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EINFÜHRUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Ladehardware für Elektrofahrzeuge (EF).
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Die Ausführungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
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Mit der weit verbreiteten Verwendung von Elektrofahrzeugen steigt auch der Bedarf an Laderessourcen und Standardisierung. Die Ladestation für Elektrofahrzeuge (Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE) ist ein Standard, der für Fahrzeugladeausrüstung verwendet wird.
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Fahrer von Elektrofahrzeugen, die während des Parkens zu Hause Ladegeschwindigkeiten der Stufe 2 (L2) (240 Volt) erhalten möchten, installieren in der Regel eine L2-Ladestation (EVSE). Viele Fahrer bewahren das im Lieferumfang ihres Fahrzeugs enthaltene mobile Ladekabel im Fahrzeug selbst auf. Einige Fahrer entscheiden sich aus ästhetischen Gründen, aus Komfortgründen oder weil sie eine höhere Ladeleistung benötigen, als ihr mobiles Kabel sie bietet, für den Kauf zusätzlicher EVSE-Hardware für ihr Zuhause. Außerdem ist die L2-EVSE-Hardware im Allgemeinen zuverlässiger und kann höheren Nutzungszyklen standhalten als herkömmliche häusliche Steckdosen. Viele mobile Kabel, die im Lieferumfang von Elektrofahrzeugen eingeschlossen sind, sind in der Lage, L2-Ladegeschwindigkeiten zu erreichen, die denen ihrer häuslichen, wandmontierten EVSE-Pendants entsprechen. Daher entsteht bei vielen Fahrern von Elektrofahrzeugen hinsichtlich der Verwendung ihrer Ladehardware Redundanz, da zwei Kabel vorhanden sind, eines, das als Teil der EVSE-Station geliefert wird, und eines, das mit dem Elektrofahrzeug geliefert wird.
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Derzeitige Marktangebote von EVSEs, die das Laden der Stufe 2 unterstützen, existieren in zwei Varianten: Geräte, die für den Transport optimiert sind, und andere, die für die stationäre Verwendung konstruiert sind. Erstere ermöglichen die Mitnahme und den Zugriff auf das Laden von Fahrzeugen, wenn Plug-in-Laden verfügbar ist. Einige Originalausrüstungshersteller (OEMs) schließen auch tragbare EVSEs in den Lieferumfang des Fahrzeugs ein. Die zweite Kategorie von EVSEs wird für die Unterstützung des Ladens in privaten und gewerblichen Umgebungen verwendet. Sie sorgen für ein schnelleres Aufladen als die tragbaren Pendants und sind außerdem mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, wie einer Netzwerkverbindung und Möglichkeiten zum Zahlungsverkehr.
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In einigen Anwendungsfällen kann nur das Laden der Stufe 1 (L1) verfügbar sein. Stufe 1: Bezieht sich auf das Laden an einem haushaltsüblichen 120-V-Ausgang mit einem maximalen Strom von 12 oder 15 A, der eine maximale Leistung von 1,44 kW oder 1,92 kW liefert. Meistens befindet sich in diesem Fall das aktive Ladeelement im Fahrzeug (z. B. das bordeigene Ladegerät des EF). Aufgrund der unterschiedlichen Verfügbarkeit verschiedener Ladesituationen (z. B. L1 oder L2) kann ein Fahrzeugbetreiber oft zwei verschiedene Ladekabel mit sich führen, zum Beispiel eines für L1-Laden und eines für L2-Laden.
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Somit stoßen die Fahrer von Elektrofahrzeugen im Streben nach mehr Vielseitigkeit und höherer Ladegeschwindigkeit auf redundante Hardware.
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KURZDARSTELLUNG
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Offenbarte veranschaulichende Ausführungsformen schließen Dockingstationen, tragbare Elektrofahrzeugladestationskabel und modulare Elektrofahrzeugladestationssysteme ein.
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In einer veranschaulichenden Ausführungsform schließt eine Dockingstation einen Empfänger, der konfiguriert ist, um physisch mit einer Struktur koppelbar zu sein, und einen elektrischen Quellenverbinder ein, der konfiguriert ist, um elektrisch mit einer Stromquelle und dem Empfänger koppelbar zu sein. Die Dockingstation schließt auch einen elektrischen Verbinder ein, der konfiguriert ist, um mit einem tragbaren Elektrofahrzeugladestationskabel und dem Empfänger elektrisch koppelbar zu sein. Die Dockingstation schließt ferner eine Kommunikationsvorrichtung ein, die in Datenkommunikation mit dem Empfänger koppelbar ist und konfiguriert ist, um Informationen bezüglich der Verwendung des elektrischen Verbinders zu senden und zu empfangen.
