher an die Ladebuchse von bidirektional ladefähigen Fahrzeugen angeschlossen werden kann, wird die Möglichkeit geschaffen, weitere Verbraucher (mit unterschiedlichen Steckersystemen) mit der elektrischen Energie der Fahrzeug-Hochvoltbatterie zu versorgen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein externer Stromadapter für bidirektional-ladefähige Elektrofahrzeuge mit einem an den Adapter angeschlossenen Stromkabel, das einen Stecker zum Einstecken in eine Ladebuchse eines bidirektional-ladefähigen Elektrofahrzeugs umfasst, einer Recheneinheit, einer von der Recheneinheit gesteuerten Leistungselektronik, einer mit der Recheneinheit verbundenen Anzeige- und Bedieneinheit, und mindestens einer von der Leistungselektronik mit elektrischem Strom versorgten Steckerbuchse zum Anschluss eines externen Verbrauchers.
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Der externe Stromadapter wird über einen Steckverbinder (z.B. DC CCS oder AC Typ2) und eine Anschlussleitung mit der Fahrzeugladebuchse eines bidirektional-ladefähigen Elektrofahrzeugs verbunden.
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Der Adapter hat eine oder mehrere Anschlussmöglichkeiten, um Steckverbinder von verschiedensten Geräten, Maschinen oder anderen Fahrzeugen zu kontaktieren. In einer Ausführungsform umfasst der Adapter mindestens zwei Steckerbuchsen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Adapter mindestens zwei unterschiedliche Steckerbuchsen. Die Steckerbuchsen sind ausgewählt aus einer einphasigen Wechselstrom bereitstellenden Steckerbuchse, einer dreiphasigen Wechselstrom bereitstellenden Steckerbuchse, einer Ladestrom für ein Elektrofahrzeug bereitstellenden Steckerbuchse und einer Gleichstrom bereitstellenden Steckerbuchse.
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Je nach Bedarf kann die Anzahl und die Art der Kontaktierungen individuell vom Benutzer angepasst werden, indem beim Stromadapter weitere Anschlüsse hinzugefügt oder entfernt werden. In einer Ausführungsform weist der Stromadapter ein Stecksystem auf, über das eine variable Anzahl von Steckerbuchsen gleicher oder unterschiedlicher Art lösbar angeschlossen und mit Strom versorgt werden kann.
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In einer Ausführungsform stellt mindestens eine Steckerbuchse einphasigen Wechselstrom bereit. Dies erlaubt den Anschluss von mit Wechselstrom betriebenen Elektrogeräten, beispielsweise von Werkzeugen, wie Motorsägen, Bohrern, Schleifmaschinen, elektrisch betriebenen Gartengeräten, oder von Fernsehgeräten, Computern etc. Die an der Steckerbuchse bereitgestellte Spannung kann beispielsweise 230 V oder 110 V betragen.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt mindestens eine Steckerbuchse dreiphasigen Wechselstrom bereit. Dies erlaubt den Anschluss von mit Drehstrom betriebenen Elektrogeräten, beispielsweise von Werkzeugen wie Kreissägen, oder von Gebläsen, Heizstrahlern oder Elektroherden bzw. Backöfen etc. Die an der Steckerbuchse bereitgestellte Spannung kann beispielsweise 380 V betragen.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt mindestens eine Steckerbuchse Ladestrom für ein Elektrofahrzeug bereit. Damit kann über eine Fahrzeugladebuchse der Energiespeicher eines weiteren Elektrofahrzeugs aufgeladen werden. In einer Ausführungsform ist die Steckerbuchse für ein AC-Laden des weiteren Elektrofahrzeugs konfiguriert. In einer anderen Ausführungsform ist die Steckerbuchse für ein DC-Laden des weiteren Elektrofahrzeugs konfiguriert.
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In einer weiteren Ausführungsform stellt mindestens eine Steckerbuchse Gleichstrom bereit. In einer weiteren Ausführungsform ist dies Niedervolt-Gleichstrom, beispielsweise im Spannungsbereich von 3 V bis 20 V, z.B. 5 V bis 12 V. Dies erlaubt den Anschluss von Gleichstromverbrauchern, beispielsweise das Laden einer Starterbatterie. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steckerbuchse mindestens einen USB-Anschluss. (z.B. 5 V USB etc.). Damit können elektronische Geräte, wie Laptops, Tablets oder Smartphones mit Strom versorgt werden.
