WO2023275344A2 - Ladekabel, ladestation, ladesystem und verfahren zur übertragung eines ladestromes von einer ladestation an eine traktionsbatterie - Google Patents

Ladekabel, ladestation, ladesystem und verfahren zur übertragung eines ladestromes von einer ladestation an eine traktionsbatterie Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a charging cable, a charging station and a charging system and a method for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, for example for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle.
  • the electric vehicle In order to transfer energy for charging, the electric vehicle, or more precisely the traction battery, must be connected to the charging station. This is usually done by using an appropriately designed charging cable.
  • Private charging stations are usually assigned to a specific user.
  • a private charging station can be installed in a private garage of an electric vehicle user.
  • the energy used to charge the traction battery of the private user with his private charging station can be determined simply by the fact that between the mains and Applicant: Webasto SE
  • a corresponding measuring device is connected to the charging station, or alternatively the measuring device already available for the user's household is used.
  • the energy tapped by the customer for charging can be measured at the withdrawal point.
  • the current and voltage at the transfer point must be determined accordingly.
  • the voltage is to be determined at the connector on the vehicle or at the end of the charging cable on the vehicle. This can be done, for example, via a so-called four-wire measurement or four-wire measurement.
  • the voltages at the vehicle connector or cable end are recorded, with the number of voltages to be recorded depending on the type of cable and the associated power transmission, for example whether the energy is transmitted via direct current or alternating current and with how many phases.
  • the voltage at the cable clamps of the charging station i.e. the end of the charging cable on the charging station side, can be recorded, in which case the losses in the charging cable can be determined from the voltage at the cable clamps and the current measured at the charging station to determine the energy tapped by the electric vehicle energy to be deducted.
  • the losses in the cable or the cable losses can be calculated if the relevant cable parameters are known.
  • Another way to determine the losses in the charging cable is to calculate or estimate the losses using the cable parameters required for this, in particular the cable resistance, which in turn results from the length of the cable, the specific electrical resistance of the cable and the cross-sectional area of the conductor.
  • the cable parameters must then be known.
  • a clearly defined cable must be assigned to the respective charging station, clearly and permanently, since each time the charging cable is changed, the cable parameters inherent in the charging cable are also different.
  • the charging station or its energy meter it is necessary for the charging station or its energy meter to save the cable parameters in order to calculate the cable losses. Accordingly, the charging station or its energy meter cannot be used with any other cable, as this would affect the billing data.
  • a charging cable in the form of an "intelligent charging cable", which accordingly has a computing device for determining or calculating the amount of energy transmitted to the electric vehicle and a communication device for transmitting the determined amount of energy to a central control unit includes.
  • Such charging cables are known, for example, from US 2020/231063 A1 or DE 102018201 698 A1.
  • Such charging cables have a complex structure and are correspondingly complex to manufacture and expensive.
  • the computing device to be provided in these intelligent charging cables, but also the communication device with additional separate communication channels, for example additional lines, which are necessary for the communication.
  • the cable parameters in particular the ohmic resistances of the charging current lines in the cable used to transmit the charging current or to transmit energy from the charging station to the traction battery, are also temperature-dependent.
  • the temperature of the cable In order to calculate the line losses as accurately as possible, the temperature of the cable must be determined as precisely as possible, because the cable parameters are usually specified for a specific temperature, for example 20°C.
  • a charging cable for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle, with the features of claim 1.
  • a charging cable for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle, is proposed, comprising a plurality of charging current lines designed and set up to transfer the charging current from the charging station to the traction battery .
  • each charging current line is also assigned a temperature sensor unit which determines the temperature of the assigned charging current line, the temperature sensor units being connected to a signal line for providing the temperature values determined by the temperature sensor units to the charging station.
  • Charge current lines are understood here to mean the lines which are designed and set up to transmit the charging current for charging or discharging the traction battery from the charging station to the traction battery.
  • the charging current lines correspondingly comprise the phase conductors or, synonymously, outer conductors, for example the phase conductors L1, L2, L3 in the case of a three-phase alternating current version.
  • the charging current lines include the "DC+” and "DC-" lines accordingly.
  • the invention has the advantage that the temperature of all charging current lines can be determined directly in the charging cable. Accordingly, it is possible to be able to compensate particularly precisely for the influence of temperature on the power losses in the charging cable. In other words, the calculation of the power losses due to the measurement of the temperature of all charging current lines, taking into account the temperatures of all charging current lines, can be special Applicant: Webasto SE Our reference: WBT25731PCT Title: Charging cable, charging station, charging system and method for transferring a charging current from a charging station to a traction battery
  • the preferably digital communication to the temperature sensor units takes place centrally via the common signal line.
  • the number of possible sensors in the charging cable, including the cable harness and any plugs, is not limited by a possible maximum number of signal lines in the charging cable, as is disadvantageously the case in the prior art.
  • further sensors or memories can be connected to the signal line.
  • the signal lines otherwise required for measuring the temperature at the charging current conductor contacts in other words the power contacts, can be saved.
  • the number of signal cables can be minimized and thus costs saved, the cable thickness reduced and a smaller possible permissible bending radius of the charging cable correspondingly realized.
  • exactly one signal line is provided in the charging cable.
  • the signal line is preferably set up and designed for the transmission of digital signals.
  • the signal line preferably includes a data wire (DATA), via which preferably digital data is transmitted, and a ground wire (GND).
  • DATA data wire
  • GND ground wire
  • the signal line is preferably designed in such a way that power is supplied to connected units via the data wire.
  • the signal line corresponds to a two-wire 1-wire BUS with a parasitic voltage supply.
  • the protective conductor (PE) or the neutral conductor (N) of the primary energy transmission of the charging cable can also be used as the ground wire.
  • Date: July 2, 2022 or the ground wire can also be formed by the protective conductor (PE) or the neutral conductor (N) of the primary energy transmission.
  • the temperature sensor units are digital temperature sensor units.
  • the temperature sensor unit provides the measured temperature value as a digital signal or in the form of digital data.
  • each temperature sensor unit is set up and configured such that its digital signals include an identifier that preferably uniquely identifies the temperature sensor unit and the temperature value of the charging current line assigned to the temperature sensor unit and/or an average temperature value of the charging lines at a predetermined point on the charging cable.
  • the temperature value can preferably be clearly assigned to a specific temperature sensor unit, a specific point on the charging cable and/or a specific charging current line, for example the phase conductor L1, L2, or L3 in the case of a three-phase alternating current version of the charging cable, or the line DC or DC- for direct current version of the charging cable.
  • the transmitted temperature value can be assigned as belonging to the charging current lines by means of the identifier. If the identifier is an unambiguous identifier, the temperature value can—if necessary—be assigned unambiguously to a specific one of the charging current lines or to a specific point on the charging cable.
  • the signal line is a data bus line, preferably a standard bus, a proprietary bus or a 1-wire bus.
  • the temperature sensor units are assigned to the charging current lines in such a way that one, preferably each, temperature sensor unit is assigned to exactly one charging current line, with the respective temperature sensor unit only determining the temperature of the charging current line assigned to it.
  • the temperature sensor units are assigned to the charging current lines in such a way that temperature sensor units are spaced apart from one another at different points on the charging cable and each of the spaced-apart temperature sensor units determines an average temperature of the charging current lines at the respective point.
  • the corresponding temperature sensor unit is preferably arranged essentially at the same distance from the charging current lines, preferably centrally between the charging current lines. Due to the thermal coupling of the charging current lines in the cable harness or in the charging cable, the average temperature, in other words an average of the temperatures of the individual charging current lines, can be determined at the respective point.
  • a memory module designed and set up to store cable-specific data preferably an EEPROM
  • the charging cable which is preferably communicatively connected to the signal line, with the cable-specific data preferably being at least one of a length of the charging cable and/or a length of the cable harness, a cable resistance, preferably based on a reference temperature TREF, a specific cable resistance per specified length unit, preferably based on a reference temperature TREF, a specific line resistance of at least one of the charging current lines, preferably based on a reference temperature TREF, a cross-sectional area of at least one of the charging current lines, and/ or information about the type of cable, the information comprising at least one of information about the charging voltage type, preferably alternating current or direct current, over a number of the phases of the cable s, a manufacturing location, a serial number, and a manufacturer.
  • a processing unit is arranged in the charging cable, preferably at least partially in a vehicle-side plug of the charging cable, with the processing unit preferably being connected to the signal line.
  • the computing unit is connected to at least one temperature sensor unit and/or forms a temperature sensor unit together with a temperature sensor, preferably an analog temperature sensor.
  • a charging station for transmitting a charging current to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle, with the features of claim 8.
  • a charging station for transferring a charging current to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle, comprising at least one charging cable connection for connecting a charging cable with at least one conductor contact for contacting a charging current line of the charging cable and at least one signal contact for contacting a signal line of the charging cable that is set up and designed for signal transmission, and further comprising a computing device connected to the at least one signal contact for calculating losses occurring during the charging current transmission to the traction battery in the charging cable connected to the charging cable connection using cable-specific data.
  • the charging station is also provided in such a way that the computing device is designed and set up to calculate the losses in the charging cable, taking into account temperature values of the charging current lines of the charging cable provided via the signal line of the charging cable for temperature compensation.
  • the computing device is set up and configured to receive the temperature values from the signal line in the form of digital signals, the digital signals preferably comprising at least one identifier that uniquely identifies a temperature sensor unit of the charging cable and a temperature value of a charging current line assigned to the temperature sensor unit.
  • a charging system for transferring electrical energy from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging the traction battery of an electric vehicle
  • a charging system for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging the traction battery of an electric vehicle, by means of a charging cable connected to the charging station and the traction battery is proposed.
  • the charging system includes a charging cable according to one of the above embodiments and/or a charging station according to one of the above embodiments.
  • the charging system includes a charging cable according to one of the above embodiments and/or a charging station according to one of the above embodiments, the advantages and effects brought forward in this regard can also be achieved by the charging system.
  • the above task is also achieved by a method for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging the traction battery of an electric vehicle using a charging cable connected to the charging station and the traction battery, with the features of the claim 11 solved.
  • Advantageous developments of the method result from the dependent claims and the present description and the figures.
  • a method for transferring a charging current from a charging station to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging the traction battery of an electric vehicle comprising the following steps:
  • Provision of electrical energy via the charging station Conducting the electrical energy from the charging station to the traction battery via a charging cable connected to the charging station and the traction battery. Calculation of losses occurring during the energy transfer to the traction battery in the charging cable using cable-specific data.
  • the method also includes determining the temperature of each charging current line of the charging cable, which is designed and configured for transmission of the charging current from the charging station to the traction battery, by means of a charging current line that is assigned in each case
  • Temperature sensor units the transmission of the temperature values determined via a signal line of the charging cable connected to the temperature sensor units to the charging station, and the calculation of the losses occurring in the charging cable during the energy transmission to the traction battery, taking into account the temperature values determined and transmitted in the charging cable for each of the charging current lines for temperature compensation.
  • the "provision of electrical energy” is understood to mean the provision of an energy withdrawal. Accordingly, the charging current viewed in the direction of the traction battery is a negative charging current.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a charging system for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a charging cable of the charging system from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment
  • Applicant Webasto SE
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view through a charging system for charging or discharging a traction battery according to a further embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a charging system 1 for charging or discharging a traction battery (not shown) of an electric vehicle 4.