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In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein tragbares Elektrofahrzeugladestationskabel (EVSE-KABEL) ein erstes Ende mit einer elektrischen Fahrzeugverbindungsschnittstelle und ein zweites Ende ein, das an einer EVSE-Schnittstelle endet. Das tragbare EVSE-Kabel schließt auch einen ersten Anschluss, der mit der EVSE-Schnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, um ein Stromkabel von einer Steckdose aufzunehmen, und einen zweiten Anschluss ein, der mit der EVSE-Schnittstelle gekoppelt ist und konfiguriert ist, um elektrisch mit einer Dockingstation gekoppelt zu werden.
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In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein modulares Elektrofahrzeugladestationssystem (EVSE-System) eine Dockingstation, die konfiguriert ist, um physisch mit einer Struktur gekoppelt zu werden, und einen elektrischen Verbinder ein, der konfiguriert ist, um mit einem tragbaren EVSE-Kabel gekoppelt zu werden und mit der Dockingstation gekoppelt zu werden. Das System schließt auch eine Kommunikationsvorrichtung ein, die mit der Dockingstation gekoppelt ist und konfiguriert ist, um Informationen bezüglich der Verwendung des elektrischen Verbinders zu senden und zu empfangen. Ferner schließt das System ein tragbares EVSE-Kabel ein, das ein erstes Ende mit einer Fahrzeugverbinderschnittstelle und ein zweites Ende, das mit dem elektrischen Verbinder koppelbar ist, aufweist.
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Die vorstehende Kurzdarstellung dient nur der Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen veranschaulichenden Gesichtspunkten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Gesichtspunkte, Ausführungsformen und Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung offensichtlich.
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Figurenliste
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Veranschaulichende Ausführungsformen werden in den referenzierten Figuren der Zeichnungen veranschaulicht. Die hier veranschaulichten Ausführungsformen und Figuren sind nicht einschränkend, sondern veranschaulichend zu verstehen.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht in teilweiser schematischer Form eines veranschaulichenden modularen Elektrofahrzeugladestationssystems (EVSE-System).
- 2 ist eine perspektivische Ansicht in teilweiser schematischer Form eines veranschaulichenden tragbaren EVSE-Kabels.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht in teilweiser schematischer Form eines veranschaulichenden tragbaren EVSE-Dockingsystems.
- 4 ist eine Seitenansicht in teilweiser schematischer Form eines veranschaulichenden Elektrofahrzeugs, das geladen wird.
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Gleiche Referenzsymbole in den verschiedenen Zeichnungen geben im Allgemeinen gleiche Elemente an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden. In den Zeichnungen bezeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die in der detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen sind nicht einschränkend gedacht. Es können andere Ausführungsformen genutzt und andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist oder Schutzumfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen.
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Unter Bezugnahme nun auf die 1 und 2 kombiniert ein modularisiertes EVSE-System 100 in einer veranschaulichenden Ausführungsform eine Dockingstation 110, die während der Verwendung als Heim-EVSE an der Seite des Hauses eines Fahrers eines Elektrofahrzeugs oder einer beliebigen Struktur angebracht werden kann, und ein mobiles Ladekabel oder tragbares EVSE-Kabel. Das mobile Ladekabel oder das tragbare EVSE-Kabel schließt eine EVSE-Schnittstelle 120 ein, die mit einem Ende eines Elektrokabelabschnitts 130 gekoppelt ist und mit einer elektrischen Fahrzeugverbindungsschnittstelle 135 am anderen Ende des Elektrokabelabschnitts gekoppelt ist. Die EVSE-Schnittstelle 120 schließt einen ersten Anschluss ein, der konfiguriert sein kann, um ein Stromkabel 140 aufzunehmen, das einen Steckverbinder 145 zum Koppeln mit einer genormten NEMA-Steckdose (National Electrical Manufacturers Association) oder einer anderen genormten Steckdose aufweist. Die EVSE-Schnittstelle 120 schließt einen zweiten Anschluss ein, der mit der EVSE-Schnittstelle 120 gekoppelt ist und konfiguriert ist, um elektrisch mit der Dockingstation 110 zu koppeln.