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Der Stromadapter ist so konzipiert, dass er möglichst leicht ist, und seine Pack-Maße sind so gestaltet, dass er einfach im Fahrzeug mitgeführt werden und überall dort positioniert werden kann, wo gerade eine mobile Energieversorgung benötigt wird. Für die Form und Gestaltung des Stromadapters gibt es verschiedenste Möglichkeiten. In einer Ausführungsform hat der Stromadapter die Form einer auf einem ebenen Untergrund aufstellbaren Säule.
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Der Stromadapter ist so aufgebaut, dass er aus einem fest vorgegebenen Bereich besteht und einem Teil, welcher individuell konfiguriert und angepasst werden kann. Der fest vorgegebene Bereich umfasst mindestens eine Recheneinheit (ECU), eine Leistungselektronik und ein Anzeige- und Bedienelement.
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In dem Adapter befindet sich eine Recheneinheit (ECU), mit Hilfe derer die Kommunikation zum Fahrzeug hergestellt wird und die Leistung der einzelnen Anschlüsse geregelt werden kann. In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit dafür eingerichtet, mit einer Stromlade- und Abgabeeinheit (on-board charger, OBC) eines mit dem Adapter verbundenen bidirektional-ladefähigen Elektrofahrzeugs zu kommunizieren. Für die Kommunikation der ECU mit dem OBC sind in die ECU alle gängigen Kommunikationsprotokolle implementiert, so dass unabhängig von der Art des Ladesteckers und dem damit verbunden Ladestandard (AC-PWM, CCS1/2, GB-T, ChAdeMO, ChaoJi etc.) mit dem Fahrzeug kommuniziert werden kann. Je nach Bedarf und Einsatzland kann ein passendes Anschlusskabel mit Steckertyp passend zur Fahrzeugladebuchse am Stromadapter kontaktiert werden. Hierzu verfügt der Adapter in einer Ausführungsform über eine geeignete Vorrichtung, z.B. analog heute üblicher IC-CPDs (In-Cable Control and Protection Devices), bei welchen ebenfalls anwendungsfallspezifische Leitungen und Steckertypen angeschlossen werden können. Mit Hilfe der Kommunikation zwischen der ECU des Stromadapters und dem OBC des Fahrzeugs kann der Stromfluss von dem Fahrzeug zu dem Adapter geregelt werden.
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In einer Ausführungsform ist das bidirektional-ladefähige Fahrzeug dafür eingerichtet, einen Wechselstrom an eine Infrastruktur (z.B. das Stromnetz) abzugeben. Damit dieser Wechselstrom weiterverarbeitet werden kann, befindet sich im Stromadapter eine Leistungselektronik, welche verschiedene Transformations- und Wandlungsvorgänge vornehmen kann. Beispielsweise kann die Spannung herauf- oder herabgesetzt werden (z.B. für den Betrieb von AC-Anschlüssen), die Leistung auf mehrere Phasen aufgeteilt (z.B. für den Betrieb von Anschlüssen für Drehstromverbraucher), oder der Strom so aufbereitet werden, dass er über eine Fahrzeugladebuchse von weiteren Fahrzeugen zur Aufladung von deren Energiespeichern genutzt werden kann. Zusätzlich kann über die Leistungselektronik eine AC/DC Wandlung vorgenommen werden, so dass auch Anschlüsse für Gleichstromverbraucher versorgt werden können (z.B. 5V USB). Eine weitere Aufgabe von ECU und Leistungselektronik ist es, den Ausgangsstrom des Stromadapters so zu regeln, dass alle an den Adapter angeschlossenen Verbraucher mit dem mindestens benötigten Strom versorgt werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist das bidirektional-ladefähige Fahrzeug dafür eingerichtet, einer Infrastruktur direkt einen DC-Strom aus der HV-Batterie zur Verfügung zu stellen. In diesem Fall ist die Leistungselektronik im Stromadapter auch dafür eingerichtet, aus der Gleichspannung wiederum eine Wechselspannung zu erzeugen (DC/AC-Wandlung).
