WO2013104408A1 - Ladeeinrichtung - Google Patents

Ladeeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2013104408A1
WO2013104408A1 PCT/EP2012/050231 EP2012050231W WO2013104408A1 WO 2013104408 A1 WO2013104408 A1 WO 2013104408A1 EP 2012050231 W EP2012050231 W EP 2012050231W WO 2013104408 A1 WO2013104408 A1 WO 2013104408A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
charging
charging device
contact means
inverter
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/050231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Etienne Fogang Tchonla
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to PCT/EP2012/050231 priority Critical patent/WO2013104408A1/de
Publication of WO2013104408A1 publication Critical patent/WO2013104408A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a charging device for electrically charging a traction battery of an electrically driven vehicle.
  • Such electrically driven vehicles have an electric traction battery, which provides the electrical energy for the movement of the vehicle available.
  • To load such driving batteries will be charging facilities that fixed (eg on a type of power station) are stalled in ⁇ .
  • Such charging devices can be designed as DC charging devices: These are charging devices that provide a charging DC power for charging the traction battery. By means of DC charging devices, very large electrical charging powers can be realized. As a result, electrically powered vehicles with such DC charging devices can be charged in a short time.
  • Such charging devices can also be configured as AC charging devices: These are charging devices that provide a charging alternating current for charging the traction battery.
  • the invention has for its object to provide a Ladeeinrich ⁇ tion, which is versatile. This object is achieved by a Ladeein ⁇ direction according to the independent claim.
  • Advantageous embodiments of the charging device are specified in the dependent claims.
  • a charging device for electrically charging a traction battery of an electrically driven vehicle with a converter having an inverter output, on which an electric current can be provided, with an electrical contact means, on which an electric charging current for charging the traction battery available is, and arranged with an electrically between the inverter output and the contact means
  • This charging device advantageously has the
  • the charging device may be configured such that the power adjustment assembly and the inverter are each sepa rate ⁇ modules of the loading means. This makes the current setting module interchangeable without changing the inverter. It is advantageous that the Stromeinstel ⁇ ment assembly can be modified depending on the purpose of use, without having to make changes to the inverter. Thus, for example, the current setting module is interchangeable without a Variegated ⁇ tion of the inverter against another Stromeingnas- module.
  • the charging device can also be configured such that the current adjustment module is accessible and exchangeable from outside a housing of the charging device. This embodiment of the charging device allows a particularly quick and easy replacement of the current setting module.
  • the charging device can also be configured such that the current adjustment module has a communication device for communicating with a vehicle which can be electrically connected to the contact means. This allows the
  • Stromeingnas module with the vehicle whose Fahrbat ⁇ terie is to be loaded communicate, for example, to exchange data relating to the charging process.
  • the charging device may also be configured so that the power adjustment assembly having a power electronics scarf ⁇ processing for adjusting the height of the electrical voltage and / or for adjusting the amount of electric current of the charging current.
  • the charging current can be universally adapted to a wide variety of requirements.
  • the charging device may be configured further that the power adjustment assembly on a switching device ⁇ has on and off the charging current.
  • the charging device can be designed so that the current setting module has a memory for storing the one or more characteristic values.
  • the charging device may also be configured such that the charging device has an AC input, an AC-DC converter with an input connected to the AC input, and a DC link connected to an output of the AC track -Umrichter and an input of the inverter is connected.
  • the charging device can also be designed such that the converter is a DC-DC converter.
  • the at least one characteristic value can have a voltage level, a current intensity and / or a time profile of the charging current. This allows the charging current to be adapted to a wide variety of requirements.
  • a time profile of the charging current can, for example, represent a so-called charging profile.
  • Such a charge ⁇ profile can for example be designed so that a driving ⁇ battery is first with a stream of large current and as loaded ⁇ according to a current smaller current.
  • the charging device may also be constructed so that the charging device comprises a plurality of inverters, a plurality of contact means, and a plurality of power adjustment assemblies, wherein the contact means are each associated with a converter and wherein the power adjustment assemblies are each electrically arranged between the output of one of the inverter and the associated contact means.
  • a thus constructed Ladeeinrich ⁇ tung can advantageously provide a plurality of different charging currents to said plurality of contact means which are respectively adapted to one or more predetermined characteristic values by means of the plurality of current adjusting assemblies or corresponding to these characteristics. This also results in a versatile charging device.
  • the charging device can be realized so that the
  • Stromein eins module is set to adjust the charging current by the Stromein eins module converts the current output to the inverter output in the charging current, that the charging current corresponds to the at least one predetermined characteristic value, or by the Stromeinstel ⁇ In this way, the converter controls the converter so that the electrical current at the converter output is set such that the charging current corresponds to the at least one predetermined characteristic value.
  • the above-mentioned charging device and the various embodiments or design variants can also be configured as a DC charging device.
  • a DC current can be provided as a current at the converter output; on the contact means is an electrical charging DC available as an electric current; and the current setting module is a Gleichstromeingnas- assembly, which is adapted to the charging direct current so that the charging DC current corresponds to at least one predetermined characteristic value.
  • a direct-current charging device for electrically charging a traction battery of an electrically drivable vehicle having at least one converter, which has an inverter output at which an electrical direct current can be provided, with an electrical contact means, to which an electrical charging direct current can be provided for charging the traction battery, and with a DC adjustment assembly arranged electrically between the converter output and the contact means, which is set to adjust the charging direct current so that the charging direct current corresponds to at least one predetermined characteristic value.
  • the aforementioned embodiments or variants can also be realized as a DC charging device.
  • DC charging device advantageously has the DC adjustment assembly, which adjusts the charge DC ⁇ current to the predefined characteristic value or the characteristic values of arrival.
  • a charging direct current can be generated which satisfies the most diverse requirements.
  • FIG 1 is an overview of an embodiment of the charging device, in
  • Figure 2 shows an embodiment of a Stromeingnas- module and in Figure 3 shows an embodiment of an external view of a charging device.
  • FIG. 1 shows a charging device 1 for electrically charging a traction battery of an electrically driven vehicle.
  • this charging device is designed as a DC charging device 1.
  • this charging device can also be configured as an AC charging device which provides a charging alternating current for charging the traction battery on the electrical contact means.
  • the DC charging device 1 has a first converter 3, which is formed in the embodiment as a DC-DC converter (DC / DC converter). At a first converter output 5 of this first converter 3, an electric current in the form of a direct electrical current II is provided, the voltage and current u.a. depend on the design of the first inverter 3.
  • the DC charging device 1 has a first electrical contact means 7.
  • This first electrical contact means 7 is formed in the embodiment as an electrical ⁇ cal cable, which is provided with an electrical charging plug or an electrical charging socket (the charging plug or the charging socket are not shown).
  • an electric charging current 12 in the form of a DC electric charging current 12 for charging the traction battery of the electrically driven vehicle can be provided.
  • a current adjustment module 9 in the form of a DC adjustment module 9 is electrically arranged.
  • DC adjustment assembly 9 is adapted to set the DC charging current 12 so that this DC charging current 12 corresponds to one or more predetermined characteristics.