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Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform kann die elektrische Fahrzeugverbindungsschnittstelle 135 konfiguriert sein, um eine beliebige einer Vielfalt von elektrischen Schnittstellen zu unterstützen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Ladeschnittstelle der Stufe Eins oder eine Ladeschnittstelle der Stufe Zwei. Das Stromkabel 140 kann ein beliebiger einer Vielfalt von Kabeltypen sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf solche, die einen 120-V-Betrieb oder einen 240-V-Betrieb unterstützen. Der Steckverbinder 145 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein genormter NEMA-Verbinder, ein genormter Dreistiftverbinder oder jede andere Art von elektrischem Verbinder zum Verbinden mit einer Stromsteckdose sein. Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform kann die EVSE-Schnittstelle eine beliebige einer Vielfalt von elektrischen Geräteschutzvorrichtungen einschließen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Leistungsschalter, Sicherungen und andere Schaltvorrichtungen.
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Unter Verwendung des in 1 und 2 veranschaulichten EVSE-Kabels kann ein Fahrer mit der Dockingstation 110 nach Hause oder an einen beliebigen Ort gelangen. Zum Aufladen des Elektrofahrzeugs entfernt der Fahrer den Kabelabschnitt 140 von der EVSE-Schnittstelle 120 und setzt die Schnittstelle 120 zum Aufladen in die Dockingstation 110 ein, wie in 3 und 4 dargestellt. Verglichen mit dem NEMA-Pendant stellt die Verwendung der Dockingstation 110 im Vergleich zu dem herkömmlichen genormten NEMA-Stecker am Kabelabschnitt 140 wesentlich kürzere Ladezeiten und eine höhere Zuverlässigkeit bereit. Wie in der veranschaulichenden Ausführungsform von 4 dargestellt, weist ein Fahrzeug, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt darauf, ein Elektro-Lkw 400, mindestens einen Elektromotor 410 auf, koppelbar ist, um mindestens ein Rad 420 anzutreiben. Die elektrische Fahrzeugverbindungsschnittstelle 135 ist mit einer Ladeschnittstelle am Lkw 400 gekoppelt. Eine elektrische Fahrzeugverbindungsschnittstelle 135 empfängt Strom über das Kabel 130 aus der EVSE-Schnittstelle 120, die mit der Dockingstation 110 gekoppelt ist. Wenn der Fahrer das Ladekabel zur mobilen Verwendung mitnehmen möchte, kann er die EVSE-Schnittstelle 120 einfach von der Dockingstation 110 lösen und die EVSE bequem mitnehmen. Es sei darauf hingewiesen, dass das EVSE-System 100 mit anderen Fahrzeugen verwendet werden kann, die nicht auf Elektrofahrzeuge beschränkt sind.
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Andere Fahrzeuge, die das EVSE-System 100 verwenden können, schließen zum Beispiel, aber nicht beschränkt darauf, Hybridfahrzeuge ein.
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Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform kann der Fahrer auch das Stromkabel 140 mit dem Steckverbinder 145 mitnehmen. Der Steckverbinder 145 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein NEMA-Stecker auf der Versorgungsseite sein, um einfach in eine Standardsteckdose wie z. B. eine NEMA 14-50 50-Ampere-Steckdose eingesteckt zu werden, die in einem Haus installiert werden kann, um L2-Ladegeschwindigkeiten zu ermöglichen. Die gleiche Steckdose ist auch auf Campingplätzen für die Verwendung bei Wohnmobilen üblich, wodurch die Vorrichtung ein praktisches Werkzeug für das Aufladen bei L2-Geschwindigkeit beim Camping ist. Die vorgeschlagene Vorrichtung verfügt über austauschbare NEMA-Steckverbinder 145 auf der Versorgungsseite, die die Verwendung mit einer Vielzahl von Steckern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermöglichen (wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf einen NEMA 5-15, der ein Standard-Wandstecker ist, und den vorgenannten NEMA 14-50 für das Laden mit höherer Leistung).
