DE102019204000A1 - Charging device for charging a respective energy store of several motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Ladevorrichtung zum Laden eines jeweiligen Energiespeichers (2) von mehreren Kraftfahrzeugen (3, 4, 5) mit durch ein Versorgungsnetz (6) bereitgestellter Energie, umfassend einen ersten Ladeanschluss (7), wobei die Ladevorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, an dem ersten Ladeanschluss (7) eine erste Gleichspannung zum Laden eines ersten Kraftfahrzeugs (3) bereitzustellen, wobei die Ladevorrichtung (1) wenigstens einen Gleichspannungswandler (8, 9) umfasst, der dazu eingerichtet ist, die erste Gleichspannung auf eine jeweilige weitere Gleichspannung umzusetzen, wobei die Ladevorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, die jeweilige weitere Gleichspannung an einem jeweiligen weiteren Ladeanschluss (10, 11) für ein jeweiliges weiteres Kraftfahrzeug (4, 5) bereitzustellen.Charging device for charging a respective energy store (2) of several motor vehicles (3, 4, 5) with energy provided by a supply network (6), comprising a first charging connection (7), wherein the charging device (1) is configured to connect to the first Charging connection (7) to provide a first DC voltage for charging a first motor vehicle (3), the charging device (1) comprising at least one DC voltage converter (8, 9) which is set up to convert the first DC voltage to a respective further DC voltage, the Charging device (1) is set up to provide the respective further DC voltage at a respective further charging connection (10, 11) for a respective further motor vehicle (4, 5).
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines jeweiligen Energiespeichers von mehreren Kraftfahrzeugen mit durch ein Versorgungsnetz bereitgestellter Energie, umfassend einen ersten Ladeanschluss, wobei die Ladevorrichtung dazu eingerichtet ist, eine erste Gleichspannung zum Laden eines ersten Kraftfahrzeugs bereitzustellen.The invention relates to a charging device for charging a respective energy store of several motor vehicles with energy provided by a supply network, comprising a first charging connection, wherein the charging device is set up to provide a first DC voltage for charging a first motor vehicle.
Heute Elektrofahrzeuge verfügen typischerweise über eine Kombo-Ladedose, welche einerseits ein Gleichstromladen, beispielsweise bis zu einer Leistung von 150 kW, und andererseits ein Wechselstrom laden, beispielsweise bis zu einer Ladeleistung von 22 kW, ermöglicht. Aktuell werden ein Großteil der Elektrofahrzeuge bei einem Laden am Wohnort des Nutzers, beispielsweise in einer Garage, durch Wechselspannung geladen. Durch die Notwendigkeit, sowohl ein Gleichstromladen als auch ein Wechselstrom laden zu ermöglichen, resultieren jedoch ein erhöhter Bauraumverbrauch im Kraftfahrzeug und höhere Kosten.Today's electric vehicles typically have a combo charging socket which, on the one hand, enables direct current charging, for example up to a power of 150 kW, and, on the other hand, enables alternating current to be charged, for example up to a charging power of 22 kW. Currently, the majority of electric vehicles are charged with AC voltage when they are charged at the user's place of residence, for example in a garage. However, the need to enable both direct current charging and alternating current charging results in increased space consumption in the motor vehicle and higher costs.
Für zukünftige Elektrofahrzeuggenerationen ist es somit zu erwarten, dass grundsätzlich ein Gleichstromladen des Kraftfahrzeugs erfolgen soll. Soll in diesem Fall ein Laden an einem privaten Stromanschluss erfolgen, so muss ein Nutzer einen entsprechenden Wandler nutzen, der beispielsweise als DC-Wallbox in einer Garage oder an einem anderen Standplatz des Fahrzeugs montiert sein kann. Hierdurch können fahrzeugseitige Ladeschaltungen weitgehend entfallen.For future generations of electric vehicles, it is therefore to be expected that, in principle, direct current charging of the motor vehicle should take place. If, in this case, charging is to take place on a private power connection, a user must use a corresponding converter, which can be installed, for example, as a DC wallbox in a garage or at another location in the vehicle. This means that charging circuits on the vehicle side can largely be dispensed with.
