WO2023020947A1 - Skalierbarer adapter für einen fahrzeug-ladevorgang - Google Patents

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WO2023020947A1
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charging
base
vehicle
interface
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Boris Zuev
Zack Cui
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts

Definitions

  • the invention relates to a charging adapter for charging a vehicle.
  • a vehicle with an electric drive includes an electrical energy store (in particular an electrochemical battery) which can be connected and charged via a charging device in the vehicle at a charging station external to the vehicle.
  • an electrical energy store in particular an electrochemical battery
  • AC charging or alternating current charging the charger, which converts the direct current (also referred to as DC current) to charge the electrical energy store, is located in the vehicle.
  • An AC (alternating current) or alternating current is transmitted on the charging cable between the charging station and the vehicle.
  • DC charging or direct current charging a DC (direct current) or direct current is transmitted on the charging cable.
  • Different charging stations and/or different vehicles may have different specifications for carrying out charging processes.
  • the GB/T charging standard or the ChaoJi charging standard can be used in China.
  • the different charging standards can have differences in relation to the connector system used and/or in relation to data communication during a charging process.
  • This document deals with the technical task of enabling charging processes in which the charging station and the vehicle have different charging standards in an efficient and reliable manner.
  • an adapter for a (DC) charging process of a (motor) vehicle in particular a truck, a passenger car, a bus, a motorcycle, etc.
  • a vehicle-side charging interface designed according to a vehicle-side charging standard
  • the charging standard on the charging station side can differ from the charging standard on the vehicle side.
  • an arrangement of contact elements of the two charging standards can differ from one another.
  • a communication protocol of the two charging standards can differ from one another.
  • the charging station-side charging standard can be the GB/T charging standard.
  • the vehicle-side charging standard may be the ChaoJi charging standard.
  • the adapter includes a base adapter with a vehicle-side adapter interface (e.g. a plug) for connection to the vehicle-side charging interface (e.g. a socket) and with a charging station-side adapter interface (e.g. a socket) for connection to the charging station-side Charging interface (e.g. a plug).
  • the vehicle-side adapter interface can be designed to complement the vehicle-side charging interface, in particular such that the two interfaces form a plug-in system.
  • the vehicle-side adapter interface can be designed according to the vehicle-side charging standard.
  • the adapter interface on the charging station side can be designed to complement the charging interface on the charging station side, in particular in such a way that the two interfaces form a plug-in system.
  • the charging station-side adapter interface can be designed according to the charging station-side charging standard.
  • the vehicle-side adapter interface may include one or more (particularly two) power contact elements (for transmission of charging current) and one or more communication contact elements (for transmission of communication signals) that are designed (particularly arranged) according to the vehicle-side charging standard .
  • the charging station-side adapter interface can comprise one or more (in particular two) power contact elements (for transmission of the charging current) and one or more communication contact elements (for transmission of communication signals), which are designed according to the charging station-side charging standard (in particular arranged).
  • the base adapter may include one or more power lines between the one or more power contact elements of the vehicle-side adapter interface and the one or more power contact elements of the charging station-side adapter interface. Furthermore, the base adapter can include one or more communication lines between the one or more communication contact elements of the vehicle-side adapter interface and the one or more communication contact elements of the charging station-side adapter interface. The one or more communication contact elements and/or the one or more communication lines can be part of a data bus, in particular a CAN bus.
  • the base adapter is designed or designed to be operated with a (specific, maximum possible) base charging current (eg with a base charging current of up to 125A) without temperature monitoring.
  • the base adapter is designed to be expanded and/or connected to an expansion module for temperature monitoring of the base adapter.
  • the expansion module can be designed, for example, to be arranged on a housing wall of the housing of the base adapter.
  • the base adapter can be designed to be operated with temperature monitoring with an increased (maximum possible) charging current compared to the base charging current.
  • the basic adapter can in particular be designed in such a way that the increased charging current compared to the basic charging current is at least doubled by the temperature monitoring.
  • a scalable adapter for charging processes is thus described which, if required, can be expanded with an expansion module for monitoring the temperature of the base adapter in order to efficiently increase the permissible and/or possible charging current of the (base) adapter.
  • a cost-efficient (passive, without energy supply) basic adapter for a basic charging current can be provided, which can be expanded by an (active, with energy supply) expansion module.
  • the base adapter can include a temperature sensor that is set up to record temperature data relating to the temperature of the base adapter, in particular relating to the temperature of an electrical power line of the base adapter.
  • the temperature sensor can be arranged in the immediate vicinity of the power line.
  • the base adapter (eg on the housing wall facing the expansion module) can provide an interface for the Include temperature data to the expansion module and / or for receiving electrical energy for the operation of the temperature sensor from the expansion module.
  • An electrical line of the base adapter can be arranged between the temperature sensor and the interface.
  • the base adapter can thus already have the temperature sensor for temperature monitoring.
  • the power supply for the temperature sensor and/or the evaluation of the temperature data can only be provided by the expansion module when required. In this way, the maximum possible charging current of the adapter can be expanded in a particularly efficient and reliable manner.
  • the base adapter can include at least one communication interface for coupling a communication line, in particular a CAN bus, of the base adapter to the expansion module.
  • the expansion module can thus be integrated into the communication of the charging process in an efficient and reliable manner, in particular for monitoring the temperature of the base adapter.
  • the adapter can include the expansion module.
  • the expansion module can be designed to be mechanically connected to the base adapter, in particular via housing walls of the base adapter and the expansion module that face each other (e.g. via a connecting rail and/or via a latching mechanism).
  • the expansion module can be designed to supply electrical energy to the base adapter, in particular for temperature monitoring.
  • the expansion module can include an energy storage device, in particular a rechargeable energy storage device.
  • the expansion module can be designed to supply electrical energy for the operation of the expansion module and/or the base adapter via the charging station side adapter interface of the base adapter from the charging station (at which the charging process is carried out).
