-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem Stromspeicher, ein Achsaggregat für ein Elektrofahrzeug, ein Verfahren zum Laden eines Stromspeichers eines Elektrofahrzeuges und eine Stromquellenanordnung zum Laden von zumindest einem Elektrofahrzeug.
-
Elektrofahrzeuge werden üblicherweise an einer Ladesäule oder eine Wallbox geladen. Ferner sind Systeme zum induktiven Laden von Elektrofahrzeugen bekannt. Ladesäulen haben üblicherweise einen ihnen zugeordneten Parkplatz oder Stellfläche. Soll ein Elektrofahrzeug an einer Ladesäule geladen werden, wird es auf dem der Ladesäule zugeordneten Stellplatz geparkt, um anschließend eine Kabelverbindung zwischen Fahrzeug und Ladesäule herzustellen. Dazu sind Elektrofahrzeuge mit einer entsprechenden Ladebuchse ausgestattet. Somit kann eine elektrische Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladesäule hergestellt werden und der Stromspeicher in dem Elektrofahrzeug geladen werden. Jedoch ist der Ladevorgang ein als lang empfundener Vorgang und hindert unter anderem eine großflächige Verbreitung von Elektrofahrzeugen.
-
Üblicherweise sind Ladesäulen in einer Anordnung von mehreren Ladesäulen, beispielsweise an Autorastbahnraststätten, vorgesehen. Jedoch kommt es vor, dass nur eine oder wenige der Ladesäulen in Verwendung sind. Die übrigen Ladesäulen sind ungenutzt.
-
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei denen eine Ladegeschwindigkeit eines Elektrofahrzeugs erhöht werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch Fahrzeuge mit einer hohen Spannungsebene schnell laden zu können, selbst wenn einzelne Ladesäulen nur eine niedrigere Spannungseben aufweisen.
-
Das obige Problem wird mit einer Vorrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem Achsaggregat für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7, mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9, mit einem Verfahren zum Laden eines Stromspeichers eines Elektrofahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und mit einer Stromquellenanordnung zum Laden von zumindest einem Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vorrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem Stromspeicher eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt, umfassend: ein Anschlussmodul mit einem ersten Anschluss zum Anschluss einer ersten Stromquelle und einem zweiten Anschluss zum Anschluss einer zweiten Stromquelle, ein Kommunikationsmodul, welches dazu ausgestaltet ist, eine Kommunikationsverbindung zwischen der Vorrichtung, der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle herzustellen, eine Steuereinheit, die dazu ausgestaltet ist, über das Kommunikationsmodul mit den Stromquellen zu kommunizieren, um Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen mit den Stromquellen auszutauschen, wobei das Anschlussmodul dazu ausgestaltet ist, elektrischen Strom von der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle dem Stromspeicher basierend auf den Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen zuzuführen.
-
Mit anderen Worten kann ein Elektrofahrzeug mit zwei Ladesäulen verbunden werden und durch beide Ladesäulen gleichzeitig geladen werden. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass ein Elektrofahrzeug schneller geladen werden kann, wenn mehr als eine Ladesäule zur Verfügung steht. So ist es beispielsweise häufig so, dass bei einer Anordnung von mehreren Ladesäulen, nur ein Teil der Ladesäulen in Benutzung sind. Mit der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug mit zumindest zwei Ladesäulen geladen werden. Damit kann sich die Ladezeit verkürzen. Ferner kann die Zeit, in der eine Ladesäule ungenutzt ist, verringert sein. Darüber hinaus kann durch eine gleichmäßigere Nutzung von Ladesäulen der Strombezug vereinheitlicht werden was der Netzstabilität zuträglich ist.
-
Die Vorrichtung kann ein Ladegerät sein. Die Vorrichtung kann in dem Elektrofahrzeug vorgesehen sein. Somit kann eine Laden mit mehreren Stromquellen einfach realisieren sein, da keinen externen Geräte benötigt werden. Eine Verbindung zwischen dem Fahrzeug und den Stromquellen kann mit Kabeln hergestellt sein. Alternativ kann die Vorrichtung in einem externen Gehäuse vorgesehen sein, sodass das die Vorrichtung mit Kabeln mit je einer Stromquelle verbunden ist und dann mit zumindest einem Kabel eine Verbindung zu dem Elektrofahrzeug herstellt. Somit kann die Vorrichtung auch bei Elektrofahrzeugen mit nur einem Anschluss zum Anschließen nur einer Stromquelle zum Einsatz kommen. Der Stromspeicher oder Energiespeicher kann beispielsweise ein Akkumulator sein, der dazu ausgestaltet ist, elektrische Energie für einen Betrieb des Elektrofahrzeugs zu speichern. Das Elektrofahrzeug kann zumindest eine E-Maschine als Traktionsantrieb umfassen. Der Stromspeicher kann dazu ausgestaltet sein, die zumindest eine E-Maschine mit Strom zu versorgen, um das Elektrofahrzeug anzutreiben.