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In einer Ausführungsform des Verfahrens hat der Nutzer die Möglichkeit, im Fahrzeug (z.B. über das Mensch-Maschinen-Interface, MMI) eine Einstellung vorzunehmen, wieviel Energieinhalt aus der Hochvoltbatterie des Fahrzeugs entnommen werden darf. In einer Ausführungsform kann ein Prozentwert des SOC (State of Charge) vorgegeben werden, auf welchen die HV-Batterie entladen werden darf. In einer anderen Ausführungsform kann ein absoluter Energiewert in kWh, der entnommen werden darf, angegeben werden.
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Durch die Anzeige- und Bedieneinheit kann dem Benutzer signalisiert werden, wieviel Energie noch zur Verfügung steht bzw. wie lange einzelne an die Steckerbuchsen angeschlossene Verbraucher mit der aktuellen Leistungsaufnahme betrieben werden können. Auch können weitere Informationen angezeigt werden, z.B. wieviel Leistung von welchem Verbraucher abgerufen wird. Zusätzlich können über die Bedieneinheit der Anzeige- und Bedieneinheit Vorgaben hinsichtlich der Leistungsverteilung zwischen den Steckerbuchsen vorgenommen werden. Dies ist vor allem dann erforderlich, wenn ein großer Verbraucher (z.B. ein weiteres Elektrofahrzeug) angeschlossen ist und dieser so viel Leistung ziehen würde, dass keine anderen Verbraucher mehr versorgt werden könnten.
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In einer anderen Ausführungsform erfolgt der Stromabgriff am Fahrzeug nicht durch die Ladebuchse und einen kontaktierten Steckverbinder, sondern kontaktlos. Hierzu müssen die entsprechenden Fahrzeuge über ein induktives Ladesystem verfügen, welches über die Schnittstelle zugleich bidirektionales Laden ermöglicht. Am Anschlusskabel des Stromadapters ist dazu eine entsprechende Induktionsspuleneinheit anstelle eines Steckverbinders angebracht.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen externen Stromadapters für bidirektional-ladefähige Elektrofahrzeuge. Bei dem Verfahren wird der Adapter über ein Anschlusskabel und einen Ladestecker mit einer Ladebuchse eines bidirektional-ladefähigen Elektrofahrzeugs verbunden und versorgt mindestens einen an eine Steckerbuchse des Adapters angeschlossenen externen Verbraucher mit Strom. Der Adapter bezieht elektrischen Strom aus einer HV-Batterie des Elektrofahrzeugs und wandelt ihn in die von dem mindestens einen angeschlossenen externen Verbraucher benötigte Stromform um.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens kommuniziert die ECU des erfindungsgemäßen Stromadapters mit einem OBC des Elektrofahrzeugs, um den Stromfluss von dem Fahrzeug zu dem Adapter zu regeln. Außerdem regelt die ECU über die Leistungselektronik den Ausgangsstrom des Stromadapters so, dass alle an den Stromadapter angeschlossenen Verbraucher mit dem mindestens benötigten Strom versorgt werden. In einer Ausführungsform führt eine Leistungselektronik im Stromadapter einen oder mehrere verschiedene Transformations- und Wandlungsvorgänge durch. Beispielsweise kann die Spannung herauf- oder herabgesetzt werden, die Leistung auf mehrere Phasen aufgeteilt oder der Strom so aufbereitet werden, dass er von weiteren Fahrzeugen zur Aufladung von deren Energiespeichern genutzt werden kann. Zusätzlich kann über die Leistungselektronik eine AC/DC Wandlung vorgenommen werden, so dass auch Gleichstromverbraucher versorgt werden können.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens signalisiert die Anzeige- und Bedieneinheit dem Benutzer, wieviel Energie noch zur Verfügung steht bzw. wie lange einzelne an die Steckerbuchsen angeschlossene Verbraucher mit der aktuellen Leistungsaufnahme betrieben werden können. In einer weiteren Ausführungsform wird angezeigt, wieviel Leistung von welchem Verbraucher abgerufen wird.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der ECU über die Bedieneinheit der Anzeige- und Bedieneinheit eine Leistungsverteilung zwischen den Steckerbuchsen vorgegeben. Dies ist vor allem dann nützlich, wenn ein großer Verbraucher (z.B. ein weiteres Elektrofahrzeug) angeschlossen ist und dieser so viel Leistung ziehen würde, dass keine anderen Verbraucher mehr versorgt werden könnten.