  • the power supply for the base adapter in particular for the temperature sensor, can thus be provided efficiently and reliably by the expansion module.
  • the base adapter can be passive (i.e. without power supply) in a "standalone" operation, in order to enable a charging process with a base charging current. In this way, a particularly efficient basic charging process with a basic charging current can be enabled via the basic adapter.
  • the extension module can comprise a control unit (e.g. a microprocessor) which is designed to carry out the temperature monitoring of the base adapter.
  • the control unit can be set up to send data, in particular data relating to the temperature of the base adapter (e.g. the temperature data of the temperature sensor) and/or data relating to authentication, via a communication service of the base adapter to the Vehicle and / or to send to the charging station of the charging process.
  • the control unit can be set up to cause the charging process effected via the base adapter to be interrupted or throttled (with regard to the charging current), in particular when a temperature threshold value of the base adapter is reached or exceeded.
  • an intelligent adapter with an increased charging current can be provided in an efficient manner.
  • FIG. 1 shows an exemplary vehicle that is being charged at a charging station
  • FIG. 2 shows an exemplary adapter between different charging standards
  • Figures 3a to 3c an example power scalable charging adapter.
  • FIG. 1 shows an exemplary charging system with a charging station 110 and a vehicle 100 .
  • the vehicle 100 includes an electrical energy store 102 which can be charged with electrical energy from the charging station 110 .
  • the vehicle 100 includes a charging socket 101 (generally referred to as a charging interface) to which a corresponding (charging) plug 111 (generally referred to as a charging interface) of a charging cable 112 can be plugged in.
  • the charging socket 101 and the plug 111 form a plug-in system.
  • the charging cable 112 can be permanently connected to the charging station 110 (as shown).
  • the charging cable 112 can be connected to the charging unit 110 via a plug connection (for example in the case of AC charging).
  • the charging station 110 and the vehicle 100 each have a control unit 115, 105, which are set up to control a charging process.
  • data communication between the two control units 115, 105 can take place via the charging cable 112.
  • the charging station 110 and a vehicle 100 to be charged can be designed according to different charging standards.
  • the charging station 110 can be designed according to the GB/T charging standard and the vehicle 100 can be designed according to the ChaoJi charging standard.
  • the different charging standards may differ in relation to one or more of the following properties:
  • the charging socket 101 of the vehicle 100 can thus be designed according to a vehicle-side charging standard, and the charging plug 111 of the charging station 110 can be designed according to a (different) charging station-side charging standard.
  • an adapter 200 can be provided (as shown in Fig. 2), which has a charging plug 210 (commonly referred to as an adapter interface) on the vehicle side, which is designed in accordance with the vehicle-side charging standard, and the charging station - Has a charging socket 220 (commonly referred to as an adapter interface) on the side, which is designed in accordance with the charging station-side charging standard.
  • Charging plug 210 has power contact elements 211 (for transmitting the charging current) and/or communication contact elements 212 (for transmitting communication signals), which have a complementary arrangement and/or shape to charging socket 101 of vehicle 100, so that charging plug 210 and the charging socket 101 form a plug-in system according to the vehicle-side charging standard.
  • the charging socket 220 has power contact elements 221 (for transmitting the charging current) and/or communication contact elements 222 (for transmitting communication signals), which have a complementary arrangement and/or shape to the charging plug 111 of Have charging station 110, so that the charging plug 110 and the charging socket 220 form a connector system according to the charging station-side charging standard.
  • the adapter 200 can be constructed in a modular manner in order to be able to increase the charging capacity of the adapter 200 if necessary.
  • the adapter 200 can have a basic adapter 310 which can be expanded by an expansion module 320 in order to increase the maximum possible electrical charging power and/or the maximum possible charging current of the adapter 200.
  • the base adapter 310 and the expansion module 320 can be designed to be arranged side by side (as shown by way of example in FIG. 3 c ) in order to provide an adapter 200 with an increased charging capacity (compared to the base adapter 310 ). . In this way, charging processes between different charging standards can be made possible in a particularly efficient and flexible manner.
  • the base adapter 310 includes, as shown by way of example in Fig. 3a), a charging plug 210 on the vehicle side and a charging socket 220 on the charging station side.
  • the arrangement of the contact elements 211, 212, 221, 222 can be different on the vehicle side and on the charging station side (according to the respective charging standard).
  • Power lines 301 and/or communication lines 302 can run between the charging plug 210 and the charging socket 220 .
  • the base adapter 310 can also have at least one temperature sensor 311 which is designed to record temperature data relating to the temperature of the base adapter 310, in particular relating to the temperature of a power line 301 of the base adapter 310.
  • the temperature data can be routed via a data line 314 to a data interface 313 on a housing wall 305 of the housing of the base adapter 310.
  • the base adapter 310 can also have one or more data interfaces 312 via which the communication signals are provided on the one or more communication lines 302 on the housing wall 305 .
  • the basic adapter 310 can be designed to be operated with a basic charging power and/or with a basic charging current (e.g. 125 A) without temperature monitoring (i.e. without evaluating the temperature data from the temperature sensor 311).
  • a basic charging current e.g. 125 A
  • An efficient (passive) base adapter 310 can thus be provided for a relatively small base charging power.
  • the expansion module 320 (on a housing wall 335 of the housing of the expansion module 320) can have a data interface 323 for accepting the temperature data from the temperature sensor 311 of the base adapter 310.
  • the data interface 323 of the expansion module 320 can be complementary to the corresponding data interface 313 of the base adapter 310 .
  • the expansion module 320 can have an interface 324 for the data of a voltage sensor (e.g. for the detection of a communication signal). Alternatively or additionally, the expansion module 320 can have an interface 325 for the transfer of communication signals from or to a communication service 302 .