Sollen an einem Standort, beispielsweise in einer Garage eines Nutzers, mehrere Elektrofahrzeuge parallel durch Gleichstrom geladen werden, kann dies dadurch erfolgen, dass ein entsprechender Gleichstromwandler bzw. eine entsprechende DC-Wallbox für jedes der Fahrzeuge bereitgestellt wird. Da die Ladeleistung auch weiterhin durch die maximale Leistung des Hausanschlusses begrenzt ist, kann trotz der Nutzung von zwei DC-Wallboxen weiterhin nur die gleiche Leistung genutzt werden, so dass die jeweils bereitgestellte Ladeleistung reduziert werden muss. Durch die Anschaffung mehrerer separater DC-Wallboxen entstehen zudem relativ hohe Kosten, was insbesondere einer weiten Verbreitung entsprechender Ladearchitekturen bei privaten Nutzern entgegensteht.If several electric vehicles are to be charged in parallel with direct current at one location, for example in a user's garage, this can be done by providing a corresponding direct current converter or a corresponding DC wallbox for each of the vehicles. Since the charging power is still limited by the maximum power of the house connection, despite the use of two DC wallboxes, only the same power can still be used, so that the charging power provided in each case has to be reduced. The purchase of several separate DC wallboxes also results in relatively high costs, which in particular prevents the widespread use of corresponding charging architectures among private users.
Aus der Druckschrift
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung anzugeben, bei der der Schaltungsaufwand bei einer relativ geringen Anzahl von Ladeanschlüssen verringert werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a charging device in which the circuit complexity can be reduced with a relatively small number of charging connections.
Die Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Ladevorrichtung wenigstens einen Gleichspannungswandler umfasst, der dazu eingerichtet ist, die erste Gleichspannung auf eine jeweilige weitere Gleichspannung umzusetzen, wobei die Ladevorrichtung dazu eingerichtet ist, die jeweilige weitere Gleichspannung an einem jeweiligen weiteren Ladeanschluss für ein jeweiliges weiteres Kraftfahrzeug bereitzustellen.The object is achieved by a charging device of the type mentioned at the beginning, the charging device comprising at least one DC voltage converter which is set up to convert the first DC voltage to a respective further DC voltage, the charging device being set up to apply the respective further DC voltage to a respective further Provide charging connection for a respective further motor vehicle.
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, die ohnehin für den ersten Ladeanschluss benötigte Gleichspannung zu nutzen, um mit dieser über einen jeweiligen zusätzlichen Gleichspannungswandler wenigstens einen weiteren Ladeanschluss zu versorgen. Bei einer gleichen Anzahl von Ladeanschlüssen wird somit gegenüber der eingangs zitierte Druckschrift
Die Vorteile werden dadurch erreicht, dass erkannt wurde, dass bei der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung die erste Gleichspannung, die den einzelnen Gleichspannungswandlern zugeführt wird, zwar typischerweise variiert wird, wenn ein erstes Kraftfahrzeugs geladen werden soll, dies jedoch problemlos durch eine entsprechende Ansteuerung der Gleichspannungswandler kompensiert werden kann. Somit kann auf die dedizierte Bereitstellung einer festen Zwischenspannung verzichtet werden, was zu einer Kostenersparnis und höheren Wirkungsgraden führen kann.The advantages are achieved in that it was recognized that in the case of the invention Charging device the first DC voltage, which is fed to the individual DC voltage converters, is typically varied when a first motor vehicle is to be charged, but this can be compensated for without problems by a corresponding control of the DC voltage converter. The dedicated provision of a fixed intermediate voltage can thus be dispensed with, which can lead to cost savings and higher efficiencies.