  • the first DC setting module 9 converts the DC current II that can be provided at the first converter output 5 into the DC charging circuit. ström 12 to that the DC charging current corresponds to the predetermined characteristic value or the predetermined characteristic values.
  • a first module input 11 of the first DC adjustment module 9 is electrically connected to the first converter output 5 by means of a first plug-in connector 13.
  • a first module output 15 is connected by means of a second connector 17 to the first electrical contact means 7.
  • a first inverter input 18 of the first inverter 3 is electrically connected to a
  • the first converter 3, the first DC adjustment module 9 and the first electrical contact means 7 form a first charging branch of the DC charging device 1.
  • the DC charging device 1 has three more such charging branches.
  • the second charging branch has a second converter 23, a second electrical contact ⁇ means 27, a second DC adjustment assembly 29, a connector 33 and a connector 37.
  • the third charging branch has a third converter 43, a third electrical contact means 47, a third
  • the fourth charging branch includes a fourth inverter 63, a fourth electrical contact means 67, a fourth DC adjustment assembly 69, a connector 73, and a connector 77.
  • the first inverter 3, the second inverter 23, the third inverter 43 and the fourth inverter 63 are each configured in the embodiment as a DC-DC converter.
  • the first electrical contact means 7 provides a DC output 7 of the DC charging device 1 is likewise also provides the second electrical contact means 27, the third electrical contact means 47 and the fourth electrical ⁇ cal contact means 67 each have a DC output of the charging device. 1 represents.
  • the first electrical contact means 7 associated with the first Umrich ⁇ ter 3 (on the first electrical contact means 7 and provided by the first converter 3 set by the first direct current adjustment assembly 9 charging DC power 12 is provided).
  • the second is
  • the electrical contact means 27 to the second inverter 23 is assigned ⁇ .
  • the third electrical contact means 47 is associated with the drit ⁇ th inverter 43; the fourth electrical contact means 67 is assigned to the fourth inverter 63.
  • the input of the second converter 23, the third converter 43 and the fourth converter 63 is also connected to the DC intermediate circuit 19, respectively.
  • an output 90 of an AC-DC converter 92 is connected (AC / DC converter 92).
  • An input 94 of the AC-DC converter 92 is connected to an AC input 96 of
  • the first DC adjustment module 9 and the first inverter 3 are designed as separate modules and le ⁇ diglich electrically connected by the first connector 13.
  • the first inverter 3, the second inverter 23, the third inverter 43 and the fourth inverter 63 are each configured in the embodiment as a DC-DC converter.
  • the DC charging device 1 operates as follows: At the AC input 96 (which is connected to a power supply network), an AC current is fed to the DC La ⁇ de gifted 1. This alternating current is converted into direct current by the AC-DC converter 92.
  • the direct current is conducted via the DC intermediate circuit 19, for example, to the input 18 of the converter 3.
  • the converter 3 converts the direct current into the direct current II with a different voltage and / or current and serves for the galvanic separation between the first electrical contact means. 7 and the DC intermediate circuit 19.
  • the DC current II is then passed via the first connector 13 to the first module input 11 of the first DC adjustment module 9.
  • the DC adjustment module 9 then sets the DC charging current 12 so that it corresponds to the pre
  • DC adjustment assembly 9 thus provides the DC charging current 12.
  • This charging DC 12 is passed via the second connector 17 to the first electrical contact means 7. At this contact means 7 can
  • the second, third and fourth load branches work the same way.
  • Figure 2 the structure of the first Gleichstromeingnas- assembly 9 is shown.
  • the DC adjustment assembly 29, 49 and 69 has a similar construction.
  • the first DC adjustment module 9 has a power electronics circuit 200.
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistor
  • thyristors As a first possibility, the DC current supplied to the first connector 13 into the DC setting module 9 is changed by means of this power electronics circuit 200 with respect to the voltage, the current intensity and / or the time profile of the direct current, thus generating the charging current.
  • the power electronics scarf ⁇ device 200 may be configured for example as a known as such DC-DC switching circuit.
  • the power electronics circuit may also adjust the charging current by sending command values to the first inverter 3 and thereby exciting the inverter 3 to adjust the direct current to these command values. If the direct current output by the converter 3 does not then correspond to these setpoint values, then an error is detected, the charging process is aborted and a corresponding message is output.
  • the charging current 12 is created so that it corresponds to the predetermined characteristic values.
  • the setpoints can be derived from or identical to the characteristic values.
  • the modified or set DC current is output at an output 202 of the power electronics circuit 200 and passed to a switching device 204.
  • An output 206 of the switching device 204 is connected to the second connector 17.
  • the switching device 204 may e.g. be designed as a relay or a semiconductor switch (thyristor, IGBT or the like).
  • the output at the output 206 of the switching device 204 DC power represents the DC charging current, which is passed via the second connector 17 to the electrically driven vehicle.
  • the power path (power transmitting electrical connection), over which the current is passed through the first Gleichstromeingnas- assembly 9 is shown in the embodiment by means of lines thick line width.
  • the first DC adjustment module 9 has a communication device 210, by means of which via a data connection 212 a communication with a connectable to the first electrical contact means 7 electrically
  • the DC charging device for example, data on the maximum allowable charge current ⁇ strength, the maximum allowable charging voltage and / or maxi ⁇ times allowable charging power query from the vehicle or exchange such data between the DC charging device 1 and the vehicle.
  • the communication device 210 can also send data to the inverter 3 by means of a data connection 213 (eg the above-mentioned setpoint values) or receive data from the converter 3.
  • the first DC adjustment module 9 has a memory 216 in which the predetermined or preselected characteristic values or the characteristic value are stored.
  • the characteristic values stored in the memory 216 can, for example, be example of one or more technical standards for charging facilities, in particular from an SAE standard, IEC standard or CHAdeMO standard. In the memory 216 also vehicle-specific characteristics can be stored.
  • the memory 216 may be configured, for example, as a read only memory (ROM) or as an erasable and rewritable memory (such as an EEPROM).
  • the power electronics circuit 200, the switching device 204, the communication device 210 and the memory 216 are connected via further electrical data links 218 to a controller 220.
  • the data links 218 are represented by lines of thin line thickness.
  • the data connections 218 can be realized, for example, by means of a CAN bus or by means of a so-called hard wiring (point-to-point wiring).
  • This controller 220 controls and controls the operation of the power electronics circuit 200, the switching device 204, the communication device 212 and the memory 216. For example, the controller 220 reads the characteristics from the memory 216 and controls the power electronics circuits 200 and 200 according to these read characteristics the switching device 204 to adjust the DC charging current 12.
  • the controller 220 may be configured, for example, as a microprocessor.
  • the DC adjustment assembly may also include measuring devices for measuring actual values of voltage, current and / or power. The measured actual values can then be compared with desired values.
  • FIG. 3 shows an external view of the DC charging device 1.
  • This DC charging device 1 has a housing 300 which contains the individual units of the DC charging device. The housing 300 is disposed on feet 301.
  • the DC charging device 1 has a control panel 302 for operating the charging device (eg, by an operator).
  • AC display devices 304 for three-phase input voltages and AC display devices 306 are arranged for three-phase input currents ⁇ .