  • the charging system 1 comprises a charging station 3, which is optionally mounted on a wall and which can be connected via a charging cable 2 plugged into or attached to the charging station 3 is connected to the electric vehicle 4 in that a vehicle-side plug 26 of the charging cable 2 is plugged into a charging socket 40 of the electric vehicle 4 designed to correspond to the plug 26 .
  • the plug 26 and the charging socket 40 can essentially be designed according to a plug type according to IEC 62196 type 2, type 1 or type 3, or according to the CHAdeMo system, but they are not limited thereto.
  • the charging station 3 is set up for operation with commercial purposes, and is therefore designed as a commercial charging station 3 in which an operator allows users of electric vehicles 4 to charge their electric vehicles 4 at the charging station 3 for a fee. Accordingly, the energy losses occurring in the charging cable 2 during the charging of the traction battery are to be determined.
  • the charging station 3 is designed and set up to calculate the losses that occur during the energy transfer to the traction battery in the charging cable 2 using cable-specific data, in this case by the product of the square of the current flowing through the charging cable 2 and the cable resistance of the charging cable 2.
  • the power loss occurring in the charging cable 2 is measured via the cable Iresistance determined from the cable-specific data based on the resistance of the charging current lines, i.e. the power lines, and the measured current values are determined.
  • the data can contain the cable resistance directly, or they can include parameters from which the cable resistance can be calculated, such as a specific line resistance, a line cross-section and a line length.
  • Date: July 2, 2022 from the charging cable 2 can be subtracted from the measured energy, determined in the charging station 3, for the correct calculation of the electrical energy delivered at the vehicle-side charging plug 26.
  • the cable-specific data can include a specific line resistance of the charging current lines, which is specified as a reference value based on an associated temperature TREF of the charging current lines.
  • the line resistance can be calculated as a non-limiting example according to a preferred embodiment using the following relation:
  • Rwire corresponds to the wire resistance
  • cp is the specific electrical resistance of the wire in [Ohm*mm 2 /m]
  • L is the length of the wire
  • A is the cross-sectional area of the wire.
  • the line resistance of the charging current lines depends on the temperature. It can be calculated as a non-limiting example according to a preferred embodiment using the following relation:
  • Rwire(T) corresponds to the resistance value of the cable at a specific temperature T
  • RwireREF corresponds to the resistance value at a specified reference temperature TREF, for example 20° C
  • CREF corresponds to the specific resistance at the reference temperature TREF
  • a the temperature coefficient of the conductor material (e.g. copper).
  • the reference values Rwire REF and/or CPREF and the temperature coefficient a can be contained in the cable parameters and/or transmitted to the charging station 3 or its computing device (not shown here) or entered manually via an optionally provided interface.
  • the temperature sensor units communicate with the computing device arranged in the charging station 3 (not shown here) to calculate losses occurring during the energy transfer to the traction battery in the charging cable (2) connected to the charging cable connection (30) using cable-specific data and the temperature values determined by the temperature sensor units the charging current lines, both when charging the traction battery and when discharging the traction battery.
  • Figure 2 shows a schematic side view of a charging cable 2 of the charging system from Figure 1.
  • the charging cable 2 is designed to transfer electrical energy from a charging station 3 to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 .
  • the charging cable 2 includes a cable harness 27, which includes a plurality of parallel lines (not shown here).
  • a plug 26 is formed at each end of the cable harness 27 .
  • the lines are connected in the plugs 26 to contacts 28 provided for this purpose in the plugs 26, with the plugs 26 being designed differently. Only some of the contacts 28 are shown in FIG. 2 by way of example.
  • the charging cable 2 is optionally designed as a three-phase AC charging cable 2 for 400 V and accordingly includes a conductor contact 21 per phase conductor, the so-called outer conductors (L1, L2, L3), a conductor contact 21 for the neutral conductor (N) and a conductor contact 21 for grounding or the protective contact (PE).
  • a conductor contact 21 per phase conductor the so-called outer conductors (L1, L2, L3)
  • a conductor contact 21 for the neutral conductor (N) and a conductor contact 21 for grounding or the protective contact (PE).
  • the end of the charging cable on the charging station side instead of comprising a plug 26 as shown, can be designed so that the lines of the charging cable 2 on the charging station side can be connected directly to the charging station 3, preferably with a screw or clamp connection and/or with a separable or inseparable connector.
  • the charging cable 2 optionally includes a memory module 25, which is designed and set up to store cable-specific data and is integrated into the charging cable 2, in the present case optionally integrated into the connector 26 on the vehicle.
  • the storage module 25 can also be integrated in the cable harness 27, for example at the end on the charging station side, preferably if the charging cable 2 does not include a plug on the charging station side, and/or in the plug 26 on the charging station side.
  • the cable-specific data can include at least one of a length of the charging cable and/or a length of the cable harness, a cable resistance, a specific cable resistance per specified unit of length, a specific line resistance of at least one of the lines, a cross-sectional area of at least one of the lines.
  • the aforementioned values are preferably reference values based on a specified reference temperature, for example 20° C.
  • the cable-specific data can include information about the type of cable, wherein the information can be at least one of information about the type of charging voltage, preferably alternating current or direct current, about a number of phases of the cable, a manufacturing location, a serial number, a manufacturer.
  • the memory module 25 can optionally be designed and set up to store the cable-specific data in an open or encrypted and/or signed manner and/or to make them available for retrieval in an open or encrypted and/or signed manner.
  • FIG. 3 schematically shows a sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • a charging station 3 is connected to the charging cable 2 via a charging cable connection 30, which in the present case is only indicated via contacts 31, 32 designed as connection terminals.
  • the charging cable 2 is designed to transfer electrical energy from the charging station 3 to a traction battery for charging or discharging the traction battery, preferably for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 (see FIG. 1).
  • the charging cable 2 includes a cable harness 27, which includes a plurality of parallel lines (20, 22).
  • a plug 26 for connection to the charging socket 40 of the electric vehicle 4 (see FIG. 1) is formed at the end of the cable harness 27 on the vehicle side.
  • Lines are connected in the plug 26 according to their functionality with contacts 28 provided for this purpose in the plug 26 . Only some of the contacts 28 are shown in FIG. 3 by way of example.
  • the vehicle-side plug 26 shown on the right in Figure 3 includes, among other things, a plurality of conductor contacts 21, which are connected to a corresponding plurality of charging current lines 20 for energy transmission 20 of the charging cable 2, the so-called power lines, which run along the charging strand 27.
  • the charging cable 2 is optionally designed as a three-phase AC charging cable 2 for 400 V and accordingly comprises three phase conductors 20 or, synonymously with this, outer conductors (L1, L2, L3) and one conductor contact 21 per phase conductor 20, which is only shown schematically here are partially indicated, also a conductor contact 21 for the neutral conductor (N) and a conductor contact 21 for grounding or the protective contact (PE), the latter two lines (N, PE) are not shown for reasons of clarity.
  • outer conductors L1, L2, L3
  • one conductor contact 21 per phase conductor 20 which is only shown schematically here are partially indicated, also a conductor contact 21 for the neutral conductor (N) and a conductor contact 21 for grounding or the protective contact (PE), the latter two lines (N, PE) are not shown for reasons of clarity.
  • the charging cable 2 can also be designed as a two-phase AC charging cable or as a single-phase AC charging cable.
  • the charging cable 2 can also be designed as a direct current charging cable. Then the charging current lines 20 correspond to the “DC+” and “DC-” lines, via which the direct current is conducted through the cable.
  • the end of the charging cable 2 on the charging station side is designed so that the lines 20, 22 of the charging cable 2 on the charging station side are connected directly to the charging station 3, in this case with screw or clamp connections, alternatively a connection, for example, with a separable or non-separable connector is also possible.
  • the charging cable 2 also has a plurality of sensors 24 in the connector 26 on the vehicle side, which are designed to measure the temperature of the conductor contacts 21 of the charging current lines 20 . If the measured temperature of the conductor contacts 21 exceeds a predetermined limit value, the charging station can be designed to reduce the charging current or even to interrupt the primary energy transmission via the charging current lines 20 .
  • the reaction of the charging station is designed according to a specification, for example a Applicant: Webasto SE Our reference: WBT25731PCT Title: Charging cable, charging station, charging system and method for transferring a charging current from a charging station to a traction battery
  • a plurality of temperature sensor units 5 are arranged in the cable harness 27, with one temperature sensor unit 5 being assigned to one of the charging current lines 20, and therefore each to a phase conductor or outer conductor (L1, L2, L3), and determining the temperature of the respectively assigned charging current line 20.
  • a temperature sensor unit 5 is to be provided for the "DC+” line and a temperature sensor unit 5 for the "DC-" line.
  • a temperature sensor unit 5 can be configured at different points of the charging cable 2 in order to determine an average temperature of the charging current lines 20 at the respective point.
  • a temperature sensor unit 5 designed to determine the mean temperature of the charging current lines 20 is preferably integrated at both ends of the charging cable 2 , preferably—if present—in the plugs 26 of the charging cable 2 .
  • the charging cable 2 also includes a signal line 22 which is set up and designed for digital communication, ie for the transmission of digital data.
  • the signal line 22 is designed as a 1-wire BUS.
  • the digital signal line 22 includes a data wire 221 (DATA) over which digital data is transmitted and also a ground wire 222 (GND).
  • DATA data wire 221
  • GND ground wire 222
  • the 1-Wire BUS signal line 22 is designed such that power is supplied to connected units via the data wire 221 .
  • the signal line 22 corresponds to a two-wire 1-wire BUS with a parasitic voltage supply.
  • the protective conductor (PE) or the neutral conductor (N) of the primary energy transmission can also be used as the ground wire, or the ground wire 222 can also be through the protective conductor (PE) or the neutral conductor (N) of the primary energy transmission be trained.
  • the signal line can include a power supply wire (not shown here).
  • a separate power supply can take place via a corresponding power supply device (not shown here) in the charging station 3.
  • the sensors 24 and the temperature sensor units 5 are communicatively connected to the 1-wire bus signal line 22 . Accordingly, the temperature values provided by the temperature sensor units 5 and the sensors 24 in digital form can be transmitted via the signal line 22 or read out from the sensors 24 and/or temperature sensor units 5 via this line.
  • the temperature sensor units 5 are designed accordingly as digital temperature sensor units 5 .
  • each temperature sensor unit 5 provides its measured temperature value as a digital signal or in the form of digital data.
  • the temperature sensor units 5 can include an analog sensor, for example a thermocouple, a resistance thermometer, an NTC (Negative Temperature Coefficient Thermistor) and/or a positive temperature coefficient (PCT) Thermistor, with or without a downstream transducer .
  • the sensor is preferably coupled to an analog-to-digital converter or an alternative electronic element with a corresponding functional design, in order to convert the analog signal from the sensor into a digital signal.
  • Each temperature sensor unit 5 optionally includes an identifier, preferably a unique identifier, a so-called “unique identifier”, by means of which the respective temperature sensor unit 5 can preferably be uniquely identified.
  • the identifier can optionally but not be limited to an address specification.
  • the temperature value transmitted by the temperature sensor unit 5 can be identified at least as belonging to the charging current lines 20 by means of the identifier.
  • the temperature sensor units 5 preferably make the measured or ascertained temperature values available to the signal line together with their identifier or transmit a signal or, synonymously, a data packet which includes the identifier and the ascertained or measured temperature value.