-
Das Anschlussmodul kann eine Schaltung in der Vorrichtung sein, an welches die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle anschließbar ist. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können beispielsweise je als eine Ladebuchse realisiert sein. Mit anderen Worten müssen der erste Anschluss und der zweite Anschluss nicht direkt an dem Anschlussmodul vorgesehen sein, sondern können so an dem Elektrofahrzeuges vorgesehen sein, dass sie von außen zugänglich sind. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können so ausgestaltet sein, dass sie mit dem Anschlussmodul elektrisch kommunizierend verbunden sind. Die Stromquellen können beispielsweise jeweils eine Ladesäule sein, die dazu ausgestaltet ist, einem Stromspeicher eines Elektrofahrzeuges elektrischen Strom zuzuführen. Die Stromquellen können auch als Ladestationen für Elektrofahrzeuge bezeichnet werden. Der Anschluss an eine der Stromquellen kann beispielsweise durch einen Typ-2-Stecker realisiert sein. Die Stromquellen, können Wechselstrom oder Gleichstrom bereitstellen. Zum Schnellladen mit Gleichstrom kann es sich bei den Stromquellen beispielsweise um ein „Combined Charging System“ (CCS; deutsch kombiniertes Ladesystem) handeln. Alternativ dazu kann auch der CHAdeMO-Standard oder das Super Charger-System von Tesla genutzt sein. Beim Gleichstromladen kann Gleichstrom aus der Stromquelle direkt in den Stromspeicher des Elektrofahrzeugs eingespeist werden. Jede Stromquelle kann eine Leistungselektronik umfassen, die ein Gleichstromladen mit beispielsweise 220 bis 350 kW realisieren kann.
-
Das Kommunikationsmodul kann ein Modul sein, welches ohne Kabel eine Datenverbindung zwischen den Stromquellen und der Vorrichtung herstellen kann. Beispielsweise kann das Kommunikationsmodul mittels Bluetooth, NFC (Near Field Communication) und/oder WLAN, mit den Stromquellen kommunizieren. Ein WLAN kann beispielsweise auch von einer Stromquelle bereitgestellt werden, und von dem Kommunikationsmodul erkannt werden. Das Kommunikationsmodul kann sich beispielsweise automatisch mit einem solchen WLAN verbinden oder erst nach Nutzeraufforderung nach einem WLAN suchen und sich entsprechend damit verbinden. Damit kann ein Datenaustausch zwischen Stromquelle und Vorrichtung realisiert sein.
-
Die Steuereinheit kann eine computerähnliche Einheit sein, die dazu ausgestaltet sein kann, Informationen aufzunehmen, diese zu verarbeiten und basierend darauf, Steuerungsbefehle und/oder Inforationen auszugeben. Die Steuereinheit kann beispielsweise Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen mit den Stromquellen austauschen. So kann die Steuereinheit beispielsweise Informationen über den Stromspeicher in dem Elektrofahrzeug an die Stromquellen ausgeben, woraufhin diese die Stromzufuhr basierend darauf steuern können. Die Informationen über den Stromspeicher können beispielsweise einen Ladezustand (state of charge, SoC), eine Spannungsebene (oder Spannungsklasse) des Elektrofahrzeugs und/oder des Stromspeichers oder dergleichen umfassen. So ist es beispielsweise denkbar, dass der Stromspeicher abhängig von seinem Ladezustand mit unterschiedlicher Geschwindigkeit geladen werden kann. Dadurch kann ein besonders schonendes Laden des Stromspeichers realisiert sein. Andersrum können die Stromspeicher auch Informationen über den zur Verfügung stehenden Strom und/oder Spannung an die Steuereinheit übermitteln. Die Steuereinheit kann darauf hin bestimmen, wie der Stromspeicher am schnellsten und/oder am schonendsten geladen werden kann. Dazu kann der Stromspeicher beispielswese Betriebsanweisungen an die Stromquellen ausgeben, mit welche Spannung und/oder mit welchem Strom der Stromspeicher zu laden ist. Die Steuereinheit kann beispielswiese ein Batteriemanagementsystem umfassen, welches das Ladeverfahren regeln kann. Als Ladeverfahren können verschiedene Strategien der Steuerung von Stromstärke und Spannung bei einem Aufladen von Stromspeichern bezeichnet werden. dabei kann das Ladeverfahren zum Ziel haben, den Stromspeicher innerhalb seiner Betriebsgrenzen vollständig aufzuladen. Daneben können abhängig von dem Typ des Stromspeichers und