  • the extension module 320 can have an energy interface 321 (eg a conductive contact strip) which enables the extension module 320 to be supplied with energy from the base adapter 310 and/or from an energy source in the charging station 110 .
  • the expansion module 320 can have an internal energy store 322 (eg a possibly rechargeable battery).
  • the expansion module 320 includes a control unit 205 which is designed to evaluate the temperature data from the temperature sensor 311 of the base adapter 310 in order to monitor the temperature of the base adapter 310, in particular a power output 301 of the base adapter 310. Furthermore, the control unit 205 can be set up to cause a charging process to be interrupted and/or that the charging power of the charging process is reduced if it is recognized on the basis of the temperature data that the temperature of the base adapter 310 has reached a certain temperature threshold value or has exceeded. The temperature of the base adapter 310 can thus be monitored. This makes it possible to operate the base adapter 310 with an increased charging power or with an increased charging current, which is increased compared to the base charging power or the base charging current.
  • the expansion module 320 can enable communication with the vehicle 100, in particular for overtemperature detection of the adapter 200 and/or for authentication.
  • the expansion module 320 can have an energy store 322, which can be recharged if necessary.
  • the expansion module 320 can provide the electrical energy supply for one or more (low-voltage) components, e.g. for the temperature sensor 311, the base adapter 310 and/or the expansion module 320.
  • the expansion module 320 in particular the control unit 205 of the expansion module 320, can be set up to detect an error in the adapter 200 before, during and/or after a charging process.
  • a charging process can be stopped in response to a detected error.
  • a specific communication signal can be effected on a communication line 302 of the base adapter 310 for this purpose.
  • a basic adapter 310 (without peripherals and/or without intelligence) can thus be provided, which is designed exclusively to establish compatibility between the charging standard on the vehicle side and the charging standard on the charging station side.
  • the base adapter 310 may have a base current carrying capacity (e.g., halved compared to the increased current carrying capacity).
  • the base adapter 310 can be expanded with peripherals by means of an expansion module 320 .
  • One or more contact points 312, 313 can be provided in the base adapter 310 for connecting the expansion module 320.
  • the peripherals in the expansion module 320 can have part of the temperature measuring technology, which enables temperature monitoring, as a result of which an increase (in particular a doubling) of the current-carrying capacity is made possible.
  • the state of the electrical contacts of the base adapter 310 can be monitored by monitoring the temperature.
  • the charging station-side charging standard may provide for powering components of a charging system from the charging station 110 .
  • This voltage supply from the charging station 110 can be used to supply the extension module 320 and thus one or more components of the base adapter 310 with electrical energy.
  • the base adapter 310 can be supplied with energy via one or more contact points or interfaces 321, 323, 324, 325.
  • expansion module 320 can have a control unit 205, in particular a CAN (Controller Area Network) microcontroller, which is designed to communicate via a communication line 302 of base adapter 310 with (control unit 115 of) charging station 110 and /or with the To communicate vehicle 100 (or with the control unit 105 of the vehicle 100).
  • a CAN bus for example, can be provided via the communication line 302 .
  • the communication can be used for authentication in advance of a charging process and/or for monitoring and/or transmission of one or more operating parameters (in particular the temperature) of the base adapter 310 .

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Abstract

Es wird ein Adapter (200) für einen Ladevorgang eines Fahrzeugs (100) mit einer Fahrzeug-seitigen Ladeschnittstelle (101), die gemäß einem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgebildet ist, an einer Ladestation (110) mit einer Ladestationsseitigen Ladeschnittstelle (111), die gemäß einem Ladestations-seitigen Ladestandard ausgebildet ist, beschrieben. Der Adapter (200) umfasst einen Basis-Adapter (310) mit einer Fahrzeug-seitigen Adapterschnittstelle (210) zur Anbindung an die Fahrzeug-seitige Ladeschnittstelle (101) und mit einer Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle (220) zur Anbindung an die Ladestations-seitige Ladeschnittstelle (111). Der Basis-Adapter (310) ist ausgebildet, ohne Temperaturüberwachung mit einem Basis-Ladestrom betrieben zu werden. Des Weiteren ist der Basis-Adapter (310) ausgebildet, für eine Temperaturüberwachung des Basis-Adapters (310) mit einem Erweiterungsmodul (320) erweitert zu werden, sodass der Basis-Adapter (310) mit Temperaturüberwachung mit einem gegenüber dem Basis-Ladestrom erhöhten Ladestrom betrieben werden kann.

Description

Skalierbarer Adapter für einen Fahrzeug-Ladevorgang
Die Erfindung betrifft einen Ladeadapter zum Laden eines Fahrzeugs.
Ein Fahrzeug mit Elektroantrieb (insbesondere ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug oder ein Plugin-Hybrid Fahrzeug) umfasst einen elektrischen Energiespeicher (insbesondere eine elektrochemische Batterie), der über eine Ladevorrichtung des Fahrzeugs an einer Fahrzeug-externen Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden kann. Zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers existieren verschiedene konduktive, d.h. kabelgebundene, Ladetechnologien. Bei dem sogenannten AC- Laden oder Wechselstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom (auch als DC-Strom bezeichnet) zur Aufladung des elektrischen Energiespeichers umwandelt, im Fahrzeug. Auf dem Ladekabel zwischen Ladestation und Fahrzeug wird ein AC- ( Alternating Current) oder Wechselstrom übertragen. Bei dem sogenannten DC- Laden oder Gleichstromladen wird auf dem Ladekabel ein DC- (Direct Current) oder Gleichstrom übertragen.
