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DE102015005118A1 - Portable charger with a converter device for charging an electric vehicle or hybrid vehicle - Google Patents

Portable charger with a converter device for charging an electric vehicle or hybrid vehicle 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
Authority
DE
Germany
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charger
converter
charging
portable
electric vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015005118.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Richard Randoll
Jens Schmenger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Daimler AG
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Daimler AG
Priority to DE102015005118.0A priority Critical patent/DE102015005118A1/en
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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.The invention relates to a portable charger (10) having a converter device (12) for charging an electric vehicle or hybrid vehicle, the charger (10) having an input for coupling the charger (10) to an external power source and an output for coupling the charger (10 ) with the electric vehicle or hybrid vehicle. The converter device (12) represents a scalable AC / DC converter (12).

Figure DE102015005118A1_0001
Figure DE102015005118A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein portables Ladegerät mit einer Wanderleinrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a portable charger with a traveling device for charging an electric vehicle or hybrid vehicle according to the preamble of patent claim 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.The CN 201656533 U describes a generic portable charger with an AC input and a DC output. Furthermore, the describes CN 201294392 U a portable charger with a battery pack and a transducer device. In this case, first the battery can be charged via an external power source and while driving, the charged battery can be used to recharge the battery of an electric vehicle.

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.The objective when charging electric vehicles is basically to allow the fastest possible charging. However, the previously known from the prior art portable chargers for a little flexible use and on the other can be achieved by this no particularly short loading times.

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.Object of the present invention is therefore to provide a portable charger for charging an electric vehicle or hybrid vehicle, which allows the fastest possible charging and at the same time a flexible use.

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.This object is achieved by a portable charger with a converter device for charging an electric vehicle or hybrid vehicle with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.

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.The portable charger according to the invention with a converter device for charging an electric vehicle or hybrid vehicle has an input for coupling the charger to an external power source and an output for coupling the charger to the electric vehicle or hybrid vehicle. In addition, the converter device is a scalable AC / DC converter. The design of the converter device as a scalable AC / DC converter allows a particularly flexible use of the portable charger. Thus, it is possible to convert each provided input variable, for example voltage or current, into any desired or required output variable. The charger can thus be advantageously adjusted to both the requirements of the provided power source as well as the requirements of each electric vehicle or hybrid vehicle, which optimizes the charging process. In particular, it is thus also possible to couple each type of plug with the input as well as with the output of the charger, which provides particularly flexible uses. In addition, it is advantageously also possible to set the charger to very high input powers, which allows the fastest possible charging of the electric vehicle or hybrid vehicle.

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.The charger is preferably designed to receive an input power of at least 50 kW at the input. Since the charger is designed for such large input power, it is possible to charge any electric vehicle at any power outlet as quickly as possible.

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 order to enable the recording of the highest possible input power, the charger preferably has an air cooler. This will ensure that the charger does not overheat. In addition, an air cooler in contrast to the example of a water cooler on a very low weight, so that the handling of the portable charger is not affected.

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.In a further advantageous embodiment of the invention, the AC / DC converter is a bidirectional AC / DC converter. This makes it advantageously possible to use the charger for network support or for the local provision of electrical power. For example, the charger can be used not only for charging the electric vehicle or hybrid vehicle, but also for an island power supply from the vehicle battery of the electric or hybrid vehicle. For this purpose, the charger may for example have a Schuku box or CEE box in order to connect electrical consumers for power supply from the vehicle battery can.

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.In a further advantageous embodiment of the invention, the charger has a network socket. The network box can be advantageously used for communication with local power generators and consumers. Furthermore, the charger may also have a mobile radio interface and / or a GPS receiver. The mobile radio interface and GPS can thus advantageously be used for communication with the local network operator in order to serve a control power and capacity market.

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.In a further advantageous embodiment of the invention, the charger has a control device which is designed to control an operation of the charger in response to a via a communication connection, in particular a telecommunication connection and / or a network connection, received command. Thus, it is advantageously possible, the charger from terminals, such as smartphones, for example, via LAN or mobile phone connection to control externally. This control option can be used, for example, to see the charging process and / or control, which significantly increases the ease of use for the user.

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.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines portablen Ladegeräts 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.The single figure shows a schematic representation of a portable charger 10 according to an embodiment of the invention.

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.The portable charger 10 features a scalable bidirectional AC / DC converter 12 with an AC input power of 3.5 kW to at least 50 kW, which can provide a DC output voltage of 300 V to 800 V on the DC side. This will allow any type of plug with the AC / DC converter 12 to couple and to provide a maximum charging power at any time.

