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DE102015005118A1 - Portables Ladegerät mit einer Wandlereinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs - Google Patents

Portables Ladegerät mit einer Wandlereinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs Download PDF

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DE102015005118A1
DE102015005118A1 DE102015005118.0A DE102015005118A DE102015005118A1 DE 102015005118 A1 DE102015005118 A1 DE 102015005118A1 DE 102015005118 A DE102015005118 A DE 102015005118A DE 102015005118 A1 DE102015005118 A1 DE 102015005118A1
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Germany
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charger
converter
charging
portable
electric vehicle
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Richard Randoll
Jens Schmenger
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Daimler AG
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein portables Ladegerät (10) mit einer Wandlereinrichtung (12) zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, wobei das Ladegerät (10) einen Eingang zum Koppeln des Ladegeräts (10) mit einer externen Energiequelle und einen Ausgang zum Koppeln des Ladegeräts (10) mit dem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug aufweist. Dabei stellt die Wandlereinrichtung (12) einen skalierbaren AC/DC Wandler (12) dar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein portables Ladegerät mit einer Wanderleinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die CN 201656533 U beschreibt ein gattungsgemäßes portables Ladegerät mit einem Wechselstromeingang und einem Gleichstromausgang. Weiterhin beschreibt die CN 201294392 U ein portables Ladegerät mit einer Batteriegruppe und einer Wandlereinrichtung. Dabei kann zunächst die Batterie über eine externe Stromquelle geladen werden und während der Fahrt kann die geladene Batterie dazu dienen, die Batterie eines Elektrofahrzeugs nachzuladen.
  • Zielsetzung beim Laden von Elektrofahrzeugen ist es grundsätzlich, ein möglichst schnelles Aufladen zu ermöglichen. Jedoch sind die bislang aus dem Stand der Technik bekannten portablen Ladegeräte zum einen wenig flexibel einsetzbar und zum anderen lassen sich durch diese keine sonderlich kurzen Ladezeiten erzielen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein portables Ladegerät zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs bereitzustellen, welches ein möglichst schnelles Laden und gleichzeitig einen flexiblen Einsatz ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein portables Ladegerät mit einer Wandlereinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße portable Ladegerät mit einer Wandlereinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs weist einen Eingang zum Koppeln des Ladegeräts mit einer externen Energiequelle und einen Ausgang zum Koppeln des Ladegeräts mit dem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug auf. Darüber hinaus stellt die Wandlereinrichtung einen skalierbaren AC/DC-Wandler dar. Die Ausbildung der Wandlereinrichtung als skalierbarer AC/DC-Wandler ermöglicht einen besonders flexiblen Einsatz des portablen Ladegeräts. Damit ist es nämlich möglich, jede bereitgestellte Eingangsgröße, zum Beispiel Spannung oder Strom, in jede gewünschte bzw. erforderliche Ausgangsgröße zu wandeln. Das Ladegerät kann somit vorteilhafterweise sowohl auf die Anforderungen der bereitgestellten Energiequelle als auch auf die Anforderungen eines jeweiligen Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs eingestellt werden, was den Ladevorgang optimiert. Insbesondere ist es damit auch möglich, jeden Steckertyp mit dem Eingang sowie auch mit dem Ausgang des Ladegeräts zu koppeln, was besonders flexible Einsatzmöglichkeiten bereitstellt. Zudem ist es vorteilhafterweise auch möglich, das Ladegerät auf sehr hohe Eingangsleistungen einzustellen, was ein möglichst schnelles Laden des Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs ermöglicht.
  • Bevorzugt ist das Ladegerät dazu ausgelegt, am Eingang eine Eingangsleistung bis mindestens 50 kW aufzunehmen. Da das Ladegerät für derart große Eingangsleistungen ausgelegt ist, ist es möglich, jedes beliebige Elektrofahrzeug an jeder Steckdose maximal schnell aufzuladen.
  • Um die Aufnahme möglichst hoher Eingangsleistungen zu ermöglichen, weist das Ladegerät bevorzugt einen Luftkühler auf. Damit kann sichergestellt werden, dass das Ladegerät nicht überhitzt. Zudem weist ein Luftkühler im Gegensatz zum Beispiel zu einem Wasserkühler ein sehr geringes Gewicht auf, so dass dadurch die Handhabung des portablen Ladegeräts nicht beeinträchtigt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der AC/DC-Wandler ein bidirektionaler AC/DC-Wandler. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, das Ladegerät auch zur Netzunterstützung oder zur lokalen Bereitstellung von elektrischer Leistung zu nutzen. Beispielsweise kann das Ladegerät nicht nur zum Laden des Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs genutzt werden, sondern auch für eine Inselstromversorgung aus der Fahrzeugbatterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Dazu kann das Ladegerät beispielsweise eine Schuku-Dose oder CEE-Dose aufweisen, um elektrische Verbraucher zur Stromversorgung aus der Fahrzeugbatterie anschließen zu können.