Unterschiedliche Ladestationen und/oder unterschiedliche Fahrzeuge können ggf. unterschiedliche Spezifikationen zur Durchführung von Ladevorgängen aufweisen. Beispielsweise können in China der GB/T Ladestandard oder der ChaoJi Ladestandard verwendet werden. Die unterschiedlichen Ladestandards können Unterschiede in Bezug auf das jeweils verwendete Stecksystem und/oder in Bezug auf die Datenkommunikation während eines Ladevorgangs aufweisen.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter und zuverlässiger Weise Ladevorgänge zu ermöglichen, bei denen die Ladestation und das Fahrzeug unterschiedliche Ladestandards aufweisen.
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird ein Adapter für einen (DC) Ladevorgang eines (Kraft-) Fahrzeugs (insbesondere eines Lastwagens, eines Personenkraftwagens, eines Busses, eines Motorrads, etc.) mit einer Fahrzeug-seitigen Ladeschnittstelle, die gemäß einem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgebildet ist, an einer Ladestation mit einer Ladestations-seitigen Ladeschnittstelle, die gemäß einem Ladestations- seitigen Ladestandard ausgebildet ist, beschrieben. Dabei kann sich der Ladestations-seitige Ladestandard von dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard unterscheiden. Insbesondere kann sich eine Anordnung von Kontaktelementen der beiden Ladestandards voneinander unterscheiden. Alternativ oder ergänzend kann sich ein Kommunikationsprotokoll der beiden Ladestandards voneinander unterscheiden. Der Ladestations-seitige Ladestandard kann der GB/T Ladestandard sein. Der Fahrzeug-seitige Ladestandard kann der ChaoJi Ladestandard sein.
Der Adapter umfasst einen Basis-Adapter mit einer Fahrzeug-seitigen Adapterschnittstelle (z.B. einen Stecker) zur Anbindung an die Fahrzeug-seitige Ladeschnittstelle (z.B. eine Buchse) und mit einer Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle (z.B. eine Buchse) zur Anbindung an die Ladestations-seitige Ladeschnittstelle (z.B. einen Stecker). Die Fahrzeug-seitige Adapterschnittstelle kann komplementär zu der Fahrzeug-seitigen Ladeschnittstelle ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die beiden Schnittstellen ein Stecksystem bilden. Ferner kann die Fahrzeug- sei tige Adapterschnittstelle gemäß dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgebildet sein. In entsprechender Weise kann die Ladestations- seitige Adapterschnittstelle komplementär zu der Ladestations-seitigen Ladeschnittstelle ausgebildet sein, insbesondere derart, dass die beiden Schnittstellen ein Stecksystem bilden. Ferner kann die Ladestations-seitige Adapterschnittstelle gemäß dem Ladestations-seitigen Ladestandard ausgebildet sein.
Die Fahrzeug-seitige Adapterschnittstelle kann ein oder mehrere (insbesondere zwei) Leistungs-Kontaktelemente (zur Übertragung des Ladestroms) und ein oder mehrere Kommunikations-Kontaktelemente (zur Übertragung von Kommunikationssignalen) umfassen, die gemäß dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgelegt (insbesondere angeordnet) sind. In entsprechender Weise kann die Ladestations-seitige Adapterschnittstelle ein oder mehrere (insbesondere zwei) Leistungs-Kontaktelemente (zur Übertragung des Ladestroms) und ein oder mehrere Kommunikations-Kontaktelemente (zur Übertragung von Kommunikationssignalen) umfassen, die gemäß dem Ladestations-seitigen Ladestandard ausgelegt (insbesondere angeordnet) sind.
Der Basis-Adapter kann ein oder mehrere Leistungs-Leitungen zwischen den ein oder mehreren Leistungs-Kontaktelementen der Fahrzeug-seitigen Adapterschnittstelle und den ein oder mehreren Leistungs-Kontaktelementen der Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle umfassen. Des Weiteren kann der Basis-Adapter ein oder mehrere Kommunikations-Leitungen zwischen den ein oder mehreren Kommunikations-Kontaktelementen der Fahrzeug-seitigen Adapterschnittstelle und den ein oder mehreren Kommunikations- Kontaktelementen der Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle umfassen. Die ein oder mehreren Kommunikations-Kontaktelemente und/oder die ein oder mehreren Kommunikations-Leitungen können Teil eines Daten-Busses, insbesondere eines CAN-Busses, sein. Der Basis-Adapter ist ausgebildet bzw. ausgelegt, ohne Temperaturüberwachung mit einem (bestimmten, maximal möglichen) Basis-Ladestrom (z.B. mit einem Basis-Ladestrom bis zu 125A) betrieben zu werden.
Des Weiteren ist der Basis-Adapter ausgebildet, für eine Temperaturüberwachung des Basis-Adapters mit einem Erweiterungsmodul erweitert und/oder verbunden zu werden. Das Erweiterungsmodul kann z.B. ausgebildet sein, an einer Gehäusewand des Gehäuses des Basis-Adapters angeordnet zu werden. Der Basis- Adapter kann ausgebildet sein, mit Temperaturüberwachung mit einem gegenüber dem Basis-Ladestrom erhöhten (maximal möglichen) Ladestrom betrieben zu werden. Der Basis-Adapter kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass durch die Temperaturüberwachung der erhöhte Ladestrom gegenüber dem Basis- Ladestrom zumindest verdoppelt wird.
Es wird somit ein skalierbarer Adapter für Ladevorgänge beschrieben, der bei Bedarf mit einem Erweiterungsmodul zur Temperaturüberwachung des Basis- Adapters erweitert werden kann, um den zulässigen und/oder möglichen Ladestrom des (Basis-) Adapters in effizienter Weise zu erhöhen. So kann ein kosteneffizienter (passiver, ohne Energieversorgung) Basis-Adapter für einen Basis-Ladestrom bereitgestellt werden, der durch ein (aktives, mit Energieversorgung) Erweiterungsmodul erweitert werden kann.