Ladetechnik, verschiedene Möglichkeiten bereitgestellt sein, den Stromspeicher zu pflegen und den Erhalt des Ladezustand zu realisieren. Das Ladeverfahren und seine Umsetzung können erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Stromspeichers haben. Das Ladeverfahren kann beispielsweise ein Konstantstrom-Ladeverfahren, ein Puls-Ladeverfahren, ein Rückstrom- bzw. Reflexladen, ein Konstantspannungs-Ladeverfahren, ein IU-Ladeverfahren (CCCV), ein IUOU-Ladeverfahren, ein lUla-Ladeverfahren. Das Konstant-Ladeverfahren stellt dabei ein Ladeverfahren dar, welches über die gesamte Ladezeit einen konstanten Strom bereitstellt. Hierbei besteht aber die Gefahr, dass Stromspeicher überladen werden und es irreversible Verringerungen der Ladekapazität geben kann. Beim Puls-Ladeverfahren kann mit Pulsen von konstantem Strom geladen werden. Die Ladespannung kann in den stromlosen Pausen zwischen den Pulsen gemessen werden, wodurch keine Verfälschung des Messergebnisses in Folge von Übergangs- und Leitungswiderständen auftreten kann. Das Rückstromladen bzw. Reflexladen kann eine besondere Art des Pulsladeverfahrens sein, bei dem zwischen den einzelnen Stromimpulsen kurze Entladestromimpulse eingeschlossen werden. Dies kann besonders der Langlebigkeit des Stromspeichers dienen. Das Konstantspannungs-Ladeverfahren kann eine Ladespannung über die Ladedauer konstant gehalten sein. Bei fortschreitender Aufladung des Stromspeicher kann wegen der kleiner werdenden Spannungsdifferenz zwischen Stromspeicher und Stromquelle der Ladestrom absinken. Dadurch kann eine Überladung vermieden sein. Das IU-Ladeverfahren, auch als „currrent constant voltage (CCV)“ bezeichnet, kann das Konstantstrom-Ladeverfahren mit dem Konstantspannungs-Ladeverfahren verbinden. In der ersten Phase der Ladung kann mit einem konstanten, durch die Vorrichtung begrenzten Strom, geladen werden. Gegenüber dem reinen Konstantspannungs-Ladeverfahren kann so eine Begrenzung des sonst hohen Anfangsladestroms bewirkt werden. Bei Erreichen der gewählten Ladeschlussspannung am Stromspeicher, kann von Strom- auf Spannungsregelung umgeschaltet werden und in der zweiten Ladephase mit konstanter Spannung weitergeladen werden. dabei kann mit zunehmendem Ladestand des Stromspeichers der Ladestrom selbstständig abnehmen. Dadurch kann zum einen ein besonders schonendes und zum anderen ein zügiges Laden des Stromspeichers bereitgestellt sein. Das IUOU-Ladeverfahren kann wie das oben beschriebene IU-Ladeverfahren mit einer Phase mit konstantem Strom und anschließend eine Phase mit konstanter Überspannung arbeiten. Danach kann sie jedoch zusätzlich auf Erhaltungsladung umschalten. Die Erhaltungsladung (wie beispielsweise gepulste Ladung mit paralleler Temperaturüberwachung) kann der Selbstentladung des Stromspeichers entgegenwirken. Die IUa-Ladeverfahren kann wie das zuvor beschriebene IU-Ladeverfahren arbeiten. Dabei kann bei Unterschreiten eines bestimmten Ladestroms bis zur Vollaufladung mit einem geringeren Konstantstrom (la-Teil) geladen werden. Dieses Verfahren kann beispielsweise bei Traktionsbatterien (beispielsweise aus Blei) eingesetzt sein. Durch ein gleichzeitiges Zuführen von dem elektrischen Strom zu dem Stromspeicher kann die Dauer für eine Ladung verringert sein. Mit anderen Worten kann ein Elektrofahrzeug schneller geladen werden.
-
Ferner kann in einem Fall, bei dem der Stromspeicher des Elektrofahrzeuges eine Spannungsebene von 800 V aufweist, mehrere Ladungssäulen, die eine geringere Spannungsebene aufweisen, verwendet werden, um mit einer Spannung von 800 v zu laden. Mit anderen Worten können die Spannungen der einzelnen Ladesäulen addiert werden, um das Fahrzeug mit den möglichen 800 V zu laden. Auch hierdurch kann das Fahrzeug, bzw. der Stromspeicher des Fahrzeugs schneller geladen werden. Die Ladeleistung kann sich bis auf 500 kW belaufen. Somit können auch Teilladungen schnell realisiert sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist also ein doppeltes Laden mit zwei oder mehr Ladekabel möglich, die an demselben Fahrzeug angeschlossen werden können. Somit kann mit doppelter Leistung geladen werden. Ferner kann die Ladedauer halbiert werden.