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Das Bereitstellen einer wandmontierten Dockingstation, wie der Dockingstation 110, kann dazu beitragen, die mobile Verwendung und auch die Verwendung zu Hause zu vereinfachen. Das tragbare EVSE-Kabel ermöglicht den Betrieb zu zwei Verwendungszwecken für Ladehardware mit einer einzigen Vorrichtung. Diese Vereinfachung kann dazu beitragen, vereinfachte Hardware für Fahrer von Elektrofahrzeugen bereitzustellen. Diese Vereinfachung kann auch zur Vereinfachung der Fertigung und zur Reduzierung der Komplexität der Produktlinie für jeden OEM-Hersteller beitragen, da der Bedarf an wandmontierten EVSE-Modellen möglicherweise entfällt. Anstatt ein mobiles Kabel und eine wandmontierte EVSE-Einheit zu verkaufen, kann ein OEM-Hersteller stattdessen ein Ladekabel mit mehreren Montage- und elektrischen Anbringungsoptionen anbieten. Zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, können Fahrer die Möglichkeit haben, ein Hochleistungsladegerät zu einem Campingplatz oder einem anderen Reiseziel, an dem Hochleistungssteckdosen verfügbar sind, mitzunehmen, wodurch ein einziges L2-fähiges System sowohl für das Aufladen bei Reisen als auch für das Aufladen zu Hause bereitgestellt werden kann.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist die Dockingstation 110 als empfangende EVSE-Schnittstelle 120 dargestellt. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform ist eine Dockingstation 160 ähnlich konfiguriert, um die EVSE-Schnittstelle 120 aufzunehmen, und ist konfiguriert, um an einer Wand oder einer anderen Struktur montiert zu werden. Die Dockingstation 160 ist elektrisch an eine Stromquelle, wie an ein hauseigenes elektrisches System, gekoppelt. Die Dockingstation 160 schließt auch ein Steuerrelaismodul 170 ein, das eine Fernsteuerung der Dockingstation 160 ermöglicht. Zum Beispiel kann das Steuerrelaismodul 160 in der Lage sein, die Fernsteuerung (Ein/Aus, Betriebsmodus usw.) über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 180 zu ermöglichen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf ein Bluetooth-, Mobilfunk- oder Wi-Fi-Kommunikationsmodul, das in der Lage ist, über ein drahtloses Kommunikationsnetz 190 zu kommunizieren. Der Betrieb des Steuerrelaismoduls 170 und der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 180 ermöglicht es Benutzern, den Betrieb der Dockingstation 160 zu steuern und zu überwachen. In einigen Fällen können Benutzer in der Lage sein, zu überwachen, ob die Dockingstation 160 verwendet wird (d. h., ob das Fahrzeug angeschlossen ist, Ladezustand, Ladestatus usw.), oder die Dockingstation 160 zu steuern (d. h. Ein-/Ausschalten, Lademodi ändern usw.).
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Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform schließt ein modulares Elektrofahrzeugladestationssystem (EVSE-System) eine Dockingstation, wie die Dockingstation 110 oder die Dockingstation 160, und ein mobiles Ladekabel mit einer EVSE-Schnittstelle 120 ein, die mit einem Ende des Elektrokabelabschnitts 130 gekoppelt ist und mit der elektrischen Fahrzeugverbindungsschnittstelle 135 am anderen Ende des Elektrokabelabschnitts gekoppelt ist. Die EVSE-Schnittstelle 120 schließt einen ersten Anschluss ein, der mit einem Stromkabel 140 koppelbar ist, das den Steckverbinder 145 zur Kopplung mit einer genormten NEMA-Steckdose oder einer anderen genormten Steckdose aufweist. Die EVSE-Schnittstelle 120 schließt einen zweiten Anschluss ein, der zum elektrischen Koppeln mit der Dockingstation 110 konfiguriert ist.
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In einigen Fällen können eine oder mehrere Komponenten hierin als „konfiguriert zu“, „konfiguriert durch“, „konfigurierbar zu“, „betreibbar/betriebsfähig zu“, „angepasst/anpassbar“, „in der Lage zu“, „anpassbar an/konform zu“ usw. bezeichnet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass solche Begriffe (z. B. „konfiguriert zu“) im Allgemeinen Komponenten im aktiven Zustand und/oder Komponenten im inaktiven Zustand und/oder Komponenten im Standby-Zustand umfassen, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt.