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Ladegerät eine Netzwerkdose auf. Die Netzwerkdose kann vorteilhafterweise für die Kommunikation mit lokalen Stromerzeugern und Verbrauchern genutzt werden. Weiterhin kann das Ladegerät auch eine Mobilfunkschnittstelle und/oder einen GPS-Empfänger aufweisen. Die Mobilfunkschnittstelle und GPS können damit vorteilhafterweise für eine Kommunikation zum örtlichen Netzbetreiber genutzt werden, um einen Regelleistungs- und Kapazitätsmarkt zu bedienen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Ladegerät eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, einen Betrieb des Ladegeräts in Abhängigkeit von einem über eine Kommunikationsverbindung, insbesondere eine Telekommunikationsverbindung und/oder eine Netzwerkverbindung, empfangenen Befehl zu steuern. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, das Ladegerät aus Endgeräten, wie beispielsweise Smartphones, zum Beispiel per LAN oder Mobilfunkverbindung extern zu steuern. Diese Steuermöglichkeit kann beispielsweise dazu genutzt werden, den Ladevorgang zu sehen und/oder zu steuern, was den Bedienkomfort für den Benutzer deutlich erhöht.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines portablen Ladegeräts 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das portable Ladegerät 10 weist einen skalierbaren bidirektionalen AC/DC-Wandler 12 mit einer AC-Eingangsleistung von 3,5 kW bis mindestens 50 kW auf, der auf der DC-Seite eine DC-Ausgangsspannung von 300 V bis 800 V bereitstellen kann. Dadurch wird es ermöglicht, jeden Steckertyp mit dem AC/DC-Wandler 12 zu koppeln und jederzeit eine maximale Ladeleistung zur Verfügung zu stellen.
  • Zum Koppeln mit einer externen Energiequelle weist das Ladegerät 10, insbesondere der AC/DC-Wandler 12, einen AC-seitigen Eingang auf, mit welchem vielzählige verschiedene Anschlusseinrichtungen, insbesondere Stecker, an den AC/DC-Wandler 12 angeschlossen werden können. Dabei kann beispielsweise ein Schuko-Stecker 14a, ein 5-poliger 16 A CEE-Stecker 14b, ein 5-poliger 32 A CEE-Stecker 14c, ein 5-poliger 64 A CEE-Stecker 14d und/oder ein Typ 2 Stecker 14e für Wechselstrom an den AC/DC-Wandler 12 angeschlossen werden. Damit ist vorteilhafterweise eine Kopplung mit vielzähligen unterschiedlichen Energiequellen bzw. deren Anschlusseinrichtungen möglich.
  • Zudem ist das Ladegerät 10 auch dazu ausgelegt, mit jedem beliebigen Elektro- oder Hybridfahrzeug gekoppelt zu werden. Dazu kann der AC/DC-Wandler 12 einen DC-seitigen Ausgang aufweisen, mittels welchem ebenfalls diverse Stecker, wie beispielsweise ein CCS-Stecker 16a, ein Chademo-Stecker 16b und/oder ein Tesla Typ 2 Stecker 16c für Gleichstrom gekoppelt werden können.
  • Insgesamt ist es so ermöglicht, das Ladegerät 10 mit jedem Elektrofahrzeug und mit jeder Steckdose zur externen Stromversorgung zu koppeln und gleichzeitig wird jederzeit ein maximal schnelles Aufladen durch die hohe Leistungsfähigkeit des bidirektionalen AC/DC-Wandlers 12 sowie dessen skalierbare Ausgestaltung ermöglicht.
  • Um derart hohe Leistungen bereitstellen zu können, weist das Ladegerät 10 bevorzugt einen Luftkühler auf, um eine Überhitzung des Ladegeräts 10 zu verhindern. Darüber hinaus ist das Ladegerät dazu ausgelegt, mit einem Kraftfahrzeug über eine Mode2Kommunikation zu kommunizieren. Auch kann zu Sicherheitszwecken bevorzugt eine PE-Kontrolle und einen FI-Schutzschalter vorgesehen sein. Weiterhin ist auch eine Mobilfunkschnittstelle 20 und GPS-Antenne 20 für eine Kommunikation zum örtlichen Netzbetreiber vorgesehen, insbesondere um einen Regelleistungs- und Kapazitätsmarkt zu bedienen. Zudem kann das Ladegerät 10 auch eine Netzwerkdose 22 für die Kommunikation mit lokalen Stromerzeugern und Verbrauchern aufweisen. Da der AC/DC-Wandler 12 als bidirektionaler AC/DC-Wandler 12 ausgebildet ist, ist es vorteilhafterweise möglich, über das Ladegerät 10 auch eine Inselstromversorgung aus der Fahrzeugbatterie bereitzustellen. Um externe elektrische Verbraucher an das Ladegerät anschließen zu können, weist das Ladegerät 10 bevorzugt eine Anschlussdose 18, insbesondere eine Schuku-Dose und/oder eine 5-polige CEE-Dose auf, wobei der AC/DC Wandler 12 zu diesem Zweck die von einer Kraftfahrzeugbatterie bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung wandelt, die dann an der Anschlussdose 18 abgreifbar ist.
  • Zudem ist es durch die vorhandene Netzwerkdose 22 bzw. die Mobilfunkschnittstelle 20 möglich, das Ladegerät 10 extern per LAN oder Mobilfunkverbindung zu steuern, zum Beispiel mittels Endgeräten wie Smartphones und dergleichen, was den Bedienkomfort deutlich erhöht.
  • Insgesamt wird so ein Ladegerät bereitgestellt, das vielzählige Vorteile hinsichtlich des Ladevorgangs eine Elektro- oder Hybridfahrzeugs hat. Auf diese Weise kann der Fahrer eines Elektroautos seinen Wagen an jeder Steckdose maximal schnell aufladen. Er kann darüber hinaus eine Inselstromversorgung aufbauen, und er kann den Kapazitätsmarkt im Netz bedienen. Er kann Ökostrom tanken, genau dann, wenn dieser produziert wird, und er kann über sein Smartphone den Ladevorgang sehen und steuern.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Portables Ladegerät
    12
    Wandlereinrichtung
    14a
    Schuko-Stecker
    14b
    5-poliger 16 A CEE-Stecker
    14c
    5-poliger 32 A CEE-Stecker
    14d
    5-poliger 64 A CEE-Stecker
    14e
    Typ 2-Stecker
    16a
    CSS-Stecker
    16b
    Chademo-Stecker
    16c
    Tesla Typ 2 Stecker
    18
    Anschlussdose
    20
    Mobilfunkschnittstelle/GPS-Antenne
    22
    Netzwerkdose
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201656533 U [0002]
    • CN 201294392 U [0002]