  • the design of the charging cable 2 with the digital temperature sensor units 5 and their common digital signal line 22 allows the temperature values of all charging current lines 20 to be transmitted via a single signal line 22 .
  • the charging cable 2 can also include a memory module, not shown here, which is designed and set up to store cable-specific data and is integrated into the charging cable 2, for example into the vehicle-side plug 26, as shown in the optional embodiment in FIG.
  • the storage module can also be integrated in the cable harness 27, for example at the end on the charging station side, preferably if the charging cable 2 does not include a plug on the charging station side, and/or in the plug 26 on the charging station side.
  • the memory module can be communicatively connected to at least one of the lines of the cable harness 27, in this case preferably to the signal line 22 or to its wires 221, 222, in order to enable communication between the memory module and the charging station 3 via the connected line in addition to the signal transmission or data transmission.
  • the cable-specific data can include at least one of a length of charging cable 2 and/or a length of cable harness 27, a cable resistance, a specific cable resistance per specified unit of length, a specific line resistance of at least one of charging current lines 20, and a cross-sectional area of at least one of charging current lines 20.
  • This information is preferably based on a reference temperature TREF, which can be 20° C., for example.
  • the cable-specific data can include information about the type of cable, wherein the information can be at least one of information about the type of charging voltage, preferably alternating current or direct current, about a number of phases of the cable, a manufacturing location, a serial number, a manufacturer.
  • the memory chip can optionally be designed and set up to store the cable-specific data or at least part of it openly or encrypted and/or signed and/or to make it available for retrieval openly or encrypted and/or signed.
  • the signal line 22 can also be connected to at least one contact 28 in the vehicle-side plug 26, by means of which data or signal transmission can be provided between the charging station 3 and the electric vehicle 4.
  • the charging station 3 includes charging conductor contacts 31 connected to a power supply (not shown) for providing the primary energy, and therefore the charging current, which is connected to the charging current lines
  • the charging station 3 includes signal contacts 32, which are connected to the cores 221, 222 of the signal line 22 of the charging cable 2 for digital data transmission or signal transmission.
  • the charging station 3 also includes a computing device 33 for calculating losses occurring during the energy transfer to the traction battery in the charging cable 2 connected to the charging cable connection 30 using cable-specific data of the charging cable 2.
  • the computing device 33 is communicatively connected to the signal line 22 via the signal contacts 32 and can thus at least receive/read out the data/signals of the temperature sensor units 5 .
  • the charging station 3 also includes an energy meter 6 that communicates with the computing device 33 and is set up to measure the current delivered to the charging cable 2 at the charging contacts 31 and the voltage in the charging station 3 .
  • the computing device 33 is designed to calculate the power loss in the charging cable 2 using the cable resistance determined from the cable-specific data, the measured current values and/or voltage values, including the temperature values provided by the temperature sensor units 5 for temperature compensation, and also the calculated losses from the Subtract the charging cable 2 for the correct calculation of the electrical energy delivered at the charging plug 26 from the energy measured via the energy meter 6 .
  • the temperature compensation can take place, for example, by including formula (2) mentioned above.
  • the energy meter 6 or its functionality can be integrated into the computing device 33 .
  • Precisely one signal line 22 is preferably provided in the cable harness 27 and therefore in the charging cable 2 , which essentially provides the entire communication or signal transmission of the charging cable 2 as the central signal line 22 .
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • the charging system 1 essentially corresponds to that shown in FIG Applicant: Webasto SE
  • FIG. 5 schematically shows a sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • the charging system 1 essentially corresponds to that from FIG. 3, the differences from the embodiment according to FIG. 3 being set out below.
  • the charging current lines 20 for transmitting the primary energy are not shown in FIG.
  • the signal line 22 is connected to a digital computing unit 7 of the charging cable 2, which preferably includes or is formed by a so-called controller, particularly preferably a microcontroller (PC).
  • the arithmetic unit 7 is here optionally arranged in the connector 26 on the vehicle side. However, it can also be arranged entirely or partially in the cable harness 27 or entirely or partially in a plug on the charging station side.
  • the digital computing unit 7 is connected to the sensors 24 and communicates the data from the sensors 24 via the signal line 22 to the computing device 33 of the position station 3.
  • the sensors 24 can be embodied as analog or digital sensors 24, with the computing unit 7 being embodied in the former case is, converts the analog signals of the analog sensors 24 into digital signals before the computing unit 7 transmits them via the signal line 22 .
  • a temperature sensor unit 5 for measuring the temperature of one of the charging current lines 20 is connected directly to the signal line 22 .
  • a further temperature sensor unit 5 ′ is communicatively connected to the computing unit 7 .
  • the computing device 33 of the charging station 3 communicates with this temperature sensor unit 5 via the computing unit 7 of the charging cable 2.
  • a memory module 25 is optionally provided, which in the present case is optionally connected to the computing unit 7 .
  • the memory module 25 can also be communicatively coupled directly to the signal line 23 .
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • the charging system 1 essentially corresponds to that of Figure 5, whereby instead of the parasitic power supply of the components that are communicatively connected to the signal line 22, i.e. at least the temperature sensor units 5 and the computing unit 7 as well as the sensors 24, the supply of the aforementioned components at least partially separately via a separate secondary power line 29 analogous to Figure 4.
  • the separate secondary power line 29 is connected via a secondary power contact 34 to a secondary power supply 37 arranged in the charging station 3 .
  • the charging current lines 20 for transmitting the primary energy are not shown in FIG.
  • the power supply to the components of the charging cable 2 connected to the computing unit 7 can alternatively be provided by the secondary power line 29, as indicated by way of example for sensor 24, or via the computing unit 7, as indicated by way of example for sensors 24'.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • the charging system 1 essentially corresponds to that from FIG. 5, an analog temperature sensor being identified here by the reference number 50, which is designed and set up to measure the temperature of one of the charging current lines 20, here optionally the phase conductor L1 (not shown).
  • the analog temperature sensor 50 is connected to the computing unit 7 which converts the analog signals from the analog temperature sensor 50 into digital signals and makes them available via the signal line 22 .
  • the analog temperature sensor 50 and the computing unit 7 form a digital temperature sensor unit 5', which communicates measured temperature values in the form of digital signals to or via the signal line 22.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view through a charging system 1 for charging or discharging a traction battery of an electric vehicle 4 according to a further embodiment.
  • Applicant Webasto SE
  • the charging system 1 essentially corresponds to that of Figure 5, with a temperature sensor unit 5' comprising an elongated temperature sensor 50, which extends over a specified area of the cable harness 27 along a charging current line 22 and for measuring the temperature of one of the charging current lines 20, in this case optionally the Phase conductor L2 is formed and set up.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekabel (2), eine Ladestation (3) und ein Ladesystem (1) sowie ein Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation (3) an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, beispielsweise zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges (4), mittels eines mit der Ladestation (3) und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels (2), wobei während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel (2) auftretende Verluste mittels kabelspezifischer Daten unter Einbeziehung von im Ladekabel (2) ermittelten und übertragenen Temperaturwerte jeder der Ladestromleitungen (20) des Ladekabels (2) berechnet werden.

Description

Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladekabel, eine Ladestation und ein Ladesystem sowie ein Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, beispielsweise zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges.
Stand der Technik
Der Anteil von reinen Elektrofahrzeugen und Elektrohybridfahrzeugen, im Folgenden der Einfachheit halber als „Elektrofahrzeuge“ bezeichnet, wächst kontinuierlich an. Entsprechend wächst auch die Notwendigkeit, geeignete Ladesysteme für die Übertragung elektrischer Energie von einer Ladestation an eine wiederaufladbare Traktionsbatterie eines solchen Elektrofahrzeuges bereitzustellen. Neue Ladestationen und Ladekabel sind daher entsprechend Gegenstand der aktuellen Forschung und Entwicklung.
Zur Energieübertragung zum Aufladen muss das Elektrofahrzeug, genauer gesagt die Traktionsbatterie, mit der Ladestation verbunden werden. In der Regel geschieht dies durch Verwendung eines entsprechend ausgebildeten Ladekabels.
Hinsichtlich der zum Laden der Traktionsbatterie verwendeten Energiemenge und deren Ermittlung ist zwischen privaten Ladestationen und kommerziellen Ladestationen zu unterscheiden. Private Ladestationen sind in der Regel einem bestimmten Nutzer zugeordnet. Beispielsweise kann eine private Ladestation in einer privaten Garage eines Nutzers eines Elektrofahrzeugs angebracht sein. Die zum Laden der Traktionsbatterie des privaten Nutzers mit seiner privaten Ladestation verbrauchte Energie kann einfach dadurch ermittelt werden, dass zwischen Stromnetz und Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Ladestation ein entsprechendes Messgerät geschaltet wird, oder alternativ das bereits für den Haushalt des Nutzers vorliegende Messgerät verwendet wird.
Anders gestaltet es sich bei kommerziellen Ladestationen, bei welchen ein Betreiber der Ladestation Nutzern von Elektrofahrzeugen gegen Gebühr das Aufladen ihrer Elektrofahrzeuge an der Ladestation des Betreibers zur Verfügung stellt. Bei derartigen kommerziellen Ladeverfahren möchte der Nutzer des Elektrofahrzeugs, mithin der Kunde des Betreibers, nur für die Energiemenge bezahlen, welche auch tatsächlich zum Laden seines Fahrzeugs, insbesondere seiner Traktionsbatterie, verwendet wurde, ohne dass dabei Energieverluste, die beispielsweise innerhalb der Ladestation oder im Ladekabel entstehen, berechnet werden. Bei kleinen Ladeströmen mag es möglich sein, die im Ladekabel entstehenden Verluste zu vernachlässigen.
Bei größeren Strömen oder bei engen Toleranzen für die Ermittlung muss der entstehende Messfehler durch die Verluste in der Ladeleitung für die Energieberechnung jedoch beachtet werden.
Hierzu kann die seitens des Kunden zum Laden abgegriffene Energie am Entnahmepunkt gemessen werden. Dies geschieht in der Regel im fahrzeugseitigen Stecker des Ladekabels, mithin dem Ladestecker am Kabelende der Ladesäule, wenn das Kabel fest mit der Ladestation verbunden ist. Um die abgegebene Energie genau bestimmen zu können, ist entsprechend der Strom und die Spannung am Übergabepunkt zu ermitteln. Die Spannung ist hierbei am fahrzeugseitigen Steckverbinder beziehungsweise am fahrzeugseitigen Ende des Ladekabels zu ermitteln. Dies kann beispielsweise über eine sogenannte Vierdrahtmessung beziehungsweise Vierleitermessung erfolgen. Bei dieser Messung werden die Spannungen am fahrzeugseitigen Stecker beziehungsweise Kabelende erfasst, wobei die Anzahl der zu erfassenden Spannungen abhängig ist von der Art des Kabels und der damit einhergehenden Leistungsübertragung, etwa ob die Energie via Gleichstrom oder Wechselstrom übertragen wird und mit wie vielen Phasen. Alternativ kann die Spannung an den Kabelklemmen der Ladestation, mithin dem ladestationsseitigen Ende des Ladekabels, erfasst werden, wobei dann zur Ermittlung der durch das Elektrofahrzeug abgegriffenen Energie die Verluste im Ladekabel von der an der Ladestation mittels der Spannung an den Kabelklemmen und dem gemessenen Strom ermittelbaren Energie abzuziehen sind. Die Verluste im Kabel beziehungsweise die Kabelverluste können berechnet werden, wenn die hierfür relevanten Kabelparameter bekannt sind.
