DE19722644C1 - Zusätzliches Wechselstromnetz für ein Elektrofahrzeug mit Hochenergiebatterie - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug gemäß den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2.

Ein Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 41 07 391 A1 bekannt. Ein Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 ist bekannt aus der Zeitschrift ABB Technik 2/88, S. 9-14, "Neues Kraftpaket für umweltfreundliche Elektroautos"

Elektrofahrzeuge besitzen in der Regel zwei unabhängige Stromnetze. Ein Strom­ netz dient zur Speisung des Antriebsstranges, d. h. des Elektroantriebs. Das andere Stromnetz dient zur Versorgung der Signal- und Sicherheitsvorrichtungen, z. B. Leuchten und Anzeigen.

Ferner ist bekannt, die Steckdose des Zigarren-/Zigarettenanzünders eines Kraftfahrzeugs bzw. deren Starterbatterie zu verwenden, um mit dem Fahrzeug nicht fest oder dauernd verbundene elektrische Geräte, z. B. Telefone, Kühlbo­ xen, Handleuchten, Staubsauger und dergleichen zu betreiben. Eine größere Energieentnahme ist jedoch wegen der geringen Kapazität der Starterbatterie eingeschränkt und kann daher nur auf Geräte mit geringem Leistungsbedarf oder für kurze Zeitdauer Anwendung finden. Dies gilt insbesondere, wenn die Batterie nicht laufend, beispielsweise durch die Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs aufgeladen wird. Die niedrigen Gleichstromspannungen der Starterbatterie (6, 12 oder 24 Volt) sowie die Kosten eines zum Betrieb von Wechselstromgeräten erforderlichen Wechselrichters führen dazu, daß überwiegend nur Gleichstrom- Geräte eingesetzt werden, die mit der Batteriespannung arbeiten. Wenn in Ausnahmefällen dennoch Bedarf nach Wechselstrom auf Netzspannung (220 Volt) aus der Starterbatterie oder einer gesonderten Hilfsbatterie für den Betrieb spezieller Geräte besteht, bedarf es eines Wechselrichters oder Zerhac­ kers und eines Transformators zur Hochtransformierung der Batteriespannung auf die Netzspannung. Auch für derartige mit Wechselstrom aus Batterien des SLI-Typs betriebene Geräte gelten die obenerwähnten Beschränkungen hinsicht­ lich der Leistung oder der Betriebszeit.

Der Einsatz von Elektrofahrzeugen mit Hochenergiebatterien, die einen hohen Energieinhalt und eine hohe Kilowatt-Leistung bei hoher Spannung oberhalb der Netzspannung aufweisen, ermöglicht grundsätzlich den Anschluß externer, leistungsstarker elektrischer Geräte, die mit Wechselstrom auf Haushalts-Netz­ spannung betrieben werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Elektrofahrzeugs der eingangs genannten Arten mit einem zusätzlichen Wechselstromnetz, das zur Versorgung externer, elektrischer Geräte oder Vorrichtungen mit Wechselstrom auf Haushalts-Netzspannung geeignet ist.

In einer ersten Lösung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Damit wird ein weiteres, zusätzliches Stromnetz zur Verfügung gestellt. Die mit dem Wechselrichter des Elektrofahrzeugs verbundene Steckdose ist für die Versorgung mit Wechselstrom auf Haushalts-Netzspannung ausgelegt. Der Wechselrichter speist zugleich den Elektroantrieb des Fahrzeugs. Die bevorzugt an der Außenwand des Fahrzeugs angebrachte und von außen zugängliche Steckdose ermöglicht einen bequemen Anschluß externer elek­ trischer Verbraucher.

In einer zweiten Lösung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2. Diese Ausführungsform eignet sich für den Fall, daß an Bord des Fahrzeugs ein Ladegerät für die Hochenergiebatterie vorhanden ist. Das Ladege­ rät, sofern es bidirektional, d. h. mit Stromfluß in beiden Richtungen arbeiten kann, kann zur Speisung des zusätzlichen Wechselstromnetzes genutzt werden. Schaltungen für bidirektional arbeitende Ladegeräte sind auch beispielsweise bekannt aus unterbrechungsfreien Stromversorgungen (UPS uninterruptible power supoly) und auch durch die DE 41 07 391, wobei dort der Traktionswchselrichter im bidirektionalen Betrieb arbeitet, im Ladebetrieb als Gleichstromsteller. Aus Sicherheitsgründen sind in diesem Fall die externen Kontakte für die beiden Stromflußrichtungen (Speiseleitung und Steckdosenleitung) voneinander zu trennen. Für die Stromeinspeisung in das Bordladegerät wird eine Speiseleitung, vorzugsweise mit geschütztem Stecker, verwendet. Für die Stromabgabe aus dem auch in Gegenrichtung arbeitenden Bordladegerät wird eine zur Speiselei­ tung parallel geschaltete und an dieser angeschlossene Steckdose eingesetzt.