-
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgestaltet sein mittels der Betriebsanweisungen die Stromquellen so zu steuern, dass eine Spannung, mit der der Stromspeicher geladen wird, zu variieren. So kann die Spannung, die von den Stromquellen bereitgestellt wird, abhängig vom Ladezustand (SoC) des Stromspeichers variieren. Beispielsweise kann bei einem niedrigen Ladezustand, die Stromquellen so gesteuert werden, dass der Stromspeicher mit einer niedrigen Spannung geladen wird. Demgegenüber können bei einem hohen Ladezustand, die Stromquellen so gesteuert werden, dass der Stromspeicher mit einer hohen Spannung geladen wird. Dadurch kann der Stromspeicher geschont werden und dessen Lebensdauer erhöht sein. Ferner kann so ein besonders effizientes Laden des Stromspeichers realisiert sein. Darüber hinaus kann die Spannung der Stromquellen so gesteuert sein, dass die Spannung der Stromquellen höher ist als die des Stromspeichers. Somit ist ein Stromfluss in der gewünschten Richtung gewährleistet.
-
Vorzugsweise umfassen die Betriebsinformationen eine Spannungsebene des Stromspeichers, eine Spannungsebene der ersten Stromquelle und/oder der zweiten Stromquelle. Die Spannungsebene kann bezeichnen mit welcher Spannung die Stromquelle den Strom zu Verfügung stellen kann. Ferner kann die Spannungseben des Stromspeichers Informationen darüber liefern, mit welcher Spannung der Stromspeicher (beispielsweise der Akkumulator des Elektrofahrzeugs) geladen werden kann. Die Spannungsebene der Stromquellen kann durch die Stromquelle variabel eingestellt werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit Informationen darüber erlangen, welche Spannungsebene bei den Stromquellen zur Verfügung stehen. So kann es beispielsweise vorkommen, dass jede Stromquelle eine Spannungsebene von 400 V zur Verfügung stellt, das Fahrzeug jedoch eine Spannungsebene von 800 V aufweist. Basierend auf dieser Information, kann die Steuereinheit dazu ausgestaltet sein, den Ladevorgang des Stromspeichers entsprechend den Betriebsinformationen zu steuern. Bei dem oben genannten Beispiel kann beispielsweise eine Reihenschaltung vorgesehen sein, um den Stromspeicher mit der möglichen Spannung von 800 V zu laden, obwohl die Stromquellen jeweils nur 400 V liefern. Somit kann das Laden eines Elektrofahrzeuges basierend auf den Betriebsinformationen angepasst sein und somit schneller von statten gehen.
-
Vorzugsweise umfassen die Betriebsanweisungen eine Spannungsvorgabe an die erste Stromquelle und/oder die zweite Stromquelle. Somit kann die Steuereinheit dazu ausgestaltet sein, die erste Stromquelle und/oder die zweite Stromquelle zu steuern. Ist beispielsweise die Spannungsebene des Stromspeichers auf 400 V festgelegt und die Spannungsebene der beiden Stromquellen mit 800 V möglich, so kann die Steuereinheit mit den Betriebsanweisungen bestimmen, dass die Stromquellen ihre Spannungsebenen auf jeweils 400 V begrenzen. Somit kann gewährleistet sein, dass ein Ladevorgang problemlos und ohne Schaden des Stromspeichers realisiert sein kann. Ferner können verschiedene Ladeverfahrens angewiesen werden, sodass der Stromspeicher beispielsweise intermittierend geladen werden kann, um diesen zu schonen bzw. pflegen (siehe die verschiedenen Ladeverfahren oben). Somit kann sichergestellt sein, dass der Stromspeicher keinen Schaden nimmt und eine lange Lebensdauer aufweist.
-
Vorzugsweise ist das Anschlussmodul dazu ausgestaltet, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle parallel zu schalten. Mit anderen Worten kann das Anschlussmodul die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle während einem Ladevorgang des Stromspeichers parallelschalten. Bei einer Parallelschaltung, kann jede Stromquelle direkt mit dem Stromspeicher verbunden oder verbindbar sein. In einem parallel geschalteten System, kann jede Komponente, d. h. die erste Stromquelle, die zweite Stromquelle und der Stromspeicher, dieselben Spannung aufweisen. Beispielsweise kann der Stromspeicher eine Spannung von 800 V aufweisen und die erste Stromquelle und zweite Stromquelle jeweils eine Spannungsebene von 800 V. Mit anderen Worten können bei der parallelen Schaltung die Ladesäule und die Batterie dieselbe Spannungsebene aufweisen. Dadurch können beide Ladeleistungen (d. h. die Ladeleistung der ersten Stromquelle und die Ladeleistung der zweiten Stromquelle) summiert werden. Dadurch kann eine schnellere Aufladung des Stromspeichers erreicht werden, verglichen mit einem Fall, bei dem der Stromspeicher lediglich mit einer Stromquelle geladen wird.