  • DC voltage indicators 307 for output voltages and DC indicators 308 for output currents.
  • the control panel has a main switch 310 and a plurality of individual switches 312.
  • the first DC adjustment assembly 9, the second DC adjustment assembly 29, the third DC adjustment assembly 49, and the fourth DC adjustment assembly 69 are disposed. These assemblies are respectively realized in the form of a single thrust of one can be pulled out from the outside into the housing 300 ⁇ pushed out of the housing or the 300th Thus, the DC adjustment assemblies 9, 29, 49 and 69 can be individually pulled out of the housing from the outside or pushed individually into the housing.
  • the DC charging device 1 does not need to be switched off; instead, a DC adjustment module can be exchanged while the other DC adjustment modules are in operation (hot-plugging).
  • the electrical contact between the Gleichstromeingnas- assemblies and the remaining units of the DC charger 1 is made by means of the connectors 13, 17, 33, 37, 53, 57, 73 and 77.
  • a part of the plug connector ⁇ is arranged on the respective DC adjustment assembly, while a corresponding connector part on the housing 300 of the DC charging device 1 is fixedly arranged.
  • Each of the DC adjustment modules is thus accessible from outside the housing 300 and ⁇ exchangeable.
  • the DC adjustment modules 9 are directly accessible from outside the housing.
  • DC adjustment assemblies thus provide modular, pluggable interface units (modular plug-in interface units).
  • the first inverter 3, the second inverter 23, the third inverter 43 and the fourth inverter 63 are arranged.
  • the AC-DC converter 92 is arranged in a left portion of the DC charger 1. Adjacent to the control panel 302 is an input power
  • the input power AC cable 96 represents the AC input 96 of the charger 1;
  • the four output DC power cables are the first electrical contact means 7, the second electrical contact means 27, the third electrical contact means 47 and the fourth electrical contact means 67, respectively.
  • the ends of the cables 7, 27, 47 and 67 are connected to a charging ⁇ provided with plugs; however, these are not shown in FIG.
  • the DC charging device 1 can, for example, be part of a so-called DC satellite charging system, in which the contact means 7, 27, 47 and 67 are each routed to permanently installed charging stations (the so-called satellites), at which the electrically driven one Vehicle is connectable.
  • the memory 216 can simply be provided with the new characteristic values when the characteristic values are changed. This is easy and possible at low cost. If the changed characteristic values necessitate further hardware changes (eg in the power electronics circuit the use of more powerful components of the power electronics), then these changes are limited to the DC setting module 9. In particular, such changes are necessary the characteristic values are not necessary, the order ⁇ judge 3, 23, 43, 63 or AC-DC-environmental judge 92 to change. Thus, such changes in the DC charging device are made simple and inexpensive. Another advantage is that with a defect in one of DC adjustment assemblies this module can be replaced quickly and easily with a working assembly ⁇ .
  • the currents which can be provided at the DC outputs 7, 27, 47 and 67 can be influenced within wide limits.
  • an operator of the DC charging device 1 this charging device quickly, inexpensively and with little effort to adapt to changing Kenn ⁇ values.
  • a DC charging device which includes at least one modular and pluggable DC adjustment assembly.
  • This DC adjustment module is accessible from outside a housing of the DC charging ⁇ device and interchangeable. This results in a versatile, easy and inexpensive modifi ⁇ zierbare charging device for electrically driven vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (1) zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs. Die Ladeeinrichtung weist einen Umrichter (3) mit einem Umrichter-Ausgang (5) auf, an dem ein elektrischer Strom (II) bereitstellbar ist. Weiterhin weist die Ladeeinrichtung ein elektrisches Kontaktmittel (7) auf, an dem ein elektrischer Lade-Strom (12) zum Laden der Fahrbatterie bereitstellbar ist, sowie eine elektrisch zwischen dem Umrichter-Ausgang (5) und dem Kontaktmittel (7) angeordnete Stromeinstellungs-Baugruppe (9), die eingerichtet ist, den Lade-Strom (12) so einzustellen, dass der Lade-Strom mindestens einem vorgegebenen Kennwert entspricht.

Description

Beschreibung
Ladeeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs .
Elektrisch antreibbare Fahrzeuge werden in Zukunft im
Straßenverkehr zunehmend eine bedeutende Rolle einnehmen. Derartige elektrisch antreibbare Fahrzeuge weisen eine elektrische Fahrbatterie auf, die die elektrische Energie für die Fortbewegung des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Zum Laden derartiger Fahrbatterien wird es Ladeeinrichtungen geben, die ortsfest (z.B. an einer Art Stromtankstelle) in¬ stalliert sind. Solche Ladeeinrichtungen können als Gleichstrom-Ladeeinrichtungen ausgestaltet sein: Das sind Ladeeinrichtungen, die einen Lade-Gleichstrom zum Laden der Fahrbatterie zur Verfügung stellen. Mittels Gleichstrom-Ladeeinrich- tungen können sehr große elektrische Ladeleistungen realisiert werden. Dies führt dazu, dass elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit solchen Gleichstrom-Ladeeinrichtungen in kurzer Zeit geladen werden können. Solche Ladeeinrichtungen können aber auch als Wechselstrom-Ladeeinrichtungen ausgestaltet sein: Das sind Ladeeinrichtungen, die einen Lade-Wechselstrom zum Laden der Fahrbatterie zur Verfügung stellen.
In verschiedenen geographischen Regionen oder für verschiedene Einsatzzwecke bestehen unterschiedliche Anforderungen an Ladeeinrichtungen. Dies könnte dazu führen, dass für verschiedene geografische Regionen bzw. für verschiedene
Einsatzwecke eine Vielzahl von unterschiedlichen Ladeeinrichtungen entwickelt und produziert werden müssen. Dies ist mit hohem Aufwand und entsprechend hohen Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladeeinrich¬ tung anzugeben, die vielseitig einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ladeein¬ richtung nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Ladeeinrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß angegeben wird eine Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit einem Umrichter, der einen Umrichter-Ausgang aufweist, an dem ein elektrischer Strom bereitstellbar ist, mit einem elektrischen Kontaktmittel, an dem ein elektrischer Lade-Strom zum Laden der Fahrbatterie bereitstellbar ist, und mit einer elektrisch zwischen dem Umrichter-Ausgang und dem Kontaktmittel angeordneten
Stromeinstellungs-Baugruppe, die eingerichtet ist, den Lade- Strom so einzustellen, dass der Lade-Strom einem vorgegebenen Kennwert oder mehreren vorgegebenen Kennwerten entspricht. Diese Ladeeinrichtung weist vorteilhafterweise die
Stromeinstellungs-Baugruppe auf, mit der der Lade-Strom an den vorgegebenen Kennwert oder an die vorgegebenen Kennwerte angepasst werden kann. Somit kann bei entsprechend vorgegebe¬ nen bzw. vorgewählten Kennwerten ein Lade-Strom erzeugt werden, der den unterschiedlichsten Anforderungen genügt.