Der Basis-Adapter kann einen Temperatursensor umfassen, der eingerichtet ist, Temperaturdaten in Bezug auf die Temperatur des Basis-Adapters, insbesondere in Bezug auf die Temperatur einer elektrischen Leistungs-Leitung des Basis- Adapters, zu erfassen. Der Temperatursensor kann zu diesem Zweck in unmittelbarer Nähe zu der Lei stungs -Leitung angeordnet sein.
Des Weiteren kann der Basis- Adapter (z.B. an der dem Erweiterungsmodul zugewandten Gehäusewand) eine Schnittstelle zur Bereitstellung der Temperaturdaten an das Erweiterungsmodul und/oder zur Aufnahme von elektrischer Energie für den Betrieb des Temperatursensors von dem Erweiterungsmodul umfassen. Zwischen dem Temperatursensor und der Schnittstelle kann eine elektrische Leitung des Basis- Adapters angeordnet sein.
Der Basis-Adapter kann somit bereits den Temperatursensor für die Temperaturüberwachung aufweisen. Die Energieversorgung des Temperatursensors und/oder die Auswertung der Temperaturdaten können jedoch erst bei Bedarf durch das Erweiterungsmodul bereitgestellt werden. So kann die Erweiterung des maximal möglichen Ladestroms des Adapters in besonders effizienter und zuverlässiger Weise ermöglicht werden.
Der Basis-Adapter kann zumindest eine Kommunikations-Schnittstelle zur Kopplung einer Kommunikations-Leitung, insbesondere eines CAN-Busses, des Basis-Adapters mit dem Erweiterungsmodul umfassen. Das Erweiterungsmodul kann somit in effizienter und zuverlässiger Weise in die Kommunikation des Ladevorgangs eingebunden werden, insbesondere für eine Temperaturüberwachung der Temperatur des Basis-Adapters.
Der Adapter kann das Erweiterungsmodul umfassen. Dabei kann das Erweiterungsmodul ausgebildet sein, mit dem Basis-Adapter, insbesondere über einander zugewandte Gehäusewände des Basis-Adapters und des Erweiterungsmoduls, mechanisch verbunden zu werden (z.B. über eine Verbindungsschiene und/oder über einen Rastmechanismus).
Das Erweiterungsmodul kann ausgebildet ist, den Basis- Adapter, insbesondere für die Temperaturüberwachung, mit elektrischer Energie zu versorgen. Zu diesem Zweck kann das Erweiterungsmodul einen, insbesondere wiederaufladbaren, Energiespeicher umfassen. Alternativ oder ergänzend kann das Erweiterungsmodul ausgebildet sein, elektrische Energie für den Betrieb des Erweiterungsmoduls und/oder des Basis-Adapters über die Ladestations-seitige Adapterschnittstelle des Basis-Adapters von der Ladestation zu beziehen (an der der Ladevorgang durchgeführt wird).
Die Energieversorgung des Basis-Adapters, insbesondere des Temperatursensors, kann somit in effizienter und zuverlässiger Weise durch das Erweiterungsmodul bereitgestellt werden. Der Basis-Adapter kann in einem „standalone“ Betrieb passiv (d.h. ohne Stromversorgung) ausgebildet sein, um einen Ladevorgang mit einem Basis-Ladestrom zu ermöglichen. So kann über den Basis-Adapter ein besonders effizienter Basis-Ladevorgang mit einem Basis-Ladestrom ermöglicht werden.
Das Erweiterungsmodul kann eine Steuereinheit (z.B. einen Mikroprozessor) umfassen, die ausgebildet ist, die Temperaturüberwachung des Basis-Adapters durchzuführen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, Daten, insbesondere Daten in Bezug auf die Temperatur des Basis- Adapters (z.B. die Temperaturdaten des Temperatursensor) und/oder Daten in Bezug auf eine Authentifizierung, über eine Kommunikations-Leistung des Basis- Adapters an das Fahrzeug und/oder an die Ladestation des Ladevorgangs zu senden. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu bewirken, dass der über den Basis-Adapter bewirkte Ladevorgang, insbesondere bei Erreichen oder bei Überschreiten eines Temperatur-Schwellenwertes des Basis-Adapters, unterbrochen oder (in Bezug auf den Ladestrom) gedrosselt wird.
Durch die Bereitstellung einer Steuereinheit in dem Erweiterungsmodul kann in effizienter Weise ein intelligenter Adapter mit einem erhöhten Ladestrom bereitgestellt werden.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 ein beispielhaftes Fahrzeug, das an einer Ladestation geladen wird;
Figur 2 einen beispielhaften Adapter zwischen unterschiedlichen Ladestandards; und
Figuren 3a bis 3c einen beispielhaften leistungsskalierbaren Ladeadapter.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, in effizienter und zuverlässiger Weise Ladevorgänge zu ermöglichen, bei denen die Ladestation und das zu ladende Fahrzeug unterschiedliche Ladestandards aufweisen. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein beispielhaftes Ladesystem mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 102, der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 (allgemein als Lade-Schnittstelle bezeichnet), an der ein entsprechender (Lade-) Stecker 111 (allgemein als Lade-Schnittstelle bezeichnet) eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem. Das Ladekabel 112 kann fest mit der Ladestation 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel 112 über eine Steckverbindung mit der Ladeeinheit 110 verbunden sein (z.B. beim AC-Laden). Des Weiteren umfassen die Ladestation 110 und das Fahrzeug 100 jeweils eine Steuereinheit 115, 105, die eingerichtet sind, einen Ladevorgang zu steuern. Zu diesem Zweck kann über das Ladekabel 112 eine Datenkommunikation zwischen den beiden Steuereinheiten 115, 105 erfolgen. Die Ladestation 110 und ein zu ladendes Fahrzeug 100 können gemäß unterschiedlicher Ladestandards ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Ladestation 110 gemäß dem GB/T Ladestandard ausgebildet sein und das Fahrzeug 100 kann gemäß dem ChaoJi Ladestandard ausgebildet sein. Die unterschiedlichen Ladestandards können sich in Bezug auf ein oder mehrere der folgenden Eigenschaften unterscheiden:
• eine Anordnung der Kontaktelemente (insbesondere der Stifte bzw. Pins) des Stecksystems; und/oder
• dem für die Datenkommunikation verwendeten Kommunikationsprotokoll.