-
Vorzugsweise ist das Anschlussmodul dazu ausgestaltet, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle in Reihe zu schalten. Mit anderen Worten kann das Anschlussmodul die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle während einem Ladevorgang des Stromspeichers in Reihe schalten. Bei der Reihenschaltung, kann die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle jeweils eine Spannungseben aufweisen (z.B. können die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle dieselbe Spannungsebenen aufweisen), die vom Betrag her der Hälfte der Spannungsebne des Stromspeichers entspricht. Beispielsweise kann die erste Stromquelle eine Spannungsebene von 400°V aufweisen, die zweite Stromquelle kann eine Spannungsebene von 400 V aufweisen und der Stromspeicher kann eine Spannungsebene von 800 V aufweisen. Durch die Reihenschaltung bzw. serielle Schaltung der beiden Stromquellen, kann die jeweilige Spannungsebene der Stromquellen aufsummiert werden, sodass der Stromspeicher beispielsweise mit 800 V geladen werden kann. Somit kann der Stromspeicher besonders schnell geladen werden, da eigentlich niedrigere Spannungsebenen der einzelnen Stromquellen durch die Reihenschaltung addiert werden können, um den Stromspeicher mit einer höheren Spannungsebene zu laden. Unabhängig davon, ob eine Reihenschaltung oder eine Parallelschaltung vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, dass die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle eine identische Spannungsebene aufweisen. Somit kann verhindert werden, dass Strom von der einen Stromquelle zu der anderen Stromquelle geleitet wird. Das Vorsehen oder Einstellen einer identischen Spannungsebene bei der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle bietet den Vorteil, dass keine Vorrichtung in dem Elektrofahrzeug oder in der Vorrichtung vorgesehen sein muss, die einen solchen Stromfluss zwischen erster Stromquelle und zweiter Stromquelle verhindert. Dadurch kann das Elektrofahrzeug oder die Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges einfacher ausgestaltet sein.
-
Darüber hinaus kann die Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges dazu ausgestaltet sein, zwischen einer Parallelschaltung der Stromquellen und einer Reihenschaltung der Stromquellen, umzuschalten. Dazu kann die Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeuges eine entsprechende Schaltung aufweisen. Beispielsweise kann der Schaltkreis dazu Schalter aufweisen, die bei Aktivierung eine Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung bereitstellen. Daher kann die Vorrichtung zum Laden eines Stromspeichers besonders vielseitig eingesetzt sein.
-
Vorzugsweise weist das Anschlussmodul zumindest ein Dioden-Element auf, das dazu ausgestaltet ist, zu verhindern, dass während eines Betriebs der Vorrichtung, elektrischer Strom von der ersten Stromquelle zu der zweiten Stromquelle fließt. Das Dioden-Element oder Diode kann ein elektronisches Bauelement sein, das Strom in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung den Stromfluss sperrt. Daher kann von einer Durchlassrichtung und einer Sperrrichtung gesprochen werden. Somit muss nicht gewährleistet sein, dass die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle exakt dieselbe Spannungseben aufweisen, da durch das das Dioden-Element verhindert sein kann, dass Strom zwischen der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle strömt. Mit anderen Worten kann kein Rückfluss von der einen Stromquelle in die andere Stromquelle stattfindet (Dioden-Funktion). Folglich kann die Steuerung der Spannungsebenen der Stromquellen vereinfacht sein.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Achsaggregat für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, umfassend zumindest eine E-Maschine als Traktionsantrieb, zumindest einen Inverter zum Antreiben der zumindest einen E-Maschine, und eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen. Der zumindest einen E-Maschine kann ein Inverter zugeordnet sein. Ferner kann das Achsaggregat auch zwei oder mehr E-Maschinen aufweisen, denen jeweils ein Inverter zugeordnet sein kann. Ferner kann das Achsaggregat ein Getriebe aufweisen. Zudem kann das Achsaggregat eine Parksperre umfassen. Zur Kühlung aller oder einzelner Komponenten des Achsaggregats, kann das Achsaggregat einen Kühlkreislauf aufweisen. Somit können zum Antreiben eines Elektrofahrzeuges notwendige Elemente an einem Achsaggregat angeordnet sein, sodass das Elektrofahrzeug einfach in Modulbauweise hergestellt sein kann. Darüber hinaus kann die Kommunikation zwischen den Stromquellen und dem Achsaggregat stattfinden (über das Kommunikationsmodul). Daher muss in dem Fahrzeug kein zusätzliches Modul zur Kommunikation mit den Stromquellen vorgesehen sein.