Die Ladeeinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe und der Umrichter jeweils sepa¬ rate Baugruppen der Ladeeinrichtung sind. Dadurch ist die Stromeinstellungs-Baugruppe ohne Veränderung des Umrichters austauschbar. Dabei ist vorteilhaft, dass die Stromeinstel¬ lungs-Baugruppe je nach Einatzzweck modifiziert werden kann, ohne Änderungen am Umrichter vornehmen zu müssen. So ist beispielsweise die Stromeinstellungs-Baugruppe ohne eine Verän¬ derung des Umrichters gegen eine andere Stromeinstellungs- Baugruppe austauschbar.
Die Ladeeinrichtung kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe von außerhalb eines Gehäuses der Ladeeinrichtung zugänglich und austauschbar ist. Diese Ausgestaltung der Ladeeinrichtung ermöglicht einen besonders schnellen und unkomplizierten Austausch der Stromeinstel- lungs-Baugruppe .
Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe eine Kommunikationseinrichtung aufweist zur Kommunikation mit einem elektrisch mit dem Kontaktmittel verbindbaren Fahrzeug. Dadurch kann die
Stromeinstellungs-Baugruppe mit dem Fahrzeug, dessen Fahrbat¬ terie geladen werden soll, kommunizieren, um z.B. Daten bezüglich des Ladevorgangs auszutauschen.
Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe eine Leistungselektronik-Schal¬ tung aufweist zum Einstellen der Höhe der elektrischen Spannung und/oder zum Einstellen der Höhe der elektrischen Stromstärke des Lade-Stroms. Damit kann der Lade-Strom universell an unterschiedlichste Anforderungen angepasst werden.
Die Ladeeinrichtung kann weiterhin so ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe eine Schalteinrichtung auf¬ weist zum Ein- und Ausschalten des Lade-Stroms.
Weiterhin kann die Ladeeinrichtung so ausgestaltet sein, dass die Stromeinstellungs-Baugruppe einen Speicher zum Speichern des einen Kennwertes oder mehrerer Kennwerte aufweist. In dem Speicher können die vorgegebenen Kennwerte dauerhaft (z. B. in einem Festwertspeicher) oder temporär (z. B. in einem löschbaren Speicher wie einem EEPROM oder dergleichen, EEPROM = electrically erasable programmable read-only memory) abgespeichert sein.
Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass di Ladeeinrichtung einen Wechselstrom-Eingang, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter mit einem Eingang, der mit dem Wechselstrom-Eingang verbunden ist, und einen Gleichstrom- Zwischenkreis, der mit einem Ausgang des Wechselstrom-Gleic strom-Umrichter und einem Eingang des Umrichters verbunden ist, aufweist. Die Ladeeinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass der Umrichter ein Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichter ist.
Bei einer Aus führungs form der Ladeeinrichtung kann der mindestens eine Kennwert eine Spannungshöhe, eine Stromstärke und/oder einen zeitlichen Verlauf des Lade-Stroms aufweisen. Damit kann der Lade-Strom an vielfältigste Anforderungen an- gepasst werden. Ein zeitlicher Verlauf des Lade-Stroms kann z.B. ein sogenanntes Ladeprofil darstellen. Ein solches Lade¬ profil kann beispielsweise so gestaltet sein, dass eine Fahr¬ batterie zunächst mit einem Strom großer Stromstärke und da¬ nach mit einem Strom kleinerer Stromstärke geladen wird.
Die Ladeeinrichtung kann auch so aufgebaut sein, dass die Ladeeinrichtung mehrere Umrichter, mehrere Kontaktmittel, und mehrere Stromeinstellungs-Baugruppen aufweist, wobei die Kontaktmittel jeweils einem Umrichter zugeordnet sind und wobei die Stromeinstellungs-Baugruppen jeweils elektrisch angeordnet sind zwischen dem Ausgang eines der Umrichter und dem zugeordneten Kontaktmittel. Eine derart aufgebaute Ladeeinrich¬ tung kann vorteilhafterweise an den mehreren Kontaktmitteln mehrere verschiedene Lade-Ströme bereitstellen, die mittels der mehreren Stromeinstellungs-Baugruppen jeweils an einen oder mehrere vorgegebene Kennwerte angepasst sind bzw. diesen Kennwerten entsprechen. Auch dies ergibt eine vielseitig einsetzbare Ladeeinrichtung.
Die Ladeeinrichtung kann so realisiert sein, dass die
Stromeinstellungs-Baugruppe eingerichtet ist, den Lade-Strom einzustellen, indem die Stromeinstellungs-Baugruppe den an dem Umrichter-Ausgang ausgegebenen Strom derart in den Lade- Strom wandelt, dass der Lade-Strom dem mindestens einen vorgegebenen Kennwert entspricht, oder indem die Stromeinstel¬ lungs-Baugruppe den Umrichter so ansteuert, dass sich der elektrischen Strom an dem Umrichter-Ausgang derart einstellt, dass der Lade-Strom dem mindestens einen vorgegebenen Kennwert entspricht. Die oben angegebene Ladeeinrichtung und die verschiedenen Ausgestaltungsformen bzw. Ausgestaltungsvarianten können auch als eine Gleichstrom-Ladeeinrichtung ausgestaltet sein. Dann ist am Umrichter-Ausgang als Strom ein Gleichstrom bereitstellbar; an dem Kontaktmittel ist als elektrischer Strom ein elektrischer Lade-Gleichstrom bereitstellbar; und die Stromeinstellungs-Baugruppe ist eine Gleichstromeinstellungs- Baugruppe, die eingerichtet ist, den Lade-Gleichstrom so ein¬ zustellen, dass der Lade-Gleichstrom mindestens einem vorgegebenen Kennwert entspricht. Also wird dann erfindungsgemäß angegeben eine Gleichstrom-Ladeeinrichtung zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit mindestens einem Umrichter, der einen Umrichter- Ausgang aufweist, an dem ein elektrischer Gleichstrom bereitstellbar ist, mit einem elektrischen Kontaktmittel, an dem ein elektrischer Lade-Gleichstrom zum Laden der Fahrbatterie bereitstellbar ist, und mit einer elektrisch zwischen dem Umrichter-Ausgang und dem Kontaktmittel angeordneten Gleichstromeinstellungs-Baugruppe, die eingerichtet ist, den Lade-Gleichstrom so einzustellen, dass der Lade-Gleichstrom mindestens einem vorgegebenen Kennwert entspricht. Auch die genannten Ausgestaltungsformen bzw. -Varianten können derart als Gleichstrom-Ladeeinrichtung realisiert sein. Diese
Gleichstrom-Ladeeinrichtung weist vorteilhafterweise die Gleichstromeinstellungs-Baugruppe auf, die den Lade-Gleich¬ strom an den vorgegebenen Kennwert bzw. die Kennwerte an- passt. So kann bei entsprechend vorgegebenen bzw. vorgewählten Kennwerten ein Lade-Gleichstrom erzeugt werden, der den unterschiedlichsten Anforderungen genügt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert. Dazu ist in
Figur 1 eine Übersichtsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Ladeeinrichtung, in
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Stromeinstellungs- Baugruppe und in Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Außenansicht einer Ladeeinrichtung dargestellt.