Zur Ermittlung der Spannung am fahrzeugseitigen Stecker des Ladekabels ist bei der Vierdrahtmessung jedoch im Ladekabel eine separate Sensleitungseinheit, welche sich in der Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Regel aus einem Aderpaar zusammensetzt, erforderlich. Beim Laden mittels Gleichstrom ist hierfür eine Sensleitungseinheit ausreichend. Wird zum Laden hingegen Wechselstrom verwendet, muss mindestens für jede Phase eine eigene Sensleitungseinheit bereitgestellt werden. Bei drei Phasen sind dies entsprechend drei Sensleitungseinheiten. Im Ladekabel müssten mithin sechs zusätzliche Adern beziehungsweise Drähte allein für die Messung vorgesehen werden. In derzeit gängigen handelsüblichen Ladekabeln sind derartige Sensleitungen in der Regel nicht vorgesehen. Entsprechend fehlt es auch an derartigen Anschlüssen in den Steckern des Ladekabels. Zudem steigt die Komplexität des Aufbaus des Ladekabels mit steigender Phasenanzahl, was sich unter anderem bei der Installation (mehr Leitungen sind anzuschließen) und den Kabelkosten (mehr Leitungen im Kabel) bemerkbar macht.
Eine weitere Möglichkeit, die Verluste im Ladekabel zu ermitteln, ist die Berechnung beziehungsweise Schätzung der Verluste über die hierzu erforderlichen Kabelparameter, insbesondere des Kabelwiderstandes, welcher sich wiederum aus der Länge der Leitung, dem spezifischen elektrischen Widerstand der Leitung und der Querschnittsfläche der Leiter ergibt. Die Kabelparameter müssen dann jedoch zwingend bekannt sein. Ferner muss der jeweiligen Ladestation ein eindeutig definiertes Kabel eindeutig und dauerhaft zugeordnet sein, da bei jedem Wechsel des Ladekabels auch die dem Ladekabel immanenten Kabel parameter andere sind.
Entsprechend ist es erforderlich, dass die Ladestation, beziehungsweise deren Energiemessgerät, zum Berechnen der Kabelverluste die Kabelparameter speichern muss. Entsprechend kann die Ladestation, beziehungsweise deren Energiemessgerät, dann mit keinem anderen Kabel verwendet werden, da dies die abrechnungsrelevanten Daten beeinflussen würde.
Bei Eingabe der Kabelparameter in die Ladestation während der Fertigung muss entsprechend sichergestellt werden, dass das definierte Kabel auch wirklich am Aufstellort der Ladestation verwendet wird. Oftmals geht dies mit behördlichen Vorgaben, insbesondere mit das Eichrecht betreffenden behördlichen Vorgaben, einher. Zudem führt die zwingende Einhaltung der Paarung von Ladekabel und Ladestation zu vertrieblichen und logistischer Herausforderungen, beispielsweise wenn der Betreiber der Ladestation und/oder der Kunde eine andere Kabellänge wünscht oder ein Versenden mit dem für die Ladestation definierten Kabel ein übermäßig großes Paketgewicht aufweist. Weiterhin führt eine derartige eindeutige Zuordnung von Ladekabel und Ladestation zu einem größeren vorzuhaltenden Lagerbestand des Herstellers. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Werden die Kabelparameter hingegen während der Installation am Aufstellert eingegeben, muss dies den gftmals verhandenen behördlichen Anfcrderungen des Eichrechts entsprechen. Sc kann behördlich gefcrdert sein, dass der Installateur speziell geschult und cder behördlich beglaubigt ist. Des Weiteren muss sichergestellt werden, dass die Einstellungen der Kabelparameter nicht unabsichtlich cder gar mit betrügerischer Absicht falsch eingestellt beziehungsweise geändert werden können.
Um zumindest einigen der vcrbeschriebenen Hürden Rechnung zu tragen, ist es bekannt, ein Ladekabel in Ferm eines „intelligenten Ladekabels“ auszubilden, welches entsprechend eine Recheneinrichtung zum Ermitteln beziehungsweise Errechnen der an das Elektrofahrzeug übertragenen Energiemenge und eine Kcmmunikaticnseinrichtung zum Übermitteln der ermittelten Energiemenge an eine Zentralsteuereinheit umfasst. Derartige Ladekabel sind beispielsweise aus der US 2020/231063 A1 cder der DE 102018201 698 A1 bekannt. Derartige Ladekabel weisen einen komplexen Aufbau auf und sind entsprechend aufwendig zu fertigen und teuer. Nicht nur ist in diesen intelligenten Ladekabeln die Recheneinrichtung vorzusehen, sondern zusätzlich ebenfalls die Kommunikationseinrichtung mit zusätzlichen separaten Kommunikationskanälen, beispielsweise zusätzlichen Leitungen, welche für die Kommunikation notwendig sind.
Die Kabelparameter, insbesondere die ohmschen Widerstände der zum Übertragen des Ladestromes beziehungsweise zur Energieübertragung von der Ladestation zur Traktionsbatterie verwendeten Ladestromleitungen im Kabel sind zudem temperaturabhängig. So ist für eine möglichst genaue Berechnung der Leitungsverluste die Temperatur des Kabels möglichst genau zu bestimmen, denn die Kabelparameter sind zumeist für eine bestimmte Temperatur vorgegeben, beispielsweise für 20° C.
Um temperaturabhängige Ungenauigkeiten beziehungsweise Abweichungen bei der Berechnung der Leitungsverluste zu minimieren, ist es aus der DE 102017221 298 A1 bekannt, den ohmschen Widerstand einer Leiterabschirmung einer Energieübertragungsleitung zu messen. Unter der Annahme, dass die Temperaturänderung der Leiterabschirmung gleich der Temperaturänderung der Ladestromkabel ist, werden die ermittelten Leistungsverluste mit einem zuvor festgelegten, festen Verhältnis zur Änderung des Widerstandes der Leiterabschirmung umgerechnet.
Darstellung der Erfindung Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ladekabel, eine verbesserte Ladestation, ein verbessertes Ladesystem und ein verbessertes Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Ladekabel zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Ladekabel zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend eine Mehrzahl von zum Übertragen des Ladestromes von der Ladestation zur Traktionsbatterie ausgebildeten und eingerichteten Ladestromleitungen.
Bei dem Ladekabel ist ferner jeder Ladestromleitung eine Temperatursensoreinheit zugeordnet ist, welche die Temperatur der zugeordneten Ladestromleitung ermittelt, wobei die Temperatursensoreinheiten mit einer Signalleitung zum Bereitstellen der durch die Temperatursensoreinheiten ermittelten Temperaturwerte an die Ladestation verbunden sind.
Unter „Ladestromleitungen“ werden hier die Leitungen verstanden, welche zur Übertragung des Ladestromes zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie von der Ladestation zur Traktionsbatterie ausgebildet und eingerichtet sind. Bei einer Wechselstrom-Ausführung umfassen die Ladestromleitungen entsprechend die Phasenleiter beziehungsweise synonym Außenleiter, beispielsweise die Phasenleiter L1 , L2, L3 bei Drei-Phasen-Wechselstrom-Ausführung. Bei einer Gleichstrom-Ausführung umfassen die Ladestromleitungen entsprechend die Leitungen „DC+“ und „DC-“.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Temperatur aller Ladestromleitungen direkt im Ladekabel bestimmt werden können. Entsprechend ist es möglich, den Einfluss der Temperatur auf die Leistungsverluste im Ladekabel besonders genau kompensieren zu können. Mit anderen Worten kann die Berechnung der Leistungsverluste aufgrund der Messung der Temperatur aller Ladestromleitungen unter Einbeziehung der Temperaturen aller Ladestromleitungen besonders Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 genau den tatsächlichen Leistungsverlusten angenähert werden. Dadurch kann der systematische Fehler verursacht durch eine Temperaturänderung der Leitung für eine Bestimmung der am fahrzeugseitigen Stecker des Kabels übertragenen Energiemessung besonders exakt herausgerechnet werden.
Durch die Minimierung des systematischen Fehlers aufgrund der Temperaturänderung des Ladekabels können behördliche Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich des Eichrechts oder anderer Messanforderungen, wie Abrechnungsgenauigkeits-Toleranzen besser eingehalten werden.
Die bevorzugt digitale Kommunikation zu den Temperatursensoreinheiten erfolgt zentral über die gemeinsame Signalleitung. Somit ist die Anzahl der möglichen Sensoren im Ladekabel, beinhaltend den Kabelstrang und etwaige Stecker nicht wie nachteilig im Stand der Technik der Fall durch eine mögliche maximale Anzahl von Signalleitungen im Ladekabel beschränkt.
Zusätzlich zu den bevorzugt digitalen Temperatursensoreinheiten können weitere Sensoren oder Speicher an die Signalleitung angeschlossen werden. Bei mehrphasigen Ladesystemen, insbesondere bei drei-phasigen Wechselstrom-Ladesystemen, können sonst nötige Signalleitungen für die Temperaturmessung an den Ladestromleiterkontakten, anders ausgedrückt den Power- Kontakten, eingespart werden. Dadurch kann die Anzahl von Signalkabeln minimiert werden und so Kosten eingespart, die Kabeldicke verringert und entsprechend ein kleinerer möglicher zulässiger Biegeradius des Ladekabels realisiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist genau eine Signalleitung im Ladekabel vorgesehen.
Die Signalleitung ist bevorzugt zur Übertragung von digitalen Signalen eingerichtet und ausgebildet.
Die Signalleitung umfasst bevorzugt eine Datenader (DATA), über welche vorzugsweise digitale Daten übermittelt werden, und eine Erdungsader (GND). Die Signalleitung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Stromversorgung an angeschlossene Einheiten über die Datenader erfolgt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Signalleitung einem zweiadrigen 1-Wire BUS mit parasitärer Spannungsversorgung.
Alternativ kann, anstelle eine Erdungsader vorzusehen, als Erdungsader auch der Schutzleiter (PE) oder der Neutralleiter (N) der Primärenergieübertragung des Ladekabels verwendet werden, Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 beziehungsweise kann die Erdungsader auch durch den Schutzleiter (PE) oder den Neutralleiter (N) der Primärenergieübertragung ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind die Temperatursensoreinheiten digitale Temperatursensoreinheiten. Mit anderen Worten stellt die Temperatursensoreinheit den gemessenen Temperaturwert als digitales Signal beziehungsweise in Form digitaler Daten bereit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Temperatursensoreinheit eingerichtet und ausgebildet, dass ihre digitalen Signale einen die Temperatursensoreinheit bevorzugt eindeutig identifizierenden Identifizierer und den Temperaturwert der der Temperatursensoreinheit zugeordneten Ladestromleitung und/oder einen Temperaturmittelwert der Ladeleitungen an einer vorgegebenen Stelle des Ladekabels umfassen. So kann der Temperaturwert bevorzugt eindeutig einer bestimmten Temperatursensoreinheit, einer bestimmten Stelle des Ladekabels und/oder einer bestimmten Ladestromleitung zugeordnet werden, beispielsweise dem Phasenleiter L1 , L2, oder L3 bei Drei-Phasen-Wechselstrom-Ausführung des Ladekabels, oder der Leitung DC- oder DC- bei Gleichstrom-Ausführung des Ladekabels. Durch den Identifizierer kann der übermittelte Temperaturwert als den Ladestromleitungen zugehörig zugeordnet werden. Ist der Identifizierer ein eindeutiger Identifizierer, kann der Temperaturwert - falls erforderlich - gar eindeutig einer bestimmten der Ladestromleitungen oder eindeutig einer bestimmten Stelle des Ladekabels zugeordnet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Signalleitung eine Datenbus-Leitung, bevorzugt ein Standard-Bus, ein proprietärer Bus oder ein 1-Wire-Bus.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Temperatursensoreinheiten derart den Ladestromleitungen zugeordnet, dass eine, bevorzugt jede, Temperatursensoreinheit jeweils genau einer Ladestromleitung zugeordnet ist, wobei die jeweilige Temperatursensoreinheit einzig die Temperatur der ihr zugeordneten Ladestromleitung ermittelt.