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.For coupling with an external power source, the charger 10 , in particular the AC / DC converter 12 , an AC-side input, with which manifold different connection devices, in particular connectors, to the AC / DC converter 12 can be connected. In this case, for example, a Schuko plug 14a , a 5-pin 16 A CEE plug 14b , a 5-pin 32 A CEE plug 14c , a 5-pin 64 A CEE plug 14d and / or a type 2 plug 14e for alternating current to the AC / DC converter 12 be connected. This is advantageously a coupling with many different energy sources or their connection devices possible.

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.In addition, the charger 10 also designed to be paired with any electric or hybrid vehicle. This can be done by the AC / DC converter 12 have a DC-side output, by means of which also various connectors, such as a CCS connector 16a , a chademo plug 16b and / or a Tesla type 2 plug 16c can be coupled for direct current.

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.Overall, it allows the charger 10 with every electric vehicle and with every socket to the external power supply to couple and at the same time at any time a maximum fast charging by the high performance of the bidirectional AC / DC converter 12 and its scalable design allows.

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.To provide such high performance, the charger has 10 prefers an air cooler to overheat the charger 10 to prevent. In addition, the charger is configured to communicate with a motor vehicle via Mode 2 communication. Also, for safety purposes preferably a PE control and a residual current circuit breaker may be provided. Furthermore, there is also a mobile radio interface 20 and GPS antenna 20 intended for communication to the local network operator, in particular to serve a control power and capacity market. In addition, the charger can 10 also a network socket 22 for communication with local generators and consumers. As the AC / DC converter 12 as bidirectional AC / DC converter 12 is formed, it is advantageously possible on the charger 10 also to provide an island power supply from the vehicle battery. To connect external electrical loads to the charger, the charger has 10 prefers a junction box 18 , in particular a Schuku box and / or a 5-pin CEE box, wherein the AC / DC converter 12 For this purpose, the DC voltage provided by a motor vehicle battery converts into an AC voltage, which then at the junction box 18 can be tapped.

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.It is also due to the existing network socket 22 or the mobile radio interface 20 possible, the charger 10 to control externally via LAN or cellular connection, for example by means of terminals such as smartphones and the like, which significantly increases the ease of use.

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.Overall, such a charger is provided which has many advantages in terms of charging an electric or hybrid vehicle. In this way, the driver of an electric car can charge his car at any power outlet maximum fast. It can also build an island power supply and can serve the capacity market in the network. It can fill up with green electricity just when it's being produced, and it can see and control the charging process on its smartphone.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Portables LadegerätPortable charger
1212
Wandlereinrichtungtransducer means
14a14a
Schuko-SteckerSafety plug
14b14b
5-poliger 16 A CEE-Stecker5-pin 16 A CEE plug
14c14c
5-poliger 32 A CEE-Stecker5-pin 32 A CEE plug
14d14d
5-poliger 64 A CEE-Stecker5-pin 64 A CEE plug
14e14e
Typ 2-SteckerType 2 plug
16a 16a
CSS-SteckerCSS plug
16b16b
Chademo-SteckerCHAdeMO plug
16c16c
Tesla Typ 2 SteckerTesla type 2 plug
1818
Anschlussdosejunction box
2020
Mobilfunkschnittstelle/GPS-AntenneMobile interface / GPS antenna
2222
NetzwerkdoseNetwork socket

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • CN 201656533 U [0002] CN 201656533 U [0002]
  • CN 201294392 U [0002] CN 201294392 U [0002]

Claims (7)

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.Portable charger ( 10 ) with a converter device ( 12 ) for charging an electric vehicle or hybrid vehicle, wherein the charger ( 10 ) an input for coupling the charger ( 10 ) with an external power source and an output for coupling the charger ( 10 ) with the electric vehicle or hybrid vehicle, characterized in that the converter means ( 12 ) a scalable AC / DC converter ( 12 ). Portables Ladegerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) dazu ausgelegt ist am Eingang eine Eingangsleistung bis mindestens 50 kW aufzunehmen.Portable charger ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the charger ( 10 ) is designed to receive an input power of at least 50 kW at the input. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass, das Ladegerät (10) einen Luftkühler aufweist.Portable charger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) has an air cooler. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der AC/DC-Wandler (12) ein bidirektionaler AC/DC-Wandler (12) ist.Portable charger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the AC / DC converter ( 12 ) a bidirectional AC / DC converter ( 12 ). Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) eine Netzwerkdose (22) aufweist.Portable charger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) a network socket ( 22 ) having. Portables Ladegerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) eine Mobilfunkschnittstelle und/oder einen GPS-Empfänger (20) aufweist.Portable charger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) a mobile radio interface and / or a GPS receiver ( 20 ) having. 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.Portable charger ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the charger ( 10 ) has a control device which is designed to prevent operation of the charger ( 10 ) in response to a command received via a communication connection, in particular a telecommunication connection and / or a network connection.
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