Claims (7)

  1. Portables Ladegerät (10) mit einer Wandlereinrichtung (12) zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, wobei das Ladegerät (10) einen Eingang zum Koppeln des Ladegeräts (10) mit einer externen Energiequelle und einen Ausgang zum Koppeln des Ladegeräts (10) mit dem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wandlereinrichtung (12) einen skalierbaren AC/DC-Wandler (12) darstellt.
  2. Portables Ladegerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) dazu ausgelegt ist am Eingang eine Eingangsleistung bis mindestens 50 kW aufzunehmen.
  3. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, das Ladegerät (10) einen Luftkühler aufweist.
  4. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/DC-Wandler (12) ein bidirektionaler AC/DC-Wandler (12) ist.
  5. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) eine Netzwerkdose (22) aufweist.
  6. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) eine Mobilfunkschnittstelle und/oder einen GPS-Empfänger (20) aufweist.
  7. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Betrieb des Ladegeräts (10) in Abhängigkeit von einem über eine Kommunikationsverbindung, insbesondere eine Telekommunikationsverbindung und/oder eine Netzwerkverbindung, empfangenen Befehl zu steuern.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12278450B2 (en) 2019-07-25 2025-04-15 ABB E-mobility B.V. Vehicle charging system for charging an electrical vehicle

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CN201294392Y (zh) 2008-09-16 2009-08-19 比亚迪股份有限公司 一种电动汽车便携式充电装置
CN201656533U (zh) 2010-03-26 2010-11-24 北京利维能电源设备有限公司 便携式电源装置及应用该装置的充电器

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