Geschützte Stecker (Konnektoren) für Elektrofahrzeuge nach VDE 0623, Teil 5, und DIN IEC 23H/73 sind über flexible Leitungen mit dem Fahrzeug verbunden. Die sicherheitstechnischen Anforderungen sind in dieser genannten Norm be­ schrieben.

Die Steckdosen des zusätzlichen Wechselstromnetzes können als Außen- oder Innenanschlüsse ausgebildet sein. Im ersteren Fall befinden sich die Steckdosen an einer Außenwand des Fahrzeugs und sind von außen zugänglich. Im anderen Fall befinden sich die Steckdosen bevorzugt hinter einer Heck- oder Kofferraum­ klappe im Fahrzeuginneren. In jedem Fall erfordert die bestimmungsgemäße Nutzung einen bequemen Zugang von außen.

Bevorzugt ist vorgesehen eine Anzeige der aus dem zusätzlichen Wechselstrom­ netz entnommenen Energiemenge. Ferner ist bevorzugt ein gesonderter Zähler zur Kontrolle der entnommenen Energiemenge oder zur Ladezustandsanzeige der Hochenergiebatterie. Schließlich sind bevorzugt vorgesehen Mittel zur Sperre der Netzstromentnahme bei unzulässigen Betriebsbedingungen, z. B. unzureichendem Ladezustand oder unzulässiger Temperatur der Hochenergiebatterie, oder bei eingeschaltetem Fahrzeugantrieb.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausfüh­ rungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan eines Elektrofahrzeugs gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt den Schaltplan eines Elektrofahrzeugs gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist gezeigt eine Hochenergiebatterie 2, die mit einem Wechselrichter 4 verbunden ist, welcher die von der Hochenergiebatterie gelieferte Gleichspan­ nung wechselrichtet. Der Wechselrichter 4 ist einerseits verbunden mit einem Elektroantrieb 6, z. B. einem Elektromotor. Andererseits ist der Wechselrichter 4 verbunden mit einer Steckdose 10 zur Entnahme von Wechselstrom auf Haus­ halts-Netzspannung für einen externen elektrischen Verbraucher. An der Hoch­ energiebatterie 2 ist ein Ladegerät 8 angeschlossen, welches zur Aufladung der Hochenergiebatterie 2 mit einer Speiseleitung 12 verbunden ist. Die Speiselei­ tung 12 ist zum Anschluß an ein externes Netz eingerichtet.

Die in Fig. 2 dargestellte alternative Ausführungsform weist eine Hochenergie­ batterie 2' auf, die mit einem Wechselrichter 4' verbunden ist. Dieser Wechsel­ richter 4' ist mit dem Elektroantrieb 6' elektrisch gekoppelt. Ein Ladegerät 8' ist zur Aufladung der Hochenergiebatterie mit dieser verbunden. Das Ladegerät 8' besitzt eine Speiseleitung 12' und ist für bidirektionalen Energiefluß eingerichtet. Eine Steckdose 10' mit entsprechenden Anschlußleitungen ist an der Speiselei­ tung 12' angeschlossen bzw. zu dieser parallel geschaltet. Die Steckdose 10' dient zum Anschluß eines zusätzlichen Wechselstromverbrauchers auf Haus­ halts-Netzspannung. Wenn das Ladegerät 8' nicht zur Aufladung der Hoch­ energiebatterie 2' eingesetzt wird, kann es in zum Ladeantrieb entgegengesetzter Richtung betrieben werden und speist die Steckdose 10'.

Claims (5)

1. Elektrofahrzeug, aufweisend eine Hochenergiebatterie (2) und einen daran angeschlossenen Wechselrichter (4), der mit einem Wechselstrom-gespei­ sten Elektroantrieb (6) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch minde­ stens eine mit dem Wechselrichter (4) verbundene Steckdose (10) zum Anschluß elektrischer Wechselstrom-Verbraucher, wobei die Steckdose (10) eine Haushalts-Netzspannung liefert.

2. Elektrofahrzeug, aufweisend eine Hochenergiebatterie (2') und ein daran angeschlossenes Ladegerät (8), dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug mindestens eine Steckdose (10') eingerichtet ist, daß das Lade­ gerät (8') eine Speiseleitung (12') zum Anschluß an ein externes Netz aufweist und für bidirektionalen Stromfluß in der Speiseleitung (12') eingerichtet ist, und daß die Steckdose (10') mit der Speiseleitung (12') verbunden ist und eine Haushalts-Netzspannung liefert.

3. Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckdose (10, 10') an einer Außenwand des Fahrzeugs angebracht ist.

4. Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckdose (10, 10') im Fahrzeuginneren angebracht ist.

5. Elektrofahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Sperre der Netz­ stromentnahme aus der Steckdose (10, 10').