Alternativ oder zusätzlich sind die Temperatursensoreinheiten derart den Ladestromleitungen zugeordnet, dass Temperatursensoreinheiten beabstandet voneinander an verschiedenen Stellen des Ladekabels angeordnet sind und jede der beabstandet angeordneten Temperatursensoreinheiten jeweils eine mittlere Temperatur der Ladestromleitungen an der jeweiligen Stelle ermittelt. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Zur Ermittlung der mittleren Temperatur der Ladestromleitungen, bevorzugt aller Ladestromleitungen an der jeweiligen Stelle, ist die entsprechende Temperatursensoreinheit vorzugsweise im Wesentlichen mit gleichem Abstand zu den Ladestromleitungen, vorzugsweise mittig zwischen den Ladestromleitungen, angeordnet. Aufgrund der thermischen Kopplung der Ladestromleitungen im Kabelstrang bzw. im Ladekabel kann die mittlere Temperatur, mit anderen Worten ein Mittelwert der Temperaturen der einzelnen Ladestromleitungen, an der jeweiligen Stelle ermittelt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zum Speichern kabelspezifischer Daten ausgebildeter und eingerichteter Speicherbaustein, vorzugsweise ein EEPROM, im Ladekabel vorgesehen, welcher bevorzugt mit der Signalleitung kommunikativ verbunden ist, wobei die kabelspezifischen Daten bevorzugt zumindest eines aus einer Länge des Ladekabels und/oder einer Länge des Kabelstranges, einem Kabelwiderstand, bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur TREF, einem spezifischen Kabelwiderstand pro vorgegebener Längeneinheit, bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur TREF, einem spezifischen Leitungswiderstand zumindest einer der Ladestromleitungen, bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur TREF, einer Querschnittsfläche zumindest einer der Ladestromleitungen, und/oder einer Information über die Art des Kabels umfasst, wobei die Information zumindest eines aus einer Information über die Ladespannungsart, bevorzugt Wechselstrom oder Gleichstrom, über eine Anzahl der Phasen des Kabels, einem Fertigungsstandort, einer Seriennummer, und einem Hersteller umfasst. So kann sichergestellt werden, dass die korrekten Daten für die Berechnung der Leitungsverluste im Kabel während des Ladens der Traktionsbatterie mittels des Kabels verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Recheneinheit im Ladekabel, vorzugsweise zumindest teilweise in einem fahrzeugseitigen Stecker des Ladekabels, angeordnet, wobei die Recheneinheit bevorzugt mit der Signalleitung verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Recheneinheit mit zumindest einer Temperatursensoreinheit verbunden und/oder bildet zusammen mit einem Temperatursensor, bevorzugt einem analogen Temperatursensor, eine Temperatursensoreinheit aus.
Zum Entladen der Batterie erfolgt eine Energieübertragung von der Batterie zur Ladestation, anders ausgedrückt wird der Batterie Energie in Richtung der Ladestation in an sich bekannter Weise entnommen. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Ladestation zur Übertragung eines Ladestromes an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Ladestation zur Übertragung eines Ladestromes an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend zumindest einen Ladekabelanschluss zum Anschließen eines Ladekabels mit zumindest einem Leiterkontakt zum Kontaktieren einer zur Ladestromübertragung eingerichteten Ladestromleitung des Ladekabels und zumindest einem Signalkontakt zur Kontaktierung einer zur Signalübertragung eingerichteten und ausgebildeten Signalleitung des Ladekabels, und ferner umfassend eine mit dem zumindest einen Signalkontakt verbundenen Rechenvorrichtung zum Berechnen von während der Ladestromübertragung an die Traktionsbatterie im an dem Ladekabelanschluss angeschossenen Ladekabel auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten.
Die Ladestation ist ferner derart bereitgestellt, dass die Rechenvorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, die Verluste im Ladekabel unter Einbeziehung von via der Signalleitung des Ladekabels bereitgestellten Temperaturwerten der Ladestromleitungen des Ladekabels zur Temperaturkompensation zu berechnen.
Durch die Ladestation können die hinsichtlich des Ladekabels beschriebenen Vorteile und Wirkungen in analoger Weise erzielt werden. Entsprechend ist die hinsichtlich des Ladekabels oben dargelegte Beschreibung ebenso für die Ladestation einschlägig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rechenvorrichtung eingerichtet und ausgebildet, die Temperaturwerte von der Signalleitung in Form von digitalen Signalen zu erhalten, wobei die digitalen Signale bevorzugt zumindest einen eine Temperatursensoreinheit des Ladekabels eindeutig identifizierenden Identifizierer und einen Temperaturwert eines der Temperatursensoreinheit zugeordneten Ladestromleitung umfassen.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Ladesystem zur Übertragung elektrischer Energie von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 mittels eines mit der Ladestation und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels mit den Merkmalen des Anspruchs 10, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Ladesystem zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mittels eines mit der Ladestation und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels vorgeschlagen. Das Ladesystem umfasst ein Ladekabel gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen und/oder eine Ladestation gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen.
Dadurch, dass das Ladesystem ein Ladekabel gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen und/oder eine Ladestation gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen umfasst, können die diesbezüglich vorgebrachten Vorteile und Wirkungen auch durch das Ladesystem erzielt werden.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mittels eines mit der Ladestation und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen von elektrischer Energie via der Ladestation. Leiten der elektrischen Energie von der Ladestation zur Traktionsbatterie via eines mit der Ladestation und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels. Berechnen von während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten.
Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln der Temperatur jeder zur Übertragung des Ladestromes von der Ladestation an die Traktionsbatterie eingerichteten und ausgebildeten Ladestromleitung des Ladekabels durch jeweils einer Ladestromleitung zugeordneten Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Temperatursensoreinheiten, das Übertragen der ermittelten Temperaturwerte via einer mit den Temperatursensoreinheiten verbundenen Signalleitung des Ladekabels an die Ladestation, und das Berechnen der während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel auftretenden Verluste unter Einbeziehung der im Ladekabel ermittelten und übertragenen Temperaturwerte jeder der Ladestromleitungen zur Temperaturkompensation.
Durch das Verfahren können die hinsichtlich des Ladekabels und der Ladestation beschriebenen Vorteile und Wirkungen in analoger Weise erzielt werden.
Beim Entladen des Ladekabels wird unter der „Bereitstellung der elektrischen Energie“ das Bereitstellen einer Energieentnahme verstanden. Entsprechend ist der Ladestrom betrachtet in Richtung der Traktionsbatterie ein negativer Ladestrom.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine Seitenansicht eines Ladesystems zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs;
Figur 2 schematisch eine Seitenansicht eines Ladekabels des Ladesystems aus Figur 1 ;
Figur 3 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einerweiteren Ausführungsform;
Figur 4 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einerweiteren Ausführungsform;
Figur 5 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einerweiteren Ausführungsform;
Figur 6 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einerweiteren Ausführungsform;
Figur 7 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform; und Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Figur 8 schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie gemäß einerweiteren Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Ladesystems 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie (nicht gezeigt) eines Elektrofahrzeugs 4. Das Ladesystem 1 umfasst eine vorliegend optional an einer Wand montierte Ladestation 3, welche über ein an die Ladestation 3 gestecktes beziehungsweise angebrachtes Ladekabel 2 mit dem Elektrofahrzeug 4 verbunden ist, indem ein fahrzeugseitiger Stecker 26 des Ladekabels 2 in eine korrespondierend zum Stecker 26 ausgebildete Ladebuchse 40 des Elektrofahrzeugs 4 gesteckt ist. Der Stecker 26 und die Ladebuchse 40 können im Wesentlichen entsprechend eines Steckertyps nach IEC 62196 Typ 2, Typ 1 oder Typ 3, oder gemäß CHAdeMo-System ausgebildet sein, sie sind aber nicht darauf beschränkt.
Die Ladestation 3 ist vorliegend eingerichtet zum Betrieb mit kommerziellen Zwecken, mithin als kommerzielle Ladestation 3 ausgebildet, bei welchen ein Betreiber Nutzern von Elektrofahrzeugen 4 gegen Gebühr das Aufladen ihrer Elektrofahrzeuge 4 an der Ladestation 3 zur Verfügung stellt. Entsprechend sind die im Ladekabel 2 während des Ladens der Traktionsbatterie auftretenden Energieverluste zu ermitteln. Vorliegend ist die Ladestation 3 ausgebildet und eingerichtet, die während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel 2 auftretenden Verluste mittels kabelspezifischer Daten zu berechnen, vorliegend durch das Produkt aus dem Quadrat des durch das Ladekabel 2 fließenden Stromes und dem Kabelwiderstand des Ladekabels 2. Während der an das Ladekabel 2 abgegebene Strom und die Spannung zur Energieberechnung in der Ladestation 3 gemessen oder ermittelt werden können, wird die im Ladekabel 2 entstehende Verlustleistung überden aus den kabelspezifischen Daten ermittelten Ka be Iw id erstand basierend auf dem Widerstand der Ladestromleitungen, mithin der Powerleitungen, und den gemessenen Stromwerten ermittelt. Hierzu können die Daten den Kabelwiderstand direkt beinhalten, oder sie umfassen Parameter, aus welchen sich der Kabelwiderstand berechnen lässt, wie etwa einen spezifischen Leitungswiderstand, einen Leitungsquerschnitt und eine Leitungslänge. Die Verluste Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 aus dem Ladekabel 2 können für die korrekte Berechnung der am fahrzeugseitigen Ladestecker 26 abgegebenen elektrischen Energie von der gemessenen Energie, ermittelt in der Ladestation 3, abgezogen werden.
Beispielsweise können die kabelspezifischen Daten einen spezifischen Leitungswiderstand der Ladestromleitungen umfassen, welcher als Referenzwert bezogen auf eine zugeordnete Temperatur TREF der Ladestromleitungen angegeben ist. Der Leitungswiderstand kann als nicht beschränkendes Beispiel gemäß einer bevorzugten Ausführung mittels folgender Relation berechnet werden:
Rwire = L * — (1)
Hierbei entspricht „Rwire“ dem Leitungswiderstand, „cp“ ist der spezifische elektrische Widerstand der Leitung in [Ohm*mm2/m], „L“ die Länge der Leitung, und „A“ die Querschnittsfläche der Leitung.