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Durch den externen und variabel einsatzbaren Stromadapter kann ein bidirektional ladefähiges Elektrofahrzeug noch flexibler in das Leben der Fahrer bzw. der Nutzer eingebunden werden. Das Fahrzeug wird damit einem weiteren Nutzen zugeführt, da es eine mobile Energiequelle darstellt, welche für verschiedene Anwendungsfälle und Lebenslagen herangezogen werden kann. Für den Fahrer ergeben sich hierdurch wesentliche Vorteile, da er für verschiedenste Produkte (z.B. Gartengeräte, Infotainment, Informationstechnik, Fahrzeuge, etc.) keine separate Stromversorgung, z.B. ein Stromaggregat, mehr benötigt, wenn er sich an Orten befindet, an denen keine entsprechende Infrastruktur gegeben ist. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromadapters im Einsatz.
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1 zeigt eine mögliche Realisierung des Stromadapters 10 und illustriert seine Verwendung.
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Der externe Stromadapter 10 wird über einen Steckverbinder 11 (z.B. DC CCS oder AC Typ2) und eine Anschlussleitung 12 mit der Fahrzeugladebuchse 21 verbunden.
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Der Stromadapter 10 ist so aufgebaut, dass er aus einem fest vorgegebenen Bereich besteht und einem Bereich, welcher individuell konfiguriert und angepasst werden kann. Der fest vorgegebene Bereich umfasst mindestens eine Recheneinheit 13 (electronic control unit, ECU), eine Leistungselektronik 14 und ein Anzeige- und Bedienelement 15.
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In einer Ausführungsform ist die ECU 13 dafür eingerichtet, mit der Stromlade- und Abgabeeinheit 22 (OBC) des Elektrofahrzeugs 20 zu kommunizieren. Hierzu sind in die ECU 13 alle gängigen Kommunikationsprotokolle implementiert, so dass unabhängig von der Art des Ladesteckers 11 und dem damit verbundenen Ladestandard (AC-PWM, CCS1/2, GB-T, ChAdeMO, ChaoJi etc.) mit dem Fahrzeug 20 kommuniziert werden kann. Je nach Bedarf und Einsatzland kann ein passendes Anschlusskabel 12 mit entsprechendem Steckertyp 11 (passend zur Ladebuchse 21 des Fahrzeugs 20) am Stromadapter 10 kontaktiert werden. Hierzu verfügt der Adapter 10 in einer Ausführungsform über eine geeignete Vorrichtung (nicht dargestellt), z.B. analog heute üblicher IC-CPD's, bei welchen ebenfalls anwendungsfallspezifische Leitungen und Steckertypen angeschlossen werden können.
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Mit Hilfe der Kommunikation zwischen ECU 13 des Stromadapters 10 und dem OBC 22 des Fahrzeugs kann der Stromfluss von dem Fahrzeug 20 zu dem Adapter 10 geregelt werden. In einer Ausführungsform ist das bidirektional-ladefähige Fahrzeug 20 dafür eingerichtet, einen Wechselstrom an eine Infrastruktur (z.B. das Stromnetz) abzugeben. Damit dieser Wechselstrom weiterverarbeitet werden kann, befindet sich im Stromadapter 10 eine Leistungselektronik 14, welche verschiedene Transformations- und Wandlungsvorgänge vornehmen kann. Beispielsweise kann die Spannung herauf- oder herabgesetzt werden (z.B. für den Betrieb von AC-Anschlüssen 16), die Leistung auf mehrere Phasen aufgeteilt (z.B. für den Betrieb von Anschlüssen für Drehstromverbraucher 17), oder der Strom so aufbereitet werden, dass er über eine Fahrzeugladebuchse 18 von weiteren Fahrzeugen zur Aufladung von deren Energiespeichern genutzt werden kann. Zusätzlich kann über die Leistungselektronik 14 eine AC/DC Wandlung vorgenommen werden, so dass auch Anschlüsse 19 für Gleichstromverbraucher versorgt werden können (z.B. 5 V USB). Eine weitere Aufgabe von ECU 13 und Leistungselektronik 14 ist es, den Ausgangsstrom des Stromadapters 10 so zu regeln, dass alle an den Adapter 10 angeschlossenen Verbraucher mit dem mindestens benötigten Strom versorgt werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist das bidirektional-ladefähige Fahrzeug 20 dafür eingerichtet, einer Infrastruktur direkt einen DC-Strom aus der HV-Batterie 23 zur Verfügung zu stellen. In diesem Fall ist die Leistungselektronik 14 im Stromadapter 10 auch dafür eingerichtet, aus der Gleichspannung wiederum eine Wechselspannung zu erzeugen (DC/AC-Wandlung).