Wird der erste Ladeanschluss nicht genutzt kann dieser optional von der ersten Gleichspannung getrennt werden und die erste Gleichspannung kann beispielsweise auf einen festen Wert eingestellt werden. Wird sowohl der erste Ladeanschluss und wenigstens ein weiterer Ladeanschluss genutzt, so kann der Gleichspannungswandler des weiteren Ladeanschlusses so angesteuert werden, dass seine Ausgangsspannung unabhängig von der Eingangsspannung ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass einer den Gleichspannungswandler steuernden Steuereinrichtung die erste Gleichspannung bzw. Informationen über die erste Gleichspannung, beispielsweise zur Erzeugung von der ersten Gleichspannung in einem gesteuerten Gleichrichter genutzte Steuerparameter, bekannt sind, wodurch die Variation der ersten Gleichspannung durch eine entsprechende aktive Steuerung kompensiert werden kann. Es ist jedoch auch bekannt, Gleichspannungswandler auf eine vorgegebene Ausgangsspannung zu regeln, wodurch Variationen der Eingangsspannung, also der ersten Gleichspannung, automatisch kompensiert werden.If the first charging connection is not used, it can optionally be separated from the first direct voltage and the first direct voltage can be set to a fixed value, for example. If both the first charging connection and at least one further charging connection are used, the DC-DC converter of the further charging connection can be activated in such a way that its output voltage is independent of the input voltage. This can be achieved, for example, in that the first direct voltage or information about the first direct voltage, for example control parameters used to generate the first direct voltage in a controlled rectifier, are known to a control device controlling the direct voltage converter, whereby the variation of the first direct voltage by a corresponding active control can be compensated. However, it is also known to regulate DC voltage converters to a predetermined output voltage, whereby variations in the input voltage, that is to say in the first DC voltage, are automatically compensated.
Die erste Gleichspannung kann die Ausgangsspannung eines, insbesondere aktiven, Gleichrichters sein. Der Gleichrichter kann ein Brückengleichrichter sein, der direkt bzw. nach einer galvanischen Trennung, durch Drehstrom gespeist wird. Wie später noch genauer erläutert werden wird, kann es jedoch vorteilhaft sein, den Gleichrichter einphasig zu speisen und vorangehend optional eine Stromwandlung zur Umsetzung einer dreiphasigen Versorgungsspannung auf eine einphasige Eingangsspannung des Gleichrichters zu nutzen.The first direct voltage can be the output voltage of an, in particular active, rectifier. The rectifier can be a bridge rectifier which is fed by three-phase current either directly or after galvanic separation. As will be explained in more detail later, however, it can be advantageous to feed the rectifier in single phase and previously to optionally use a current conversion to convert a three-phase supply voltage to a single-phase input voltage of the rectifier.
Der erste Ladeanschluss kann an einem Hauptgehäuse angeordnet sein, wobei der jeweilige weitere Ladeanschluss gemeinsam mit dem jeweiligen Gleichspannungswandler in einem jeweiligen von dem Hauptgehäuse separat ausgebildeten Zusatzgehäuse angeordnet ist. Insbesondere können mehrere Ladeanschlüsse bereitgestellt werden, indem mehrere Zusatzgehäuse mit jeweils einem Ladeanschluss und einem zugeordneten Gleichspannungswandler genutzt werden. Der Gleichrichter und/oder Komponenten zur galvanischen Trennung können in dem Hauptgehäuse angeordnet sein. Durch die Nutzung separat ausgebildeter Zusatzgehäuse zur Bereitstellung der weiteren Ladeanschlüsse kann der eingangs erläuterte modulare Aufbau der Ladevorrichtung besonders einfach erreicht werden, womit bedarfsgerecht eine Ladevorrichtung genutzt werden kann, die ausschließlich das Hauptgehäuse und somit nur den ersten Ladeanschluss umfasst oder eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung, bei der mehrere Ladeanschlüsse genutzt werden, indem das Hauptgehäuse durch wenigstens ein Zusatzgehäuse ergänzt wird.The first charging connection can be arranged on a main housing, wherein the respective further charging connection is arranged together with the respective DC voltage converter in a respective additional housing which is embodied separately from the main housing. In particular, several charging connections can be provided by using several additional housings, each with a charging connection and an assigned DC voltage converter. The rectifier and / or components for galvanic isolation can be arranged in the main housing. By using separately designed additional housings to provide the further charging connections, the modular construction of the charging device explained at the beginning can be achieved particularly easily, with which a charging device can be used as required that exclusively comprises the main housing and thus only the first charging connection or a charging device according to the invention in which several charging connections can be used by adding at least one additional housing to the main housing.