In Figur 1 ist eine Ladeeinrichtung 1 zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist diese Ladeeinrichtung als eine Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 ausgestaltet. Diese Ladeeinrichtung kann aber auch als eine Wechselstrom-Ladeeinrichtung ausgestaltet sein, die an dem elektrischen Kontakt- mittel einen Lade-Wechselstrom zum Laden der Fahrbatterie bereitstellt.
Die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 weist einen ersten Umrichter 3 auf, der im Ausführungsbeispiel als ein Gleichstrom- Gleichstrom-Umrichter (DC/DC-Converter ) ausgebildet ist. An einem ersten Umrichter-Ausgang 5 dieses ersten Umrichters 3 ist ein elektrischer Strom in Form eines elektrischen Gleichstroms II bereitstellbar, dessen Spannung und Stromstärke u.a. von der Ausgestaltung des ersten Umrichters 3 abhängen.
Weiterhin weist die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 ein erstes elektrisches Kontaktmittel 7 auf. Dieses erste elektrische Kontaktmittel 7 ist im Ausführungsbeispiel als ein elektri¬ sches Kabel ausgebildet, welches mit einem elektrischen Lade- stecker oder eine elektrische Ladebuchse versehen ist (der Ladestecker oder die Ladebuchse sind nicht dargestellt) . An dem ersten elektrischen Kontaktmittel 7 ist ein elektrischer Lade-Strom 12 in Form eines elektrischen Lade-Gleichstroms 12 zum Laden der Fahrbatterie des elektrisch antreibbaren Fahr- zeugs bereitstellbar. Zwischen dem Ausgang 5 des ersten Umrichters 3 und dem ersten elektrischen Kontaktmittel 7 ist elektrisch eine Stromeinstellungs-Baugruppe 9 in Form einer Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 angeordnet. Diese
Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 ist dazu eingerichtet, den Lade-Gleichstrom 12 so einzustellen, dass dieser Lade- Gleichstrom 12 einem oder mehreren vorgegebenen Kennwerten entspricht. Beispielsweise wandelt die erste Gleich- stromeinstellungs-Baugruppe 9 den am ersten Umrichter-Ausgang 5 bereitstellbaren Gleichstrom II derart in den Lade-Gleich- ström 12 um, dass der Lade-Gleichstrom dem vorgegebenen Kennwert oder den vorgegebenen Kennwerten entspricht.
Ein erster Baugruppen-Eingang 11 der ersten Gleich- stromeinstellungs-Baugruppe 9 ist mittels eines ersten Steck¬ verbinders 13 mit dem ersten Umrichter-Ausgang 5 elektrisch verbunden. Ein erster Baugruppen-Ausgang 15 ist mittels eines zweiten Steckverbinders 17 mit dem ersten elektrischen Kontaktmittel 7 verbunden. Ein erster Umrichter-Eingang 18 des ersten Umrichters 3 ist elektrisch verbunden mit einem
Gleichstrom-Zwischenkreis 19.
Der erste Umrichter 3, die erste Gleichstromeinstellungs-Bau- gruppe 9 und das erste elektrische Kontaktmittel 7 bilden einen ersten Ladezweig der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1.
Weiterhin weist die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 drei weitere derartige Ladezweige auf. Der zweite Ladezweig weist einen zweiten Umrichter 23, ein zweites elektrisches Kontakt¬ mittel 27, eine zweite Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 29, einen Steckverbinder 33 sowie einen Steckverbinder 37 auf. Der dritte Ladezweig weist einen dritten Umrichter 43, ein drittes elektrisches Kontaktmittel 47, eine dritte
Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 49, einen Steckverbinder 53 und einen Steckverbinder 57 auf. Der vierte Ladezweig weist einen vierten Umrichter 63, ein viertes elektrisches Kontaktmittel 67, eine vierte Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 69, einen Steckverbinder 73 und einen Steckverbinder 77 auf.
Der erste Umrichter 3, der zweite Umrichter 23, der dritte Umrichter 43 und der vierte Umrichter 63 sind im Ausführungsbeispiel jeweils als Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichter ausgestaltet .
Das erste elektrische Kontaktmittel 7 stellt einen Gleich- strom-Ausgang 7 der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 dar. Ebenso stellt auch das zweite elektrische Kontaktmittel 27, das dritte elektrische Kontaktmittel 47 und das vierte elektri¬ sche Kontaktmittel 67 jeweils einen Gleichstrom-Ausgang der Ladeeinrichtung 1 dar. Das erste elektrische Kontaktmittel 7 ist dem ersten Umrich¬ ter 3 zugeordnet (am ersten elektrischen Kontaktmittel 7 wird der von dem ersten Umrichter 3 bereitgestellte und von der ersten Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 eingestellte Lade- Gleichstrom 12 bereitgestellt) . Ebenso ist das zweite
elektrische Kontaktmittel 27 dem zweiten Umrichter 23 zuge¬ ordnet. Das dritte elektrische Kontaktmittel 47 ist dem drit¬ ten Umrichter 43 zugeordnet; das vierte elektrische Kontakt- mittel 67 ist dem vierten Umrichter 63 zugeordnet.
Der Eingang des zweiten Umrichters 23, des dritten Umrichters 43 und des vierten Umrichters 63 ist ebenfalls jeweils mit dem Gleichstrom-Zwischenkreis 19 verbunden.
An den Gleichstrom-Zwischenkreis 19 ist ein Ausgang 90 eines Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichters 92 angeschlossen (AC/DC- Converter 92) . Ein Eingang 94 des Wechselstrom-Gleichstrom- Umrichters 92 ist mit einem Wechselstrom-Eingang 96 der
Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 verbunden.