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In einer Ausführungsform des Verfahrens hat der Nutzer die Möglichkeit, im Fahrzeug 20 (z.B. über das Mensch-Maschinen-Interface, MMI) eine Einstellung vorzunehmen, wieviel Energieinhalt aus der Hochvoltbatterie 23 des Fahrzeugs 20 entnommen werden darf. In einer Ausführungsform kann ein Prozentwert des SOC (State of Charge) vorgegeben werden, auf welchen die HV-Batterie entladen werden darf. In einer anderen Ausführungsform kann ein absoluter Energiewert in kWh, der entnommen werden darf, angegeben werden.
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Durch die Anzeige- und Bedieneinheit 15 kann dem Benutzer signalisiert werden, wieviel Energie noch zur Verfügung steht bzw. wie lange einzelne an die Steckerbuchsen 16, 17, 18, 19 angeschlossene Verbraucher mit der aktuellen Leistungsaufnahme betrieben werden können. Auch können weitere Informationen angezeigt werden, z.B. wieviel Leistung von welchem Verbraucher abgerufen wird. Zusätzlich können über die Bedieneinheit der Anzeige- und Bedieneinheit 15 Vorgaben hinsichtlich der Leistungsverteilung zwischen den Steckerbuchsen 16, 17, 18, 19 vorgenommen werden. Dies ist vor allem dann erforderlich, wenn ein großer Verbraucher (z.B. ein weiteres Elektrofahrzeug) angeschlossen ist und dieser so viel Leistung ziehen würde, dass keine anderen Verbraucher mehr versorgt werden könnten.
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Der Stromadapter 10 kann mit zusätzlichen Anschlüssen 16, 17, 18, 19 individuell erweitert werden. Auch können Anschlüsse 16, 17, 18, 19 entfernt werden, wenn diese nicht benötigt werden. In einer Ausführungsform verfügt der Stromadapter 10 hierzu über ein geeignetes Stecksystem. Der Stromadapter 10 ist so konzipiert, dass er möglichst leicht ist, und seine Pack-Maße sind so gestaltet, dass er einfach im Fahrzeug mitgeführt werden und überall dort positioniert werden kann, wo gerade eine mobile Energieversorgung benötigt wird. Hinsichtlich Formfaktor und Gestaltung des Stromadapters 10 sind verschiedenste Strukturen möglich. Die in der Abbildung dargestellte Säulenstruktur ist nur eine von zahlreichen Möglichkeiten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Externer Stromadapter
- 11
- Anschlusskabel
- 12
- Ladestecker
- 13
- ECU
- 14
- Leistungselektronik
- 15
- Anzeige- und Bedieneinheit
- 16
- Schuko-Steckerbuchse (für 1-phasigen Wechselstrom)
- 17
- Drehstrom-Steckerbuchse (für 3-phasigen Wechselstrom)
- 18
- Ladebuchse
- 19
- Niedervolt-Ladebuchse (USB)
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Ladebuchse
- 22
- On-Board-Charger (OBC)
- 23
- HV-Batterie
- 24
- Battery Junction Box (BJB)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018016137 A [0009]
- DE 102017116070 A1 [0010]
- WO 2014/206374 A1 [0011]