Wie oben beschrieben, ist der Leitungswiderstand der Ladestromleitungen temperaturabhängig. Er kann als nicht beschränkendes Beispiel gemäß einer bevorzugten Ausführung mittels folgender Relation berechnet werden:
Figure imgf000015_0001
Hierbei entspricht „Rwire(T)“ dem Widerstandswert der Leitung bei einer bestimmten Temperatur T, „RwireREF“ dem Wderstandswert bei einer vorgegebenen Referenztemperatur TREF, beispielsweise 20° C, und entsprechend „CPREF“ dem spezifischen Wderstand bei der Referenztemperatur TREF, „a“ dem Temperaturkoeffizienten des Leitungsmaterials (beispielsweise von Kupfer). Die Referenzwerte RwireREF und/oder CPREF sowie der Temperaturkoeffizient a können in den Kabelparametern enthalten sein und/oder der Ladestation 3 beziehungsweise deren Rechenvorrichtung (hier nicht gezeigt) übermittelt oder über ein optional vorgesehenes Interface händisch eingegeben werden.
Durch die obenstehende Temperaturkompensation ist es möglich, die Berechnung der Ladeenergie und der Leitungsverluste besonders genau zu gestalten, so dass auch strenge Regelungen aus dem Eichrecht eingehalten werden können.
Entsprechend ist es erforderlich, die Temperaturen T der Ladestromleitungen im Kabel 2 zu kennen. Hierzu sind im Ladekabel 2 Temperatursensoreinheiten zum Ermitteln der Temperaturen T Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 der Ladestromleitungen vorgesehen, wie in Hinblick auf die folgenden Figuren im Detail beschrieben. Die Temperatursensoreinheiten kommunizieren hierzu mit der in der Ladestation 3 angeordneten Rechenvorrichtung (hier nicht gezeigt) zum Berechnen von während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im an dem Ladekabelanschluss (30) angeschossenen Ladekabel (2) auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten und der seitens der Temperatursensoreinheiten ermittelten Temperaturwerte der Ladestromleitungen, sowohl beim Laden der Traktionsbatterie als auch beim Entladen der Traktionsbatterie.
Figur 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Ladekabels 2 des Ladesystems aus Figur 1.
Das Ladekabel 2 ist zur Übertragung elektrischer Energie von einer Ladestation 3 an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 4 ausgebildet. Das Ladekabel 2 umfasst einen Kabelstrang 27, welcher eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Leitungen (hier nicht gezeigt) umfasst. An den Enden des Kabelstranges 27 ist jeweils ein Stecker 26 ausgebildet. Die Leitungen sind in den Steckern 26 entsprechend ihrer Funktionalität mit in den Steckern 26 hierzu vorgesehenen Kontakten 28 verbunden, wobei die Stecker 26 unterschiedlich ausgebildet sind. Von den Kontakten 28 sind in Figur 2 lediglich einige beispielhaft dargestellt. Der in Figur 2 links dargestellte Stecker 26 entspricht einem ladestationsseitigen Stecker 26, der im Figur 2 rechts abgebildete Stecker 26 einem fahrzeugseitigen Stecker 26. Beide Stecker 26 umfassen jeweils eine Mehrzahl von Leiterkontakten 21 , welche mit einer entsprechenden Mehrzahl von Leitungen zur Energieübertragung des Ladekabels 2 verbunden sind. Gemäß dieser Ausführung ist das Ladekabel 2 optional als Drei-Phasen-Wechselstrom-Ladekabel 2 für 400 V ausgebildet und umfasst entsprechend einen Leiterkontakt 21 pro Phasenleiter, den sogenannten Außenleitern (L1 , L2, L3), einen Leiterkontakt 21 für den Neutralleiter (N) und einen Leiterkontakt 21 für die Erdung beziehungsweise den Schutzkontakt (PE).
Alternativ kann das ladestationsseitige Ende des Ladekabels, anstelle einen Stecker 26 wie abgebildet zu umfassen, ausgebildet sein, dass ladestationsseitig die Leitungen des Ladekabels 2 direkt mit der Ladestation 3 verbindbar ist, bevorzugt mit einer Schraub- oder Klemmverbindung, und/oder mit einem trennbaren oder untrennbaren Steckverbinder.
Entsprechend kann verhindert werden, dass ein Kunde das Ladekabel 2 selbst abnehmen kann. Dies kann etwa aufgrund behördlicher Vorgaben zu verhindern sein. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Das Ladekabel 2 umfasst optional einen Speicherbaustein 25, der zum Speichern kabelspezifischer Daten ausgebildet und eingerichtet ist und in das Ladekabel 2 integriert ist, vorliegend optional in den fahrzeugseitigen Stecker 26 integriert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicherbaustein 25 auch im Kabelstrang 27, beispielsweise am ladestationsseitigen Ende, bevorzugt, wenn das Ladekabel 2 ladestationsseitig keinen Stecker umfasst, und/oder im ladestationsseitigen Stecker 26 integriert sein.
Die kabelspezifischen Daten können zumindest eines aus einer Länge des Ladekabels und/oder einer Länge des Kabelstranges, einem Kabelwiderstand, einem spezifischen Kabelwiderstand pro vorgegebener Längeneinheit, einem spezifischen Leitungswiderstand zumindest einer der Leitungen, einer Querschnittsfläche zumindest einer der Leitungen umfassen. Die vorgenannten Werte sind hierbei bevorzugt Referenzwerte bezogen auf eine vorgegebene Referenztemperatur, beispielsweise 20° C.
Ferner können die kabelspezifischen Daten eine Information über die Art des Kabels umfassen, wobei die Information zumindest eines aus einer Information über die Ladespannungsart, bevorzugt Wechselstrom oder Gleichstrom, über eine Anzahl der Phasen des Kabels, einem Fertigungsstandort, einer Seriennummer, einem Hersteller sein kann.
Der Speicherbaustein 25 kann optional ausgebildet und eingerichtet sein, die kabelspezifischen Daten offen oder verschlüsselt und/oder signiert zu speichern und/oder offen oder verschlüsselt und/oder signiert abrufbar bereitzustellen.
Figur 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform.
Eine Ladestation 3 ist über einen Ladekabelanschluss 30, welcher vorliegend über nur angedeutete, als Anschlussklemmen ausgebildete Kontakte 31 , 32 ausgebildet ist, mit dem Ladekabel 2 verbunden.
Das Ladekabel 2 ist zur Übertragung von elektrischer Energie von der Ladestation 3 an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs 4 (siehe Figur 1) ausgebildet. Das Ladekabel 2 umfasst einen Kabelstrang 27, weicher eine Mehrzahl von parallel verlaufenden Leitungen (20, 22) umfasst. Am fahrzeugseitigen Ende des Kabelstranges 27 ist ein Stecker 26 zum Verbinden mit der Ladebuchse 40 des Elektrofahrzeugs 4 (siehe Figur 1) ausgebildet. Die Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Leitungen sind im Stecker 26 entsprechend ihrer Funktionalität mit im Stecker 26 hierzu vorgesehenen Kontakten 28 verbunden. Von den Kontakten 28 sind in Figur 3 lediglich einige beispielhaft dargestellt. Der in Figur 3 rechts abgebildete, fahrzeugseitige Stecker 26 umfasst unter anderem eine Mehrzahl von Leiterkontakten 21 , welche mit einer entsprechenden Mehrzahl von Ladestromleitungen 20 zur Energieübertragung 20 des Ladekabels 2, den sogenannten Powerleitungen, welche sich entlang des Ladestranges 27 ziehen, verbunden sind. Gemäß dieser Ausführung ist das Ladekabel 2 optional als Drei-Phasen-Wechselstrom-Ladekabel 2 für 400 V ausgebildet und umfasst entsprechend drei Phasenleiter 20 beziehungsweise synonym hierzu Außenleiter (L1 , L2, L3) sowie einen Leiterkontakt 21 pro Phasenleiter 20, welche hier nur schematisch teilweise angedeutet sind, zudem einen Leiterkontakt 21 für den Neutralleiter (N) und einen Leiterkontakt 21 für die Erdung beziehungsweise den Schutzkontakt (PE), wobei die beiden letztgenannten Leitungen (N, PE) aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt sind.
Alternativ kann das Ladekabel 2 auch als Zwei-Phasen-Wechselstrom-Ladekabel oder als Ein- Phasen-Wechselstrom-Ladekabel ausgebildet sein.
Ferner kann das Ladekabel 2 auch als Gleichstrom-Ladekabel ausgebildet sein. Dann entsprechen die Ladestromleitungen 20 den Leitungen „DC+“ und „DC-“, über welche der Gleichstrom durch das Kabel geleitet wird.
Das ladestationsseitige Ende des Ladekabels 2 ist, anstelle fahrzeugseitig einen Stecker 26 wie in Figur 2 gezeigt zu umfassen, ausgebildet, dass ladestationsseitig die Leitungen 20, 22 des Ladekabels 2 direkt mit der Ladestation 3 verbunden werden, vorliegend mit Schraub- oder Klemmverbindungen, wobei alternativ auch eine Verbindung beispielsweise mit einem trennbaren oder untrennbaren Steckverbinder möglich ist.
Dadurch kann entsprechend verhindert werden, dass ein Kunde das Ladekabel 2 selbst abnehmen kann. Dies kann etwa aufgrund behördlicher Vorgaben zu verhindern sein. Das Ladekabel 2 weist ferner eine Mehrzahl von Sensoren 24 im fahrzeugseitigen Stecker 26 auf, welche zur Temperaturmessung der Leiterkontakte 21 der Ladestromleitungen 20 ausgebildet sind. Bei einer Überschreitung der gemessenen Temperatur der Leiterkontakte 21 über einen vorgegebenen Grenzwert kann die Ladestation ausgebildet sein, den Ladestrom zu reduzieren oder die Primärenergieübertragung via der Ladestromleitungen 20 gar zu unterbrechen. Vorzugsweise ist die Reaktion der Ladestation ausgebildet entsprechend einer Vorgabe, beispielsweise einer Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Vorgabe einer Behörde oder eines Standarddokuments, beispielsweise gemäß E DIN EN 61851-23 :2018-03 oder VDE0122-2-3.
Im Kabelstrang 27 sind zudem eine Mehrzahl von Temperatursensoreinheiten 5 angeordnet, wobei jeweils eine Temperatursensoreinheit 5 jeweils einer der Ladestromleitungen 20, mithin jeweils einem Phasenleiter beziehungsweise Außenleiter (L1 , L2, L3), zugeordnet ist und die Temperatur der jeweils zugeordneten Ladestromleitung 20 ermittelt.
In der alternativen Ausführung des Ladekabels 2 als Gleichstrom-Ladekabel ist entsprechend eine Temperatursensoreinheit 5 für die Leitung „DC+“ und eine Temperatursensoreinheit 5 für die Leitung „DC-“ vorzusehen.
Alternativ oder zusätzlich kann an verschiedenen Stellen des Ladekabels 2 jeweils eine Temperatursensoreinheit 5 ausgebildet sein, eine mittlere Temperatur der Ladestromleitungen 20 an der jeweiligen Stelle zu ermitteln. Vorzugsweise ist jeweils eine zum Ermitteln der mittleren Temperatur der Ladestromleitungen 20 ausgebildete Temperatursensoreinheit 5 an beiden Enden des Ladekabels 2, vorzugweise - sofern vorhanden - in den Steckern 26 des Ladekabels 2, integriert.
Das Ladekabel 2 umfasst ferner eine Signalleitung 22, welche zur digitalen Kommunikation, mithin zur Übertragung von digitalen Daten, eingerichtet und ausgebildet ist. Vorliegend ist die Signalleitung 22 als 1-Wire BUS ausgebildet. Die digitale Signalleitung 22 umfasst eine Datenader 221 (DATA), über welche digitale Daten übermittelt werden, und zudem eine Erdungsader 222 (GND). Die 1-Wire BUS Signalleitung 22 ist vorliegend ausgebildet, dass die Stromversorgung an angeschlossene Einheiten über die Datenader 221 erfolgt. Mit anderen Worten entspricht die Signalleitung 22 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform einem zweiadrigen 1-Wire BUS mit parasitärer Spannungsversorgung.