Die erste Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 und der erste Umrichter 3 sind als separate Baugruppen ausgestaltet und le¬ diglich durch den ersten Steckverbinder 13 elektrisch verbun- den. Der erste Umrichter 3, der zweite Umrichter 23, der dritte Umrichter 43 und der vierte Umrichter 63 sind im Ausführungsbeispiel jeweils als Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichter ausgestaltet. Die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 funktioniert wie folgt: Am Wechselstrom-Eingang 96 (der mit einem Energieversorgungsnetz verbunden wird) wird ein Wechselstrom in die Gleichstrom-La¬ deeinrichtung 1 eingespeist. Dieser Wechselstrom wird von dem Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter 92 in Gleichstrom gewan- delt. Der Gleichstrom wird über den Gleichstrom-Zwischenkreis 19 z.B. an den Eingang 18 des Umrichters 3 geleitet. Der Umrichter 3 wandelt den Gleichstrom in den Gleichstrom II mit anderer Spannung und/oder Stromstärke um und dient zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten elektrischen Kontaktmit- tel 7 und dem Gleichstrom-Zwischenkreis 19. Der Gleichstrom II wird dann über den ersten Steckverbinder 13 zu dem ersten Baugruppen-Eingang 11 der ersten Gleichstromeinstellungs-Bau- gruppe 9 geleitet. Die Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 stellt dann den Lade-Gleichstrom 12 so ein, dass dieser dem vorgegeben Kennwert bzw. Kennwerten entspricht; die
Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 stellt so den Lade- Gleichstrom 12 bereit. Dieser Lade-Gleichstrom 12 wird über den zweiten Steckverbinder 17 zu dem ersten elektrischen Kon- taktmittel 7 geleitet. An dieses Kontaktmittel 7 kann ein
Fahrzeug zum Laden von dessen Fahrbatterie angeschlossen werden. Der zweite, dritte und vierte Ladezweig funktioniert gleichartig . In Figur 2 ist der Aufbau der ersten Gleichstromeinstellungs- Baugruppe 9 dargestellt. Die zweite, dritte und vierte
Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 29, 49 und 69 hat einen gleichartigen Aufbau. Die erste Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 weist eine Leistungselektronik-Schaltung 200 auf. Diese Leistungselektronik-Schaltung 200 ist aus leistungselektronischen Bauelementen aufgebaut, wie beispielsweise aus IGBTs (IGBT = In- sulated Gate Bipolar Transistor) , Thyristoren und/oder Leis- tungsdioden. Als eine erste Möglichkeit wird mittels dieser Leistungselektronik-Schaltung 200 der an dem ersten Steckverbinder 13 in die Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 ein¬ gespeiste Gleichstrom bezüglich der Spannung, der Stromstärke und/oder des zeitlichen Verlaufs des Gleichstroms verändert und so der Lade-Strom erzeugt. Die Leistungselektronik-Schal¬ tung 200 kann beispielsweise als eine als solche bekannte Gleichstromsteller-Schaltung ausgestaltet sein. Als eine zweite Möglichkeit kann die Leistungselektronik-Schaltung den Lade-Strom auch so einstellen, indem sie Sollwerte an den ersten Umrichter 3 sendet und den Umrichter 3 damit anregt, den Gleichstrom an diese Sollwerte anzupassen. Wenn der vom Umrichter 3 ausgegebene Gleichstrom dann nicht diesen Sollwerten entspricht, dann wird ein Fehler erkannt, der Ladevorgang abgebrochen und eine entsprechende Meldung ausgegeben. Mittels der Anpassung des Gleichstroms wird der Lade-Strom 12 so erstellt, dass er den vorgegebenen Kennwerten entspricht. Die Sollwerte können aus den Kennwerten abgeleitet oder mit diesen identisch sein.
Der veränderte bzw. eingestellte Gleichstrom wird an einem Ausgang 202 der Leistungselektronik-Schaltung 200 ausgegeben und zu einer Schalteinrichtung 204 geleitet. Ein Ausgang 206 de Schalteinrichtung 204 ist mit dem zweiten Steckverbinder 17 verbunden. Die Schalteinrichtung 204 kann z.B. als ein Relais oder ein Halbleiterschalter (Thyristor, IGBT oder ähnliches) ausgestaltet sein. Der am Ausgang 206 der Schalteinrichtung 204 ausgegebene Gleichstrom stellt den Lade-Gleichstrom dar, der über den zweiten Steckverbinder 17 zu dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug geleitet wird. Der Leistungspfad ( leistungsübertragende elektrische Verbindung), über den der Strom durch die erste Gleichstromeinstellungs- Baugruppe 9 geleitet wird, ist im Ausführungsbeispiel mittels Linien dicker Strichstärke dargestellt.
Weiterhin weist die erste Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 eine Kommunikationseinrichtung 210 auf, mittels der über eine Datenverbindung 212 eine Kommunikation mit einem an das erste elektrische Kontaktmittel 7 anschließbaren elektrisch
antreibbaren Fahrzeug durchführbar ist. Mittels dieser Kommunikationseinrichtung 210 kann die Gleichstrom-Ladeeinrichtung beispielsweise Daten über die maximal zulässige Ladestrom¬ stärke, die maximal zulässige Ladespannung und/oder die maxi¬ mal zulässige Ladeleistung von dem Fahrzeug abfragen oder derartige Daten zwischen der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 und dem Fahrzeug austauschen. Die Kommunikationseinrichtung 210 kann mittels einer Datenverbindung 213 auch Daten an den Umrichter 3 senden (z.B. die oben erwähnten Sollwerte) oder Daten von dem Umrichter 3 empfangen.
Weiterhin weist die erste Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9 einen Speicher 216 auf, in dem die vorgegebenen bzw. vorgewählten Kennwerte bzw. der Kennwert abgespeichert sind. Die in dem Speicher 216 gespeicherten Kennwerte können beispiels- weise aus einer oder mehreren technischen Normen für Ladeeinrichtungen stammen, insbesondere aus einer SAE-Norm, IEC-Norm oder CHAdeMO-Norm. In dem Speicher 216 können auch fahrzeugspezifische Kennwerte abgespeichert sein. Der Speicher 216 kann beispielsweise als ein Nur-Lese-Speicher (ROM = read only memory) oder als ein löschbarer und wieder beschreibbarer Speicher (wie beispielsweise ein EEPROM) ausgestaltet sein . Die Leistungselektronik-Schaltung 200, die Schalteinrichtung 204, die Kommunikationseinrichtung 210 und der Speicher 216 sind über weitere elektrische Datenverbindungen 218 mit einer Steuerung 220 verbunden. Die Datenverbindungen 218 sind mittels Linien dünner Strichstärke dargestellt. Die Datenverbin- düngen 218 können z.B. mittels eines CAN-Busses oder mittels einer sogenannten Hartverdrahtung (Punkt-zu-Punkt-Verdrah- tung) realisiert sein.
Diese Steuerung 220 steuert und kontrolliert die Funktion der Leistungselektronik-Schaltung 200, der Schalteinrichtung 204, der Kommunikationseinrichtung 212 und des Speichers 216. Beispielsweise liest die Steuerung 220 die Kennwerte aus dem Speicher 216 aus und steuert entsprechend diesen ausgelesenen Kennwerten die Leistungselektronik-Schaltung 200 und die Schalteinrichtung 204 an, um den Lade-Gleichstrom 12 einzustellen. Die Steuerung 220 kann beispielsweise als ein Mikroprozessor ausgestaltet sein.
Die Gleichstromeinstellungs-Baugruppe kann auch Messeinrich- tungen zum Messen von Ist-Werten von Spannung, Stromstärke und/oder Leistung aufweisen. Die gemessenen Ist-Werte können dann mit Soll-Werten verglichen werden.
In Figur 3 ist eine Außenansicht der Gleichstrom-Ladeeinrich- tung 1 dargestellt. Diese Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 weist ein Gehäuse 300 auf, welches die einzelnen Einheiten der Gleichstrom-Ladeeinrichtung enthält. Das Gehäuse 300 ist auf Füßen 301 angeordnet. Die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 weist ein Bedienfeld 302 zum Bedienen der Ladeeinrichtung (z.B. durch einen Betreiber) auf. An diesem Bedienfeld 302 sind Wechselspannungs-Anzeige- geräte 304 für dreiphasige Eingangs-Spannungen und Wechsel- strom-Anzeigegeräte 306 für dreiphasige Eingangs-Ströme ange¬ ordnet. An dem Bedienfeld 302 sind auch Gleichspannungs-Anzeigegeräte 307 für Ausgangs-Spannungen und Gleichstrom-Anzeigegeräte 308 für Ausgangs-Ströme angeordnet. Weiterhin weist das Bedienfeld einen Hauptschalter 310 sowie mehrere einzelne Schalter 312 auf.