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Obwohl bestimmte Gesichtspunkte des vorliegenden hierin beschriebenen Gegenstands gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass basierend auf den Lehren hierin Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem hierin beschriebenen Gegenstand und seinen breiteren Gesichtspunkten abzuweichen, und daher sollen die beiliegenden Ansprüche innerhalb ihres Schutzumfangs alle solchen Änderungen und Modifikationen umfassen, die innerhalb des wahren Geistes und Schutzumfangs des hierin beschriebenen Gegenstands liegen. Es versteht sich für den Fachmann, dass hierin und insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen (z. B. Textkörper der beiliegenden Ansprüche) verwendeten Begriffe allgemein als „offene“ Begriffe gemeint sind (z. B. sollte der Begriff „einschließlich“ ausgelegt werden als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“, der Begriff „aufweisend“ sollte ausgelegt werden als „mindestens aufweisend“, der Begriff „schließt ein“ sollte ausgelegt werden als „schließt ein, aber nicht beschränkt auf“ usw.). Es versteht sich für den Fachmann ferner, dass, wenn eine bestimmte Anzahl einer eingeführten Anspruchsangabe beabsichtigt ist, eine solche Absicht explizit in dem Anspruch angegeben wird und in Abwesenheit einer solchen Angabe keine solche Absicht vorhanden ist. Zum Beispiel können die folgenden beigefügten Ansprüche als Hilfe zum Verständnis die Verwendung der einleitenden Ausdrücke „mindestens einer“ und „eine oder mehrere“ enthalten, um Anspruchsangaben einzuführen. Die Verwendung solcher Ausdrücke sollte jedoch nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass die Einführung einer Anspruchsangabe durch die unbestimmten Artikel „ein/eine“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchsangabe enthält, auf Ansprüche beschränkt, die nur eine solche Zitierung enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Ausdrücke „ein/eine oder mehrere“ oder „mindestens ein/eine“ und unbestimmte Artikel wie „ein/eine“ einschließt (z. B. sollte der Ausdruck „ein/eine“ in der Regel so ausgelegt werden, dass er „mindestens ein/eine“ oder „ein/eine oder mehrere“ bedeutet). Gleiches gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einführung von Anspruchsangaben verwendet werden. Auch wenn eine spezifische Anzahl einer eingeführten Anspruchsangabe explizit angegeben ist, wird der Fachmann erkennen, dass eine solche Zitierung in der Regel so ausgelegt werden sollte, dass sie mindestens die angegebene Anzahl bedeutet (z. B. bedeutet die bloße Angabe von „zwei Angaben“ ohne andere Modifikatoren in der Regel mindestens zwei Angaben oder zwei oder mehr Angaben). Außerdem ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „mindestens eines von A, B und C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne beabsichtigt, wie ein Fachmann die Konvention verstehen würde (z. B. „ein System mit mindestens einem von A, B und C“ würde Systeme einschließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen aufweisen usw.). Es versteht sich für den Fachmann ferner, dass in der Regel ein disjunktes Wort und/oder ein disjunkter Satz, der zwei oder mehr alternative Begriffe darstellt, sei es in der Beschreibung, den Ansprüchen oder Zeichnungen, so verstanden werden sollte, dass die Möglichkeiten des Einschließens eines der Begriffe, entweder eines der Begriffe oder beider Begriffe berücksichtigt werden, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Zum Beispiel wird der Ausdruck „A oder B“ in der Regel so verstanden, dass er die Möglichkeiten von „A“ oder „B“ oder „A und B“ einschließt.
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In Bezug auf die beiliegenden Ansprüche wird der Fachmann erkennen, dass hierin angeführte Vorgänge im Allgemeinen in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können. Obwohl verschiedene Betriebsabläufe in einer oder mehreren Sequenzen veranschaulicht werden, können die verschiedenen Vorgänge auch in einer anderen als der veranschaulichten Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. Beispiele für solche alternativen Ordnungen können überlappende, verschachtelte, unterbrochene, umgeordnete, inkrementelle, vorbereitende, ergänzende, gleichzeitige, umgekehrte oder andere Variantenordnungen einschließen, es sei denn, der Kontext gibt etwas anderes vor. Außerdem dienen Begriffe wie „in Reaktion auf“, „in Bezug auf“ oder andere vergangenheitsbezogene Adjektive im Allgemeinen nicht dazu, solche Varianten auszuschließen, es sei denn, der Kontext gibt etwas anderes vor.
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Obwohl der offenbarte Gegenstand in Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.