Anstelle die Erdungsader 222 vorzusehen, kann als Erdungsader auch der Schutzleiter (PE) oder der Neutralleiter (N) der Primärenergieübertragung (nicht gezeigt) verwendet werden, beziehungsweise kann die Erdungsader 222 auch durch den Schutzleiter (PE) oder den Neutralleiter (N) der Primärenergieübertragung ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Signalleitung eine Stromversorgungsader (hier nicht gezeigt) umfassen. Weiterhin zusätzlich oder alternativ kann eine separate Stromversorgung über eine entsprechende Stromversorgungsvorrichtung (hier nicht gezeigt) in der Ladestation 3 erfolgen, Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 welche beispielsweise eine Spannung von 3 V oder 5 V bereitstellen kann, wobei dann zumindest eine Leitung zur Stromversorgung (hier nicht gezeigt) im Ladekabel 2 angeordnet ist.
Die Sensoren 24 sowie die Temperatursensoreinheiten 5 sind mit der 1-Wire-Bus-Signalleitung 22 kommunikativ verbunden. Entsprechend können die seitens der Temperatursensoreinheiten 5 und der Sensoren 24 in digitaler Form bereitgestellten Temperaturwerte via der Signalleitung 22 übermittelt beziehungsweise via dieser aus den Sensoren 24 und/oder Temperatursensoreinheiten 5 ausgelesen werden.
Die Temperatursensoreinheiten 5 sind entsprechend als digitale Temperatursensoreinheiten 5 ausgebildet. Mit anderen Worten stellt jede Temperatursensoreinheit 5 ihren gemessenen Temperaturwert als digitales Signal beziehungsweise in Form digitaler Daten bereit.
Die Temperatursensoreinheiten 5 können einen analogen Messfühler umfassen, beispielsweise ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer, einen Heißleiter (NTC-„Negative Temperature Coefficient Thermistor“) und/oder einen Kaltleiter (PCT-„ Positive Temperature Coefficient Thermistor“), mit oder ohne einem nachgeschalteten Messwertumformer. Der Messfühler ist bevorzugt mit einem Analog-Digital-Wandler oder einem funktional entsprechend ausgebildeten alternativen Elektronik-Element gekoppelt, um das analoge Signal des Messfühlers in ein digitales Signal umzuwandeln.
Jede Temperatursensoreinheit 5 umfasst optional einen Identifizierer, bevorzugt einen eindeutigen Identifizierer, einen sogenannten „unique identifier“, mittels welchem die jeweilige Temperatursensoreinheit 5 bevorzugt eindeutig identifizierbar ist. Der Identifizierer kann optional aber nicht limitierend eine Adressenangabe sein. Durch den Identifizierer kann der durch die Temperatursensoreinheit 5 übermittelte Temperaturwert zumindest als zu den Ladestromleitungen 20 zugehörig identifiziert werden.
Die Temperatursensoreinheiten 5 stellen bevorzugt die gemessenen beziehungsweise ermittelten Temperaturwerte zusammen mit ihrem Identifizierer an die Signalleitung zur Verfügung beziehungsweise übermitteln ein Signal, beziehungsweise synonym ein Datenpaket, welches den Identifizierer und den ermittelten beziehungsweise gemessenen Temperaturwert umfasst.
Durch die Ausbildung des Ladekabels 2 mit den digitalen Temperatursensoreinheiten 5 und deren gemeinsame digitalen Signalleitung 22 (dem 1-Wire-BUS) können die Temperaturwerte aller Ladestromleitungen 20 über die eine einzige Signalleitung 22 übermittelt werden. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Das Ladekabel 2 kann ferner einen hier nicht gezeigten Speicherbaustein umfassen, der zum Speichern kabelspezifischer Daten ausgebildet und eingerichtet ist und in das Ladekabel 2 integriert ist, beispielsweise in den fahrzeugseitigen Stecker 26 integriert ist, wie in der optionalen Ausführung in Figur 5 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicherbaustein auch im Kabelstrang 27, beispielsweise am ladestationsseitigen Ende, bevorzugt, wenn das Ladekabel 2 ladestationsseitig keinen Stecker umfasst, und/oder im ladestationsseitigen Stecker 26 integriert sein.
Der Speicherbaustein kann mit mindestens einer der Leitungen des Kabelstranges 27 kommunikativ verbunden werden, vorliegend bevorzugt mit der Signalleitung 22 beziehungsweise mit deren Adern 221 , 222, um über die verbundene Leitung zusätzlich zur Signalübertragung beziehungsweise Datenübertragung eine Kommunikation zwischen Speicherbaustein und Ladestation 3 zu ermöglichen.
Die kabelspezifischen Daten können zumindest eines aus einer Länge des Ladekabels 2 und/oder einer Länge des Kabelstranges 27, einem Kabelwiderstand, einem spezifischen Kabelwiderstand pro vorgegebener Längeneinheit, einem spezifischen Leitungswiderstand zumindest einer der Ladestromleitungen 20, und einer Querschnittsfläche zumindest einer der Ladestromleitungen 20 umfassen. Diese Angaben sind bevorzugt auf eine Referenztemperatur TREF bezogen, welche beispielsweise 20° C sein kann.
Ferner können die kabelspezifischen Daten eine Information über die Art des Kabels umfassen, wobei die Information zumindest eines aus einer Information über die Ladespannungsart, bevorzugt Wechselstrom oder Gleichstrom, über eine Anzahl der Phasen des Kabels, einem Fertigungsstandort, einer Seriennummer, einem Hersteller sein kann.
Der Speicherbaustein kann optional ausgebildet und eingerichtet sein, die kabelspezifischen Daten oder zumindest einen Teil davon, offen oder verschlüsselt und/oder signiert zu speichern und/oder offen oder verschlüsselt und/oder signiert abrufbar bereitzustellen.
Die Signalleitung 22 kann ferner mit zumindest einem Kontakt 28 im fahrzeugseitigen Stecker 26 verbunden sein, mittels welchem eine Daten- beziehungsweise Signalübertragung zwischen Ladestation 3 und Elektrofahrzeug 4 bereitgestellt werden kann.
Die Ladestation 3 umfasst mit einem Stromnetz (nicht gezeigt) verbundene Ladeleiterkontakte 31 zur Bereitstellung der Primärenergie, mithin des Ladestromes, welche mit den Ladestromleitungen Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
20 zur Energieübertragung beziehungsweise Übertragung des Ladestromes des Ladekabels 2 verbunden sind. Ferner umfasst die Ladestation 3 Signalkontakte 32, die mit den Adern 221 , 222 der Signalleitung 22 des Ladekabels 2 zur digitalen Datenübertragung beziehungsweise Signalübertragung verbunden sind.
Die Ladestation 3 umfasst ferner eine Rechenvorrichtung 33 zum Berechnen von während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im an dem Ladekabelanschluss 30 angeschossenen Ladekabel 2 auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten des Ladekabels 2.
Die Rechenvorrichtung 33 ist mit der Signalleitung 22 kommunikativ über die Signalkontakte 32 verbunden und kann so zumindest die Daten/Signale der Temperatursensoreinheiten 5 empfangen/auslesen.
Die Ladestation 3 umfasst zudem ein mit der Rechenvorrichtung 33 kommunizierendes Energiemessgerät 6, welches eingerichtet ist, den an den Ladekontakten 31 an das Ladekabel 2 abgegebenen Strom und die Spannung in der Ladestation 3 zu messen.
Die Rechenvorrichtung 33 ist ausgebildet, die Verlustleistung im Ladekabel 2 über den aus den kabelspezifischen Daten ermittelten Kabelwiderstand, den gemessenen Stromwerten und/oder Spannungswerten, unter Einbeziehung der durch die Temperatursensoreinheiten 5 bereitgestellten Temperaturwerte zur Temperaturkompensation zu berechnen, und ferner, die berechneten Verluste aus dem Ladekabel 2 für die korrekte Berechnung der am Ladestecker 26 abgegebenen elektrischen Energie von der via dem Energiemessgerät 6 gemessenen Energie abzuziehen. Die Temperaturkompensation kann beispielsweise unter Einbeziehung der weiter oben genannten Formel (2) erfolgen.
Alternativ kann das Energiemessgerät 6 beziehungsweise dessen Funktionalität in die Rechenvorrichtung 33 integriert sein.
Bevorzugt ist im Kabelstrang 27 und mithin im Ladekabel 2 genau eine Signalleitung 22 vorgesehen, welche als zentrale Signalleitung 22 im Wesentlichen die gesamte Kommunikation beziehungsweise Signalübertragung des Ladekabels 2 bereitstellt.
In Figur 4 ist schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform gezeigt. Das Ladesystem 1 entspricht im Wesentlichen jenem aus Figur 3, wobei hier anstelle der Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 parasitären Stromversorgung der mit der Signalleitung 22 kommunikativ verbundenen Komponenten, mithin zumindest der Temperatursensoreinheiten 5 sowie der Sensoren 24, via der Datenader 221 der Signalleitung 22 die Versorgung der vorgenannten Komponenten separat über eine separate Sekundärstromleitung 29 erfolgt. Hierzu ist die separate Sekundärstromleitung 29 über einen Sekundärstromkontakt 34 mit einer in der Ladestation 3 angeordneten Sekundärstromversorgung 37 verbunden. Der besseren Übersicht halber sind die Ladestromleitungen 20 zur Übertragung der Primärenergie in Figur 4 nicht gezeigt.
Figur 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform. Das Ladesystem 1 entspricht im Wesentlichen jenem aus Figur 3, wobei die Unterschiede zur Ausführung gemäß Figur 3 im Folgenden dargelegt sind. Der besseren Übersicht halber sind die Ladestromleitungen 20 zur Übertragung der Primärenergie in Figur 4 nicht gezeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Signalleitung 22 mit einer digitalen Recheneinheit 7 des Ladekabels 2 verbunden, welche vorzugsweise einen sogenannten Controller, besonders bevorzugt einen Microcontroller (pC), umfasst beziehungsweise durch diesen ausgebildet ist. Die Recheneinheit 7 ist hier optional im fahrzeugseitigen Stecker 26 angeordnet. Sie kann aber auch ganz oder teilweise im Kabelstrang 27 oder ganz oder teilweise in einem ladestationsseitigen Stecker angeordnet sein.
Die digitale Recheneinheit 7 ist mit den Sensoren 24 verbunden und kommuniziert die Daten der Sensoren 24 via der Signalleitung 22 an die Rechenvorrichtung 33 der Lagestation 3. Die Sensoren 24 können als analoge oder digitale Sensoren 24 ausgebildet sein, wobei in ersterem Falle die Recheneinheit 7 ausgebildet ist, die analogen Signale der analogen Sensoren 24 in digitale Signale umwandelt, bevor die Recheneinheit 7 sie über die Signalleitung 22 übermittelt.