Oberhalb des Bedienfeldes 302 sind die erste Gleich- stromeinstellungs-Baugruppe 9, die zweite Gleichstromeinstel- lungs-Baugruppe 29, die dritte Gleichstromeinstellungs-Bau- gruppe 49 und die vierte Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 69 angeordnet. Diese Baugruppen sind jeweils in Form eines Ein- schubes realisiert, der von außen in das Gehäuse 300 ein¬ schiebbar bzw. aus dem Gehäuse 300 herausziehbar ist. Also können die Gleichstromeinstellungs-Baugruppen 9, 29, 49 und 69 von außen einzeln aus dem Gehäuse herausgezogen werden bzw. einzeln in das Gehäuse hineingeschoben werden. Dazu braucht die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 nicht abgeschaltet zu werden, vielmehr kann eine Gleichstromeinstellungs-Bau- gruppe getauscht werden, während die anderen Gleich- stromeinstellungs-Baugruppen in Betrieb sind (Hot-Plugging) .
Der elektrische Kontakt zwischen den Gleichstromeinstellungs- Baugruppen und den übrigen Einheiten der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 wird mittels der Steckverbinder 13, 17, 33, 37, 53, 57, 73 und 77 hergestellt. Dabei ist ein Teil der Steck¬ verbinder an der jeweiligen Gleichstromeinstellungs-Baugruppe angeordnet, währenddessen ein korrespondierender Steckverbinderteil am Gehäuse 300 der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 fest angeordnet ist. Jede der Gleichstromeinstellungs-Baugruppen ist also von außerhalb des Gehäuses 300 zugänglich und aus¬ tauschbar. Dazu sind die Gleichstromeinstellungs-Baugruppen 9 von außerhalb des Gehäuses unmittelbar zugänglich. Die
Gleichstromeinstellungs-Baugruppen stellen also modulare, steckbare Interface-Einheiten (modular plug-in interface units) dar.
In einem mittleren Bereich der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 sind der erste Umrichter 3, der zweite Umrichter 23, der dritte Umrichter 43 und der vierte Umrichter 63 angeordnet. In einem linken Bereich der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 ist der Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter 92 angeordnet. Benachbart zum Bedienfeld 302 ist ein Eingangs-Leistungs-
Wechselstromkabel 96 und vier Ausgangs-Leistungs-Gleichstrom- kabel 7, 27, 47 und 67 angeordnet. Das Eingangs-Leistungs- Wechselstromkabel 96 stellt den Wechselstrom-Eingang 96 der Ladeeinrichtung 1 dar; die vier Ausgangs-Leistungs-Gleich- stromkabel sind das erste elektrische Kontaktmittel 7, das zweite elektrische Kontaktmittel 27, das dritte elektrische Kontaktmittel 47 bzw. das vierte elektrische Kontaktmittel 67. Die Enden der Kabel 7, 27, 47 und 67 sind mit Lade¬ steckern versehen; diese sind in der Figur 3 jedoch nicht dargestellt.
Die Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 kann beispielsweise ein Teil eines sogenannten Gleichstrom-Satelliten-Ladesystems darstellen, bei dem die Kontaktmittel 7, 27, 47 und 67 je- weils zu fest installierten Ladesäulen (den sogenannten Satelliten) geführt werden, an denen dann das elektrisch antreibbare Fahrzeug anschließbar ist.
Bei den Gleichstromeinstellungs-Baugruppen ist besonders vor- teilhaft, dass bei einer Änderung der Kennwerte der Speicher 216 einfach mit den neuen Kennwerten versehen werden kann. Dies ist einfach und mit geringen Kosten möglich. Sollten die veränderten Kennwerte weitere Hardware-Änderungen notwendig machen (z. B. in der Leistungselektronik-Schaltung der Ein- satz von leistungsfähigeren Bauelementen der Leistungselektronik) , so beschränken sich auch diese Änderungen auf die Gleichstromeinstellungs-Baugruppe 9. Insbesondere ist es bei solchen Änderungen der Kennwerte nicht notwendig, die Um¬ richter 3, 23, 43, 63 oder den Wechselstrom-Gleichstrom-Um- richter 92 zu ändern. Damit werden solche Änderungen der Gleichstrom-Ladeeinrichtung einfach und kostengünstig ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem Defekt einer der Gleichstromeinstellungs-Baugruppen diese Baugruppe schnell und einfach gegen eine funktionierende Baugruppe aus¬ getauscht werden kann.
Mittels der Kennwerte können die an den Gleichstrom-Ausgängen 7, 27, 47 und 67 jeweils bereitstellbaren Ströme in weiten Grenzen beeinflusst werden. Somit kann ein Betreiber der Gleichstrom-Ladeeinrichtung 1 diese Ladeeinrichtung schnell, kostengünstig und mit geringem Aufwand an veränderte Kenn¬ werte anpassen.
Es wurde eine Gleichstrom-Ladeeinrichtung beschrieben, die mindestens eine modulare und steckbare Gleichstromeinstel- lungs-Baugruppe enthält. Diese Gleichstromeinstellungs-Bau- gruppe ist von außerhalb eines Gehäuses der Gleichstrom-Lade¬ einrichtung zugänglich und austauschbar. Damit ergibt sich eine vielseitig einsetzbare, leicht und kostengünstig modifi¬ zierbare Ladeeinrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge .

Claims

Patentansprüche
1. Ladeeinrichtung (1) zum elektrischen Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs mit
- einem Umrichter (3), der einen Umrichter-Ausgang (5) aufweist, an dem ein elektrischer Strom (II) bereitstellbar ist,
- mit einem elektrischen Kontaktmittel (7), an dem ein elektrischer Lade-Strom (12) zum Laden der Fahrbatterie bereitstellbar ist, und
- mit einer elektrisch zwischen dem Umrichter-Ausgang (5) und dem Kontaktmittel (7) angeordneten Stromeinstellungs-Bau- gruppe (9), die eingerichtet ist, den Lade-Strom (12) so ein¬ zustellen, dass der Lade-Strom mindestens einem vorgegebenen Kennwert entspricht.
2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) und der Umrichter (3) jeweils separate Baugruppen sind.
3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) von außerhalb eines Ge¬ häuses (300) der Ladeeinrichtung (1) zugänglich und aus- tauschbar ist.
4. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) eine Kommunikationsein- richtung (210) aufweist zur Kommunikation mit einem
elektrisch mit dem Kontaktmittel (7) verbindbaren Fahrzeug.
5. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) eine Leistungselektro¬ nik-Schaltung (200) aufweist zum Einstellen der Höhe der elektrischen Spannung und/oder zum Einstellender Höhe der elektrischen Stromstärke des Lade-Stroms (12) .
6. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) eine Schalteinrichtung (204) aufweist zum Ein- und Ausschalten des Lade-Stroms (12) .
7. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) einen Speicher (216) zum Speichern des Kennwertes oder der Kennwerte aufweist.
8. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Ladeeinrichtung
- einen Wechselstrom-Eingang (96),
- einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter (92) mit einem
Eingang (94), der mit dem Wechselstrom-Eingang (96) verbunden ist, und
- einen Gleichstrom-Zwischenkreis (19), der mit einem Ausgang (90) des Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichters (92) und einem Eingang (18) des Umrichters (3) verbunden ist, aufweist.
9. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Umrichter ein Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichter (3) ist.
10. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der mindestens eine Kennwert eine Spannungshöhe, eine
Stromstärke und/oder einen zeitlichen Verlauf des Lade-Stroms (12) aufweist.
11. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Ladeeinrichtung (1) mehrere Umrichter (3, 23, 43, 63), mehrere Kontaktmittel (7, 27, 47, 67) und mehrere
Stromeinstellungs-Baugruppen (9, 29, 49, 69) aufweist, wobei die Kontaktmittel (27) jeweils einem Umrichter (23) zugeord¬ net sind und wobei die Stromeinstellungs-Baugruppen (29) je- weils elektrisch angeordnet sind zwischen dem Ausgang eines der Umrichter (23) und dem zugeordneten Kontaktmittel (27) .
12. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) eingerichtet ist, den Lade-Strom (12) einzustellen,
- indem die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) den an dem Um¬ richter-Ausgang (5) ausgegebenen Strom (II) derart in den Lade-Strom (12) wandelt, dass der Lade-Strom (12) dem mindestens einen vorgegebenen Kennwert entspricht, oder
- indem die Stromeinstellungs-Baugruppe (9) den Umrichter (3) so ansteuert, dass sich der elektrische Strom (II) an dem Um¬ richter-Ausgang (5) derart einstellt, dass der Lade-Strom (12) dem mindestens einen vorgegeben Kennwert entspricht.
13. Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Ladeeinrichtung eine Gleichstrom-Ladeeinrichtung (1) ist,
- am Umrichter-Ausgang (5) als Strom ein Gleichstrom (II) bereitstellbar ist,
- an dem Kontaktmittel (7) als elektrischer Strom ein
elektrischer Lade-Gleichstrom (12) bereitstellbar ist, und - die Stromeinstellungs-Baugruppe eine Gleichstromeinstel- lungs-Baugruppe (9) ist, die eingerichtet ist, den Lade- Gleichstrom so einzustellen, dass der Lade-Gleichstrom mindestens einem vorgegebenen Kennwert entspricht.
PCT/EP2012/050231 2012-01-09 2012-01-09 Ladeeinrichtung WO2013104408A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/050231 WO2013104408A1 (de) 2012-01-09 2012-01-09 Ladeeinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/050231 WO2013104408A1 (de) 2012-01-09 2012-01-09 Ladeeinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013104408A1 true WO2013104408A1 (de) 2013-07-18

Family

ID=45554630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/050231 WO2013104408A1 (de) 2012-01-09 2012-01-09 Ladeeinrichtung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013104408A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202288A1 (de) 2016-02-15 2017-08-17 Audi Ag Ladevorrichtung zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung anschließbaren elektrischen Energiespeichers
DE102017115631A1 (de) * 2017-07-12 2019-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Laden mindestens einer Batterie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1127807A (ja) * 1991-05-31 1999-01-29 Honda Motor Co Ltd 充電スタンド
DE102009046422A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-12 Daniel Schneider Ladesystem für Elektrofahrzeuge

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1127807A (ja) * 1991-05-31 1999-01-29 Honda Motor Co Ltd 充電スタンド
DE102009046422A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-12 Daniel Schneider Ladesystem für Elektrofahrzeuge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WIKIPEDIA: "Baugruppe", INTERNET CITATION, 13 November 2011 (2011-11-13), pages 1 - 2, XP007921642, Retrieved from the Internet <URL:http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Baugruppe&oldid=95960186> [retrieved on 20130311] *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202288A1 (de) 2016-02-15 2017-08-17 Audi Ag Ladevorrichtung zum Aufladen eines an die Ladevorrichtung anschließbaren elektrischen Energiespeichers
DE102017115631A1 (de) * 2017-07-12 2019-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Laden mindestens einer Batterie
US11214155B2 (en) 2017-07-12 2022-01-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Device for charging at least one battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014006028B4 (de) Multibatteriesystem zur Erhöhung der elektrischen Reichweite
EP3521099B1 (de) Ladesystem mit mindestens einer ladesäule für elektrofahrzeuge und verfahren zum laden eines oder mehrerer elektrofahrzeuge
DE102010039886B4 (de) Antriebssystem für ein batteriebetriebenes Fahrzeug
WO2013010805A2 (de) Dc-ladestation zum aufladen mehrerer energiespeichereinrichtungen
WO2012038188A2 (de) Energieversorgungsnetz und verfahren zum laden mindestens einer als energiespeicher für einen gleichspannungszwischenkreis dienenden energiespeicherzelle in einem energieversorgungsnetz
DE102016123923A1 (de) Ladevorrichtung
WO2020120446A1 (de) Schaltungsanordnung für ein kraftfahrzeug, insbesondere für ein hybrid- oder elektrofahrzeug
WO2013159821A1 (de) Ladeeinrichtung
DE102012007906A1 (de) Verfahren zur Vorbereitung einer Energieversorgung eines Fahrzeugs
DE102012008687B4 (de) Kraftwagen mit einem Hochvolt-Energieversorgungssystem
DE102017206497B4 (de) Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug
WO2013104409A1 (de) Ladeeinrichtung
EP2259949B1 (de) Energiespeichersystem für ein spurgeführtes fahrzeug
EP3541652B1 (de) Elektrisches netzwerk für ein schienenfahrzeug, schienenfahrzeug und verfahren zum betrieb eines elektrischen netzwerks
WO2012038210A2 (de) Energieversorgungsnetz und verfahren zum laden mindestens einer als energiespeicher für einen gleichspannungszwischenkreis dienenden energiespeicherzelle in einem energieversorgungsnetz
WO2014029582A1 (de) Fahrzeug für den streckennetz- und den batteriebetrieb
WO2013104408A1 (de) Ladeeinrichtung
DE102019134384A1 (de) Verfahren zum betreiben eines ladegeräts für ein elektrofahrzeug, ladegerät für ein elektrofahrzeug, energieversorgungsanlage mit einem derartigen ladegerät und energiemanagementeinrichtung zur verwendung bei dem verfahren
DE102017201350B4 (de) Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie zwischen einem fahrzeugseitigen Energiespeicher und einer Anschlussstation sowie Fahrzeugbordnetz
DE102020204336B4 (de) Fahrzeugseitige Hochvolt-Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz
EP4126587A1 (de) Verfahren, system und vorrichtung zum versorgen eines verbrauchers mit elektrischer energie
WO2012146306A2 (de) Verfahren zum begrenzen der elektrischen leistung
DE102020204625B4 (de) DC/DC-Wandler-Einrichtung sowie Steuer/Regel-System für ein Stromnetz
EP3549812A1 (de) Ladesystem und verfahren zum aufladen eines jeweiligen elektrischen energiespeichers mehrerer kraftfahrzeuge sowie stationäre ladevorrichtung und kraftfahrzeug
DE102019209854A1 (de) Fahrzeugbordnetz

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12701459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12701459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1