-
Vorzugsweise ist der zumindest eine Inverter dazu ausgestaltet, bei einem Ladevorgang als AC/DC-Wandler zu fungieren. So kann beispielsweise bei einem Laden mit Wechselstrom der Inverter, der auch zum Antreiben der zumindest einen E-Maschine verwendet wird, als Vorrichtung verwendet werden, die dazu ausgestaltet ist, den Wechselstrom von einer oder mehreren Stromquellen in Gleichstrom umzuwandeln. Somit kann auf einen separaten Inverter- bzw. AC/DC-Wandler verzichtet sein. Somit kann das Achsaggregat besonders kompakt ausgebildet sein.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem der obigen Achsaggregate oder mit einem der obigen Vorrichtungen bereitgestellt. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug handeln. Ferner kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Personenkraftwagen handeln.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines Stromspeichers eines Elektrofahrzeugs unter Verwendung einer Vorrichtung zum Zuführen von Strom bereitgestellt, umfassend: Anschluss zumindest zweier Stromquellen an die Vorrichtung, Kommunizieren der Vorrichtung mit den zumindest zwei Stromquellen, um Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen auszutauschen, und Paralleles Zuführen von elektrischem Strom von den zumindest zwei Stromquellen zu dem Stromspeicher basierend auf den Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen. Der Anschluss zumindest zweier Stromquellen, kann mittels Kabel erfolgen. Dabei können die Stromquellen als Ladesäulen für ein Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Das Anschließen kann der Stromquellen an die Vorrichtung kann ein Verbinden von jeweils einem Anschluss an den Stromquellen mit einem oder mehreren Anschlüssen des Elektrofahrzeugs, insbesondere mit einem Kabel, sein. Das Kommunizieren der Vorrichtung mit den zumindest zwei Stromquellen kann kabellos erfolgen. Alternativ kann die Kommunikation kabelgebunden erfolgen, insbesondere über das Kabel, mit welchem dem Stromspeicher Strom von den Stromquellen zugeführt werden kann. Das parallele Zuführen von Strom kann bedeuten, dass der Strom gleichzeitig von den zumindest zwei Stromquellen einem Elektrofahrzeug zugeführt wird. Somit kann sich die Ladezeit signifikant verkürzen. Die Betriebsinformationen können Informationen über die Spannungsebene, Ladezustand, mögliche Ladegeschwindigkeit und/oder Typ des Stromspeichers sein. Ferner können die Betriebsinformationen weitere Informationen wie beispielsweise Reiseziel, geplante Pausenlänge und dergleichen umfassen. Somit kann ein Laden des Elektrofahrzeugs auf Nutzerwünsche und/oder auf technische Begebenheiten abgestimmt erfolgen. Die Betriebsanweisungen können zwingende Befehle sein, die zwischen den Stromquellen und der Vorrichtung ausgetauscht werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung die maximal zulässige Spannungsebene des Stromspeichers an die Stromquellen übermitteln. Ferner können die Stromquellen übermitteln, ob eine Reihenschaltung oder eine Parallelschaltung durch die Vorrichtung bereitgestellt werden soll, um den Stromspeicher zu laden. In jedem Fall kann das Kommunizieren zwischen der Vorrichtung und der Stromquellen bidirektional erfolgen. Somit kann gewährleistet sein, dass beide Einheiten aufeinander abgestimmt sind, um ein optimales Laden des Stromspeichers zu gewährleisten.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Stromquellenanordnung zum Laden von zumindest einem Elektrofahrzeug bereitgestellt, umfassend: zumindest zwei Stromquellen, wobei jede der Stromquelle ein Stromquellen-Kommunikationsmodul aufweist, wobei jedes Stromquellen-Kommunikationsmodul dazu ausgestaltet ist, Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen mit einem anderen Kommunikationsmodul auszutauschen, so dass ein Laden des Fahrzeugs mit beiden Stromquellen ermöglicht ist. Bei der Stromquellenanordnung kann jeder Stromquelle ein Stellplatz oder Parkplatz für ein Fahrzeug zugeordnet sein. Die Stromquellen können Ladesäulen zum Laden von Elektrofahrzeugen sein. Ferner können die Stromquellen so ausgestaltet sein, dass sie eine variable Spannung bereitstellen. Insbesondere kann die bereitgestellte Spannung von dem Ladezustand des zu ladenden Stromspeichers abhängig sein. Genauer gesagt können die Betriebsinformationen, Informationen über den Ladezustand des zu ladenden Stromspeichers umfassen. Basieren darauf, kann eine bereitgestellte Spannung eingestellt werden.