Die Ladebuchse 101 des Fahrzeugs 100 kann somit gemäß einem Fahrzeugseitigen Ladestandard ausgebildet sein, und der Ladestecker 111 der Ladestation 110 kann gemäß einem (unterschiedlichen) Ladestations-seitigen Ladestandard ausgebildet sein. Um dennoch einen Ladevorgang zu ermöglichen, kann (wie in Fig. 2 dargestellt) ein Adapter 200 bereitgestellt werden, der Fahrzeug-seitig einen Ladestecker 210 (allgemein als Adapterschnittstelle bezeichnet) aufweist, der gemäß dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgebildet ist, und der Ladestations- seitig eine Ladebuchse 220 (allgemein als Adapterschnittstelle bezeichnet) aufweist, die gemäß dem Ladestations-seitigen Ladestandard ausgebildet ist.
Der Ladestecker 210 weist Leistungs-Kontaktelemente 211 (zur Übertragung des Ladestroms) und/oder Kommunikations-Kontaktelemente 212 (zur Übertragung von Kommunikationssignalen) auf, die eine komplementäre Anordnung und/oder Form zu der Ladebuchse 101 des Fahrzeugs 100 aufweisen, sodass der Ladestecker 210 und die Ladebuchse 101 ein Stecksystem gemäß dem Fahrzeugseitigen Ladestandard bilden.
In entsprechender Weise weist die Ladebuchse 220 Leistungs-Kontaktelemente 221 (zur Übertragung des Ladestroms) und/oder Kommunikations- Kontaktelemente 222 (zur Übertragung von Kommunikationssignalen) auf, die eine komplementäre Anordnung und/oder Form zu dem Ladestecker 111 der Ladestation 110 aufweisen, sodass der Ladestecker 110 und die Ladebuchse 220 ein Stecksystem gemäß dem Ladestations-seitigen Ladestandard bilden.
Der Adapter 200 kann in modularer Weise aufgebaut sein, um die Ladeleistung des Adapters 200 bei Bedarf erhöhen zu können. Insbesondere kann der Adapter 200, wie in den Figuren 3a bis 3c dargestellt, einen Basis-Adapter 310 aufweisen, der um ein Erweiterungsmodul 320 erweitert werden kann, um die maximal mögliche elektrische Ladeleistung und/oder den maximal möglichen Ladestrom des Adapters 200 zu erhöhen. Insbesondere können der Basis-Adapter 310 und das Erweiterungsmodul 320 ausgebildet sein, Seite-an-Seite angeordnet zu werden (wie beispielhaft in Fig. 3 c dargestellt), um einen Adapter 200 mit einer (gegenüber dem Basis-Adapter 310) erhöhten Ladeleistung bereitzustellen. So können Ladevorgänge zwischen unterschiedlichen Ladestandards in besonders effizienter und flexibler Weise ermöglicht werden.
Der Basis-Adapter 310 umfasst, wie beispielhaft in Fig. 3a dargestellt), Fahrzeugseitig einen Ladestecker 210 und Ladestations-seitig eine Ladebuchse 220. Die Anordnung der Kontaktelemente 211, 212, 221, 222 kann dabei Fahrzeug-seitig und Ladestations-seitig unterschiedlich sein (gemäß dem jeweiligen Ladestandard). Zwischen dem Ladestecker 210 und der Ladebuchse 220 können Leistungs-Leitungen 301 und/oder Kommunikations-Leitungen 302 verlaufen.
Der Basis-Adapter 310 kann ferner zumindest einen Temperatursensor 311 aufweisen, der ausgebildet ist, Temperaturdaten in Bezug auf die Temperatur des Basis-Adapters 310, insbesondere in Bezug auf die Temperatur einer Leistungs- Leitung 301 des Basis-Adapters 310, zu erfassen. Die Temperaturdaten können über eine Datenleitung 314 bis zu einer Daten-Schnittstelle 313 an einer Gehäusewand 305 des Gehäuses des Basis-Adapters 310 geführt werden. Der Basis-Adapter 310 kann ferner ein oder mehrere Daten-Schnittstellen 312 aufweisen, über die die Kommunikationssignale auf den ein oder mehreren Kommunikations-Leistungen 302 an der Gehäusewand 305 bereitgestellt werden.
Der Basis-Adapter 310 kann ausgebildet sein, ohne Temperaturüberwachung (d.h. ohne Auswertung der Temperaturdaten des Temperatursensors 311) mit einer Basis-Ladeleistung und/oder mit einem Basis-Ladestrom (z.B. 125 A) betrieben zu werden. Es kann somit ein effizienter (passiver) Basis- Adapter 310 für eine relativ kleine Basis-Ladeleistung bereitgestellt werden.
Fig. 3b zeigt ein beispielhaftes Erweiterungsmodul 320, das ausgebildet ist, mit dem Basis- Adapter 310 gekoppelt zu werden, z.B. über aneinander angrenzende Gehäusewände 305, 335 miteinander gekoppelt zu werden. Dabei kann das Erweiterungsmodul 320 (an einer Gehäusewand 335 des Gehäuses des Erweiterungsmoduls 320) eine Daten-Schnittstelle 323 zur Übernahme der Temperaturdaten von dem Temperatursensor 311 des Basis-Adapters 310 aufweisen. Die Daten-Schnittstelle 323 des Erweiterungsmoduls 320 kann komplementär zu der entsprechenden Daten-Schnittstelle 313 des Basis-Adapters 310 sein.