Wie Figur 5 weiter zu entnehmen, ist eine Temperatursensoreinheit 5 zum Messen der Temperatur einer der Ladestromleitungen 20 direkt mit der Signalleitung 22 verbunden. Eine weitere Temperatursensoreinheit 5‘ ist mit der Recheneinheit 7 kommunikativ verbunden. Entsprechend kommuniziert die Rechenvorrichtung 33 der Ladestation 3 mit dieser Temperatursensoreinheit 5 über die Recheneinheit 7 des Ladekabels 2. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Optional ist ein Speicherbaustein 25 vorgesehen, welcher vorliegend optional mit der Recheneinheit 7 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Speicherbaustein 25 auch direkt an die Signalleitung 23 kommunikativ gekoppelt sein.
In Figur 6 ist schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform gezeigt. Das Ladesystem 1 entspricht im Wesentlichen jenem aus Figur 5, wobei hier anstelle der parasitären Stromversorgung der mit der Signalleitung 22 kommunikativ verbundenen Komponenten, mithin zumindest der Temperatursensoreinheiten 5 und der Recheneinheit 7 sowie der Sensoren 24, via der Datenader 221 der Signalleitung 22 die Versorgung der vorgenannten Komponenten zumindest teilweise separat über eine separate Sekundärstromleitung 29 analog zu Figur 4 erfolgt. Hierzu ist die separate Sekundärstromleitung 29 über einen Sekundärstromkontakt 34 mit einer in der Ladestation 3 angeordneten Sekundärstromversorgung 37 verbunden. Der besseren Übersicht halber sind die Ladestromleitungen 20 zur Übertragung der Primärenergie in Figur 6 nicht gezeigt.
Die Stromversorgung der an die Recheneinheit 7 angeschlossenen Komponenten des Ladekabels 2 kann alternativ durch die Sekundärstromleitung 29, wie etwa bei Sensor 24 beispielhaft angedeutet, oder über die Recheneinheit 7 erfolgen, wie bei den Sensoren 24‘ beispielhaft angedeutet.
In Figur 7 ist schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform gezeigt. Das Ladesystem 1 entspricht im Wesentlichen jenem aus Figur 5, wobei hier mit dem Bezugszeichen 50 ein analoger Temperatursensor gekennzeichnet ist, welcher zur Messung der Temperatur einer der Ladestromleitungen 20, vorliegend optional dem Phasenleiter L1 (nicht gezeigt) ausgebildet und eingerichtet ist. Der analoge Temperatursensor 50 ist mit der Recheneinheit 7 verbunden, welche die analogen Signale des analogen Temperatursensors 50 in digitale Signale umwandelt und diese via der Signalleitung 22 bereitstellt. Entsprechend bilden der analoge Temperatursensor 50 und die Recheneinheit 7 eine digitale Temperatursensoreinheit 5‘ aus, welche Temperaturmesswerte in Form von digitalen Signalen an die beziehungsweise über die Signalleitung 22 kommuniziert.
In Figur 8 ist schematisch eine Schnittansicht durch ein Ladesystem 1 zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges 4 gemäß einerweiteren Ausführungsform gezeigt. Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Das Ladesystem 1 entspricht im Wesentlichen jenem aus Figur 5, wobei hier eine Temperatursensoreinheit 5‘ einen länglichen Temperatursensor 50 umfasst, welcher sich über einen vorgegebenen Bereich des Kabelstrangs 27 entlang einer Ladestromleitung 22 erstreckt und zur Messung der Temperatur einer der Ladestromleitungen 20, vorliegend optional des Phasenleiters L2 ausgebildet und eingerichtet ist.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Bezuqszeichenliste
1 System
2 Ladekabel
20 Ladeleitung zur Energieübertragung 21 Ladeleiterkontakt
22 Signalleitung zur Signalübertragung
221 Datenleitung (DATA)
222 Erdung (GND)
23 Signalkontakt 24 Sensor
25 Speicherbaustein
26 Stecker
27 Kabelstrang
28 Kontakt 29 Sekundärstromleitung
3 Ladestation
30 Ladekabelanschluss
31 Stromleiterkontakt
32 Signalkontakt 33 Rechenvorrichtung
34 Sekundärstromkontakt
37 Sekundärstromversorgung
4 Elektrofahrzeug
40 Ladebuchse 5 Temperatursensoreinheit
50 Temperatursensor
6 Energiemessgerät
7 Recheneinheit

Claims

Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Ansprüche
1 . Ladekabel (2) zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation (3) an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (4), umfassend eine Mehrzahl von zum Übertragen des Ladestromes von der Ladestation (3) zur Traktionsbatterie ausgebildeten und eingerichteten Ladestromleitungen (20), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ladestromleitung (20) eine Temperatursensoreinheit (5) zugeordnet ist, welche die Temperatur der zugeordneten Ladestromleitung (20) ermittelt, wobei die Temperatursensoreinheiten (5) mit einer Signalleitung (22) zum Bereitstellen der durch die Temperatursensoreinheiten (5) ermittelten Temperaturwerte an die Ladestation verbunden sind.
2. Ladekabel (2) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Signalleitung (22) im Ladekabel (2) vorgesehen ist, und/oder dass die Signalleitung (22) zur Übertragung von digitalen Signalen eingerichtet und ausgebildet ist, und/oder die Temperatursensoreinheiten (5) digitale Temperatursensoreinheiten (5) sind.
3. Ladekabel (2) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheiten (5) eingerichtet und ausgebildet sind, dass ihre digitalen Signale einen die Temperatursensoreinheit (5) bevorzugt eindeutig identifizierenden Identifizierer und den Temperaturwert der der Temperatursensoreinheit (5) zugeordneten Ladestromleitung (20) umfassen.
4. Ladekabel (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (22) eine Datenbus-Leitung, bevorzugt ein Standard-Bus, ein proprietärer Bus oder ein 1-Wire-Bus, ist.
5. Ladekabel (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheiten (5) derart den Ladestromleitungen (20) zugeordnet sind, dass eine, bevorzugt jede, Temperatursensoreinheit (5) jeweils genau einer Ladestromleitung (20) zugeordnet ist, wobei die jeweilige Temperatursensoreinheit (5) einzig die Temperatur der ihr zugeordneten Ladestromleitung (20) ermittelt, und/oder Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022 derart, dass Temperatursensoreinheiten (5) beabstandet voneinander an verschiedenen Stellen des Ladekabels (2) angeordnet sind und jede der beabstandet angeordneten Temperatursensoreinheit (5) jeweils eine mittlere Temperatur der Ladestromleitungen (20) an der jeweiligen Stelle ermittelt.
6. Ladekabel (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Speichern kabelspezifischer Daten ausgebildeter und eingerichteter Speicherbaustein (25), vorzugsweise ein EEPROM, im Ladekabel (2) vorgesehen ist, welcher bevorzugt mit der Signalleitung (22) kommunikativ verbunden ist, wobei die kabelspezifischen Daten bevorzugt zumindest eines aus einer Länge des Ladekabels (2) und/oder einer Länge des Kabelstranges (27), einem Kabelwiderstand bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur (TREF), einem spezifischen Kabelwiderstand pro vorgegebener Längeneinheit bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur (TREF), einem spezifischen Leitungswiderstand zumindest einer der Ladestromleitungen (20) bevorzugt bezogen auf eine Referenztemperatur (TREF), einer Querschnittsfläche zumindest einer der Ladestromleitungen (20), und/oder einer Information über die Art des Kabels (2) umfasst, wobei die Information zumindest eines aus einer Information über die Ladespannungsart, bevorzugt Wechselstrom oder Gleichstrom, über eine Anzahl der Phasen des Kabels, einem Fertigungsstandort, einer Seriennummer, einem Hersteller umfasst.
7. Ladekabel (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit (7) im Ladekabel (2), vorzugsweise zumindest teilweise in einem fahrzeugseitigen Stecker (26) des Ladekabels (2) angeordnet ist, wobei die Recheneinheit (7) bevorzugt mit der Signalleitung (22) verbunden ist, und/oder die Recheneinheit (7) bevorzugt mit zumindest einer Temperatursensoreinheit (5) verbunden ist und/oder zusammen mit einem Temperatursensor (50), bevorzugt einem analogen Temperatursensor (50) eine Temperatursensoreinheit (5) ausbildet.
8. Ladestation (3) zur Übertragung eines Ladestromes an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (4), umfassend zumindest einen Ladekabelanschluss (30) zum Anschließen eines Ladekabels (2) mit zumindest einem Leiterkontakt (31) zum Kontaktieren einer zur Ladestromübertragung eingerichteten Ladestromleitung (20) des Ladekabels (2) und zumindest einem Signalkontakt (32) zur Kontaktierung einer zur Signalübertragung eingerichteten und ausgebildeten Signalleitung Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
(22) des Ladekabels (2), und ferner umfassend eine mit dem zumindest einen Signalkontakt (32) verbundenen Rechenvorrichtung (33) zum Berechnen von während der Ladestromübertragung an die Traktionsbatterie im an dem Ladekabelanschluss (30) angeschossenen Ladekabel (2) auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenvorrichtung (33) ausgebildet und eingerichtet ist, die Verluste im Ladekabel (2) unter Einbeziehung von via der Signalleitung (22) des Ladekabels (2) bereitgestellten Temperaturwerten der Ladestromleitungen (20) des Ladekabels (2) zu berechnen.
9. Ladestation (3) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenvorrichtung (33) eingerichtet und ausgebildet ist, die Temperaturwerte (T) von der Signalleitung in Form von digitalen Signalen zu erhalten, wobei die digitalen Signale zumindest einen eine Temperatursensoreinheit (5) des Ladekabels (2) eindeutig identifizierenden Identifizierer und einen Temperaturwert eines der Temperatursensoreinheit (5) zugeordneten Ladestromleitung (20) oder einen Temperaturmittelwert der Ladeleitungen (20) an einer vorgegebenen Stelle des Ladekabels (2) umfassen.
10. Ladesystem (1) zur Übertragung elektrischer Energie von einer Ladestation (3) an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (4), mittels eines mit der Ladestation (3) und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels (2), gekennzeichnet durch ein Ladekabel (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche und/oder eine Ladestation (3) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
11 . Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation (3) an eine Traktionsbatterie zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, bevorzugt zum Laden oder Entladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs (4), umfassend die Schritte des
Bereitstellens von elektrischer Energie via der Ladestation (3), Anmelder: Webasto SE Unser Zeichen: WBT25731PCT Titel: Ladekabel, Ladestation, Ladesystem und Verfahren zur Übertragung eines Ladestromes von einer Ladestation an eine Traktionsbatterie
Datum: 2. Juli 2022
Leitens der elektrischen Energie von der Ladestation zur T raktionsbatterie via eines mit der Ladestation und der Traktionsbatterie verbundenen Ladekabels (2), und
Berechnens von während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel (2) auftretenden Verlusten mittels kabelspezifischer Daten, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur jeder zur Übertragung des Ladestromes von der Ladestation an die Traktionsbatterie eingerichteten und ausgebildeten Ladestromleitung (20) des Ladekabels durch jeweils einer Ladestromleitung (20) zugeordneten Temperatursensoreinheiten (5) ermittelt wird, - die ermittelten Temperaturwerte via einer mit den Temperatursensoreinheiten (5) verbundenen Signalleitung (22) an die Ladestation (3) übertragen werden, und das Berechnen der während der Energieübertragung an die Traktionsbatterie im Ladekabel (2) auftretenden Verluste unter Einbeziehung der im Ladekabel (2) ermittelten und übertragenen Temperaturwerte jeder der Ladestromleitungen (20) erfolgt.
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