-
Vorzugsweise sind die Stromquellen-Kommunikationsmodule dazu ausgestaltet, miteinander zu kommunizieren, um eine Ladeleistung von den zumindest zwei Stromquellen aneinander anzupassen. Die Stromquellen-Kommunikationsmodule können beispielsweise Informationen über die Spannungsebene der jeweiligen Stromquelle austauschen. Basierend auf der Kommunikation der Stromquellen-Kommunikationsmodule können die Stromquellen dazu ausgestaltet sein, ihre jeweilige Spannungsebene aufeinander anzupassen. Mit anderen Worten können zwei an demselben Stromspeicher angeschlossene Stromquellen einer Stromquellenanordnung dieselbe Spannungsebene aufweisen. Damit kann gewährleistet sein, dass beim Laden des Stromspeichers keine Stromrückflüsse zwischen den beiden Stromquellen stattfinden. Somit kann eine Stromquellenanordnung bereitgestellt sein, die auf Basis von Kommunikation zwischen den einzelnen Stromquellen eine Laderandbedingung für ein Elektrofahrzeug bereitstellen kann, mit der ein Stromspeicher des Elektrofahrzeugs durch zumindest zwei Stromquellen parallel bzw. gleichzeitig geladen werden kann. Mit anderen Worten können sich Ladesäulen auf ein Spannungsniveau einigen, mit dem der Stromspeicher geladen werden soll. Dadurch kann der Ladevorgang verkürzt sein. Ferner muss dabei eine Diodenfunktion im Fahrzeug nicht vorgesehen sein.
-
In der obigen Beschreibung wurde gemäß einer Ausführungsform beschrieben, dass ein Elektrofahrzeug durch zwei Stromquellen (z.B. Ladesäulen) gleichzeitig oder parallel geladen werden kann. Nichtsdestotrotz kann ein Elektrofahrzeug auch durch mehr als zwei Stromquellen gleichzeitig oder parallel geladen werden. Dadurch kann die Ladezeit weiter reduziert werden. Die oben dargestellten weiteren Ausgestaltungen gelten analog auch für das Laden mit mehr als zwei Stromquellen.
-
Die in Verbindung mit der Vorrichtung angeführten Ausgestaltungen und Vorteile gelten analog auch für das Verfahren und andersherum. Ferner können Merkmale einzelner Ausführungsformen mit anderen Ausführungsformen oder Merkmalen daraus kombiniert werden und so neue Ausführungsformen bilden. Die neuen Ausführungsformen weisen die im Zusammenhang mit den einzelnen Merkmalen genannten Vorteile auf.
-
Im Folgenden werden zu bevorzugende Ausführungsformen im Detail mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromquellenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem Stromspeicher eines Elektrofahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt eine Vorrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem Stromspeicher eines Elektrofahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 zeigt schematisch ein Achsaggregat für ein Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 ist eine schematische Ansicht einer Stromquellenanordnung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Stromquellenanordnung umfasst eine erste Stromquelle 7 und eine zweite Stromquelle 8. Die Stromquellen der vorliegenden Ausführungsformen sind jeweils in Form einer Ladesäule für ein Elektrofahrzeug ausgestaltet. Bei der vorliegenden Ausführungsform befinden sich die Stromquellen 7, 8 an jeweils zugeordneten Stellplätzen für Fahrzeuge an einer Straße. Die erste Stromquelle 7 weist ein Kommunikationsmodul 16 auf. Die zweite Stromquelle 8 weist ein Kommunikationsmodul 17 auf. Über ein Kabel ist die jeweilige Stromquelle mit einem Elektrofahrzeug 3 verbindbar. Das Elektrofahrzeug 3 weist eine Vorrichtung 1 zum Zuführen von elektrischem Strom zu einem Stromspeicher 2 des Elektrofahrzeugs 3 auf. Die Vorrichtung 1 weist ein Anschlussmodul 4 mit einem ersten Anschluss 5 und einem zweiten Anschluss 6 auf. Die erste Stromquelle 7 kann an den ersten Anschluss 5 angeschlossen werden. Die zweite Stromquelle 8 kann an den zweiten Anschluss 6 angeschlossen werden. Zusammengefasst kann das Anschlussmodul 4 der Vorrichtung 1 mit zwei Stromquellen 7, 8 gleichzeitig verbunden sein. Dies bietet sich an, wenn nicht alle Stromquellen der Stromquellenanordnung genutzt werden. So kann beispielsweise ein Fahrzeug 3 mit zwei Stromquellen 7, 8 zeitgleich geladen werden, wodurch sich die Ladezeit verkürzt.