Des Weiteren kann das Erweiterungsmodul 320 eine Schnittstelle 324 für die Daten eines Spannungssensors (z.B. zur Erkennung eines Kommunikationssignals) aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann das Erweiterungsmodul 320 eine Schnittstelle 325 für die Übergabe von Kommunikationssignalen von bzw. zu einer Kommunikations-Leistung 302 aufweisen.
Das Erweiterungsmodul 320 kann eine Energieschnittstelle 321 (z.B. einen leitenden Kontaktstreifen) aufweisen, die eine Energieversorgung des Erweiterungsmoduls 320 aus dem Basis- Adapter 310 und/oder aus einer Energiequelle der Ladestation 110 heraus ermöglicht. Alternativ oder ergänzend kann das Erweiterungsmodul 320 einen internen Energiespeicher 322 (z.B. eine, ggf. wiederaufladbare, Batterie) aufweisen.
Das Erweiterungsmodul 320 umfasst eine Steuereinheit 205, die ausgebildet ist, die Temperaturdaten des Temperatursensors 311 des Basis-Adapters 310 auszuwerten, um die Temperatur des Basis-Adapters 310, insbesondere einer Leistungs-Leistung 301 des Basis-Adapters 310, zu überwachen. Ferner kann die Steuereinheit 205 eingerichtet sein, zu bewirken, dass ein Ladevorgang unterbrochen und/oder dass die Ladeleistung des Ladevorgangs reduziert wird, wenn auf Basis der Temperaturdaten erkannt wird, dass die Temperatur des Basis- Adapters 310 einen bestimmten Temperatur-Schwellenwert erreicht hat oder überschritten hat. Es kann somit eine Temperaturüberwachung des Basis-Adapters 310 durchgeführt werden. Dies ermöglicht es, den Basis-Adapter 310 mit einer erhöhten Ladeleistung bzw. mit einem erhöhten Ladestrom zu betreiben, die bzw. der gegenüber der Basis-Ladeleistung bzw. dem Basis-Ladestrom erhöht sind.
Das Erweiterungsmodul 320 kann eine Kommunikation mit dem Fahrzeug 100 ermöglichen, insbesondere für eine Übertemperaturserkennung des Adapters 200 und/oder für eine Authentifikation.
Das Erweiterungsmodul 320 kann einen Energiespeicher 322 aufweisen, der ggf. wieder aufgeladen werden kann. Dabei kann das Erweiterungsmodul 320 die elektrische Energieversorgung für ein oder mehrere (Niedervolt-) Komponenten, z.B. für den Temperatursensor 311, des Basis-Adapters 310 und/oder des Erweiterungsmoduls 320 bereitstellen.
Das Erweiterungsmodul 320, insbesondere die Steuereinheit 205 des Erweiterungsmoduls 320, kann eingerichtet sein, einen Fehler in dem Adapter 200 vor, bei und/oder nach einem Ladevorgang zu erkennen. In Reaktion auf einen erkannten Fehler kann ein Stopp eines Ladevorgangs bewirkt werden. Zu diesem Zweck kann ein bestimmtes Kommunikationssignal auf einer Kommunikations- Leitung 302 des Basis-Adapters 310 bewirkt werden.
Es kann somit ein Basis-Adapter 310 (ohne Peripherie und/oder ohne Intelligenz) bereitgestellt werden, der ausschließlich dafür ausgebildet ist, die Kompatibilität zwischen dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard und dem Ladestations-seitigen Ladestandard herzustellen. Der Basis- Adapter 310 kann eine Basis- Stromtragfähigkeit aufweisen (die z.B. gegenüber der erhöhten Stromtragfähigkeit halbiert ist).
Durch ein Erweiterungsmodul 320 kann der Basis-Adapter 310 mit Peripherie erweitert werden. Zum Anschluss des Erweiterungsmoduls 320 können ein oder mehrere Kontaktstellen 312, 313 im Basis-Adapter 310 vorgesehen sein. Die Peripherie in dem Erweiterungsmodul 320 kann einen Teil der Temperaturmesstechnik aufweisen, die eine Temperaturüberwachung ermöglicht, wodurch eine Erhöhung (insbesondere eine Verdoppelung) der Stromtragfähigkeit ermöglicht wird. Dabei kann durch die Temperaturüberwachung der Zustand der elektrischen Kontakte des Basis- Adapters 310 überwacht werden.
Der Ladestations-seitige Ladestandard (z.B. der GB/T Ladestandard) kann eine Spannungsversorgung von Komponenten eines Ladesystems von der Ladestation 110 aus vorsehen. Diese Spannungsversorgung durch die Ladestation 110 kann dazu verwendet werden, das Erweiterungsmodul 320 und damit ein oder mehrere Komponenten des Basis-Adapters 310 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Energieversorgung des Basis-Adapters 310 kann dabei über ein oder mehreren Kontaktstellen bzw. Schnittstellen 321, 323, 324, 325 erfolgen.