-
2 ist eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Elektrofahrzeug 3 weist die Vorrichtung 1 auf. Ferner weist das Elektrofahrzeug 3 einen Stromspeicher 2 in Form eines Akkumulators auf. Die Vorrichtung weist ferner ein Kommunikationsmodul 9 auf, das mit den Kommunikationsmodulen 16, 17 der Stromquellen 7, 8 in Verbindung stehen kann. Durch die Verbindung zwischen den Kommunikationsmodul 9 der Vorrichtung 1 und den Kommunikationsmodulen 16, 17 der Stromquellen 7, 8 können Betriebsinformationen und/oder Betriebsanweisungen ausgetauscht werden. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 10 auf, die dazu ausgestaltet ist, die Vorrichtung 1 zu steuern. So kann die Steuereinheit 10 dazu ausgestaltet sein, deren Stromquellen 7, 8 Betriebsanweisungen zu übermitteln, um die jeweilige Spannungsebene der jeweiligen Stromquelle festzulegen. Insbesondere kann festgelegt sein, dass die beiden Stromquellen 7, 8 dieselbe Spannungsebenen aufweisen. Dadurch kann ein Rückfluss von Strom von der einen Stromquelle 7 in die andere Stromquelle 8 verhindert sein.
-
Ferner ist in 2 eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Vorrichtung 1 in einer Parallelschaltung betrieben wird. Hierbei können die erste Stromquelle 7 und die zweite Stromquelle 8 dieselbe Spannungsebne aufweisen wie der Stromspeicher 2.
-
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform der 3 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform in 2 mit dem Unterschied, dass die Vorrichtung 1 in Serie bzw. in Reihe geschaltet ist. Hierbei kann die erste Stromquelle 7 und die zweite Stromquelle 8 eine Spannungseben aufweisen, die der Hälfte der Spannungsebene des Stromspeichers 2 entspricht. Beispielsweise kann die erste und die zweite Stromquelle 7, 8 eine Spannung von 400 V aufweisen, wohingegen der Stromspeicher 2 eine Spannung von 800 V aufweisen kann.
-
Ferner ist es auch denkbar, dass der Stromspeicher 2 des Elektrofahrzeugs 3 in zwei Batteriepartitionen unterteilt wird oder ist. Mit anderen Worten ist hierbei ein Stromspeicher mit einem ersten Teil und mit einem zweiten Teil gebildet. Diese Teile können steuerungstechnisch (d.h. virtuell) getrennt sein oder real getrennt sein. Hierbei kann die Vorrichtung 1 so ausgestaltet sein, dass die erste Stromquelle 7 mit dem ersten Teil des Stromspeichers 2 kommuniziert und die zweite Stromquelle 8 mit dem zweiten Teil des Stromspeichers 2 kommuniziert. Mit anderen Worten können unterschiedliche Teile des Stromspeichers 2 gleichzeitig jeweils durch eine Stromquelle 7, 8 geladen werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Stromspeicher auch in mehr als zwei Teile unterteilt sein, die von mehr als zwei Stromquellen geladen werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Stromquelle 7 oder/und die zweite Stromquelle 8 dazu ausgestaltet, die Spannung abhängig von dem Ladezustand des Stromspeichers 2 zu steuern. Diese Informationen können die Stromquellen 7, 8 über das Kommunikationsmodul 9 in der Vorrichtung 1 und das jeweilige Kommunikationsmodul 16, 17 in der jeweiligen Stromquelle 7, 8 erlangen. Somit kann der Stromspeicher 2 besonders schonend geladen werden.
-
4 ist eine schematische Darstellung eines Achsaggregats 11 für ein Elektrofahrzeug 3. Das Achsaggregat 11 umfasst eine E-Maschine 12 und einen Inverter 13. Der Inverter 13 ist dazu ausgestaltet die E-Maschine 12 mit elektrischem Strom zu versorgen, sodass die E-Maschine als Traktionsantrieb dienen kann. Ferner umfasst der Achsantrieb 11 eine Parksperre 14, die dazu ausgestaltet ist, in einem abgestellten Zustand eines Fahrzeugs die Achse zu blockieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug ungewollt bewegt wird. Ferner umfasst das Achsaggregat ein Getriebe 15.
-
Die Stromquellen 7, 8 sind so ausgestaltet, dass sie ihre Spannungsebene variabel anpassen können. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn die Spannungsebene der Stromquellen 7, 8 immer etwas höher liegt, als die Spannungsebene des Stromspeichers 2. Durch die höhere Spannungsebene kann sichergestellt sein, dass der Stromspeicher 2 durch die Stromquellen 7, 8 geladen werden. Dadurch, dass die Spannungsebene der Stromquellen 7, 8 nur etwas höher ist als die Spannungsebene des Stromspeichers, kann sichergestellt sein, dass Stromspeicher 2 besonders schonend geladen werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Stromspeicher
- 3
- Elektrofahrzeug
- 4
- Anschlussmodul
- 5
- Erster Anschluss
- 6
- Zweiter Anschluss
- 7
- Erste Stromquelle
- 8
- Zweite Stromquelle
- 9
- Kommunikationsmodul
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Achsaggregat
- 12
- E-Maschine
- 13
- Inverter
- 14
- Parksperre
- 15
- Getriebe
- 16
- Kommunikationsmodul der ersten Stromquelle
- 17
- Kommunikationsmodul der zweiten Stromquelle