Wie bereits oben dargelegt, kann das Erweiterungsmodul 320 eine Steuereinheit 205, insbesondere einen CAN (Controller Area Network) Mikrokontroller, aufweisen, die ausgebildet ist, über eine Kommunikations-Leitung 302 des Basis- Adapters 310 mit der (Steuereinheit 115 der) Ladestation 110 und/oder mit dem Fahrzeug 100 (bzw. mit der Steuereinheit 105 des Fahrzeugs 100) zu kommunizieren. Über die Kommunikations-Leitung 302 kann z.B. ein CAN-Bus bereitgestellt werden. Die Kommunikation kann für eine Authentifizierung im Vorfeld zu einem Ladevorgang und/oder zur Überwachung und/oder Übermittlung von ein oder mehreren Betriebsparametern (insbesondere der Temperatur) des Basis-Adapters 310 verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und
Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Adapter (200) für einen Ladevorgang eines Fahrzeugs (100) mit einer Fahrzeug-seitigen Ladeschnittstelle (101), die gemäß einem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgebildet ist, an einer Ladestation (110) mit einer Ladestations-seitigen Ladeschnittstelle (111), die gemäß einem Ladestations- seitigen Ladestandard ausgebildet ist, der sich von dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard unterscheidet; wobei
- der Adapter (200) einen Basis-Adapter (310) mit einer Fahrzeugseitigen Adapterschnittstelle (210) zur Anbindung an die Fahrzeugseitige Ladeschnittstelle (101) und mit einer Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle (220) zur Anbindung an die Ladestations-seitige Ladeschnittstelle (111) umfasst;
- der Basis-Adapter (310) ausgebildet ist, ohne Temperaturüberwachung mit einem Basis-Ladestrom betrieben zu werden;
- der Basis-Adapter (310) ausgebildet ist, für eine Temperaturüberwachung des Basis-Adapters (310) mit einem Erweiterungsmodul (320) erweitert zu werden; und
- der Basis-Adapter (310) ausgebildet ist, mit Temperaturüberwachung mit einem gegenüber dem Basis-Ladestrom erhöhten Ladestrom betrieben zu werden.
2) Adapter (200) gemäß Anspruch 1, wobei
- der Basis- Adapter (310) einen Temperatursensor (311) umfasst, der eingerichtet ist, Temperaturdaten in Bezug auf eine Temperatur des Basis-Adapters (310), insbesondere in Bezug auf eine Temperatur einer elektrischen Leistungs-Leitung (301) des Basis- Adapters (310) zur Übertragung von Ladestrom, zu erfassen; und
- der Basis-Adapter (310) eine Schnittstelle (313) zur Bereitstellung der Temperaturdaten an das Erweiterungsmodul (320) und/oder zur Aufnahme von elektrischer Energie für den Betrieb des Temperatursensors (311) von dem Erweiterungsmodul (320) umfasst.
3) Adapter (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Fahrzeug-seitige Adapterschnittstelle (210) ein oder mehrere Leistungs-Kontaktelemente (211) und ein oder mehrere Kommunikations-Kontaktelemente (212) umfasst, die gemäß dem Fahrzeug-seitigen Ladestandard ausgelegt sind; und
- die Ladestations-seitige Adapterschnittstelle (220) ein oder mehrere Leistungs-Kontaktelemente (221) und ein oder mehrere Kommunikations-Kontaktelemente (222) umfasst, die gemäß dem Ladestations-seitigen Ladestandard ausgelegt sind.
4) Adapter (200) gemäß Anspruch 3, wobei
- der B asi s- Adapter (310) ein oder mehrere Lei stungs-Leitungen (301) zwischen den ein oder mehreren Leistungs-Kontaktelementen (211) der Fahrzeug- sei ti gen Adapterschnittstelle (210) und den ein oder mehreren Leistungs-Kontaktelementen (221) der Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle (220) umfasst; und/oder
- der Basis-Adapter (310) ein oder mehrere Kommunikations-Leitungen (302) zwischen den ein oder mehreren Kommunikations- Kontaktelementen (212) der Fahrzeug- sei ti gen Adapterschnittsteil e (210) und den ein oder mehreren Kommunikations-Kontaktelementen (222) der Ladestations-seitigen Adapterschnittstelle (220) umfasst.
5) Adapter (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basis- Adapter (310) zumindest eine Kommunikations-Schnittstelle (312) zur Kopplung einer Kommunikations-Leitung (302), insbesondere eines CAN- Busses, des Basis-Adapters (310) mit dem Erweiterungsmodul (320) umfasst.
6) Adapter (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basis- Adapter (310) derart ausgebildet ist, dass durch die Temperaturüberwachung - 16 - der erhöhte Ladestrom gegenüber dem Basis-Ladestrom zumindest verdoppelt wird. ) Adapter (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adapter (200) das Erweiterungsmodul (320) umfasst, das ausgebildet ist, mit dem Basis-Adapter (310), insbesondere über einander zugewandte Gehäusewände (305, 335) des Basis-Adapters (310) und des Erweiterungsmoduls (320), mechanisch verbunden zu werden. ) Adapter (200) gemäß Anspruch 7, wobei
- das Erweiterungsmodul (320) ausgebildet ist, den Basis-Adapter (310), insbesondere für die Temperaturüberwachung, mit elektrischer Energie zu versorgen; und
- das Erweiterungsmodul (320) einen, insbesondere wiederaufladbaren, Energiespeicher (322) umfasst; und/oder
- das Erweiterungsmodul (320) ausgebildet ist, elektrische Energie für einen Betrieb des Erweiterungsmoduls (320) und/oder des Basis- Adapters (310) über die Ladestations-seitige Adapterschnittstelle (220) des Basis-Adapters (310) von der Ladestation (110) zu beziehen. ) Adapter (200) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Erweiterungsmodul (320) eine Steuereinheit (305) umfasst, die ausgebildet ist,
- die Temperaturüberwachung des Basis-Adapters (310) durchzuführen; und/oder
- Daten, insbesondere Daten in Bezug auf eine Temperatur des Basis- Adapters (310) und/oder in Bezug auf eine Authentifizierung, über eine Kommunikations-Leistung (302) des Basis-Adapters (310) an das Fahrzeug (100) und/oder an die Ladestation (110) zu senden; und/oder
- zu bewirken, dass der über den Basis-Adapter (310) bewirkte Ladevorgang, insbesondere bei Erreichen oder bei Überschreiten eines - 17 -
Temperatur-Schwellenwertes des Basis-Adapters (310), unterbrochen oder gedrosselt wird. ) Adapter (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ladestations-seitige Ladestandard der GB/T Ladestandard ist; und der Fahrzeug- sei tige Ladestandard der ChaoJi Ladestandard ist.
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