Das Zusatzgehäuse oder wenigstens eines der Zusatzgehäuse kann einen Eingangsanschluss zur Zuführung der ersten Gleichspannung und einen Ausgangsanschluss zur Bereitstellung der ersten Gleichspannung an ein weiteres der Zusatzgehäuse aufweisen. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Ladevorrichtung besonders einfach durch Ergänzung von weiteren Zusatzgehäusen und somit von weiteren Ladeanschlüssen ergänzt werden. Gegenüber einer sternförmigen Zuführung der ersten Gleichspannung zu allen Zusatzgehäusen wird ein einfacherer Ausbau und ein geringerer Verkabelungsaufwand erreicht. Die Spannungsanschlüsse vom Eingangs- und Ausgangsanschluss können unmittelbar leitend verbunden sein. Besonders bevorzugt kann ein Trennschalter genutzt werden, der zumindest die die erste Gleichspannung führende Leitung von dem Eingangsanschluss zu dem Ausgangsanschluss trennen kann. Beispielsweise kann durch eine entsprechende Mechanik oder Elektronik erreicht werden, dass der Ausgangsanschluss nur dann mit der ersten Gleichspannung beaufschlagt wird, wenn an diesem auch ein weiteres Zusatzgehäuse bzw. ein Verbindungskabel angeschlossen ist.The additional housing or at least one of the additional housings can have an input connection for supplying the first DC voltage and an output connection for providing the first DC voltage to another of the additional housings. In this way, the charging device according to the invention can be supplemented particularly easily by adding further additional housings and thus further charging connections. Compared to a star-shaped supply of the first DC voltage to all additional housings, a simpler expansion and less wiring effort is achieved. The voltage connections from the input and output connection can be directly connected in a conductive manner. Particularly preferably, a disconnector can be used which can disconnect at least the line carrying the first direct voltage from the input connection to the output connection. For example, it can be achieved by means of appropriate mechanics or electronics that the output connection is only subjected to the first direct voltage if a further additional housing or a connecting cable is also connected to it.
Wie später noch genauer erläutert werden wird, kann es zweckmäßig sein, wenn Steuer- bzw. Kommunikationseinrichtungen in den Zusatzgehäusen mit einer hauptgehäuseseitigen Steuer- bzw. Kommunikationseinrichtung kommunizieren können. Um dies zu ermöglichen, können der Eingangs- und/oder der Ausgangsanschluss zusätzlich wenigstens eine Kommunikationsleitung koppeln. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, eine drahtlose Kommunikation zu nutzen.As will be explained in greater detail later, it can be useful if control or communication devices in the additional housings can communicate with a control or communication device on the main housing side. To make this possible, the input and / or output connection can additionally couple at least one communication line. Alternatively, it would be possible, for example, to use wireless communication.
Vorzugsweise weist das Hauptgehäuse zusätzlich zu dem ersten Ladeanschluss einen Ausgangsanschluss zur Verbindung mit dem Eingangsanschluss eines der Zusatzgehäuse auf, an dem die erste Gleichspannung bereitgestellt wird. Die erste Gleichspannung kann wie obig erläutert durch einen Trennschalter von diesem Ausgangsanschluss getrennt werden, wenn kein Zusatzgehäuse bzw. kein Anschlusskabel angeschlossen ist. Die Nutzung eines Ausgangsanschlusses an dem Hauptgehäuse ermöglicht es, Zusatzgehäuse anschließen zu können ohne den ersten Ladeanschluss zu blockieren bzw. ohne dass zusätzliche Adapter erforderlich sind.In addition to the first charging connection, the main housing preferably has an output connection for connection to the input connection of one of the additional housings at which the first direct voltage is provided. As explained above, the first DC voltage can be separated from this output connection by a disconnector if no additional housing or connection cable is connected. The use of an output connection on the main housing makes it possible to connect additional housings without blocking the first charging connection or without additional adapters being required.
Das Zusatzgehäuse oder wenigstens eines der Zusatzgehäuse kann zusätzlich eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtung des Hauptgehäuses und/oder mit einer ladevorrichtungsexternen Kommunikationseinrichtung und/oder eine Abschalteinrichtung zur Trennung der jeweiligen weiteren Gleichspannung von dem jeweiligen weiteren Ladeanschluss umfassen. Die Kommunikationseinrichtung kann zur Steuerung des jeweiligen Gleichspannungswandlers und/oder der jeweiligen Abschalteinrichtung eingerichtet sein. Die Kommunikationseinrichtungen können wie obig erläutert kabelgebunden oder auch drahtlos, beispielsweise über bekannte Mobilfunkstandards, den W-LAN-Standard, Bluetooth ® oder Ähnliches, kommunizieren.The additional housing or at least one of the additional housings can additionally comprise a communication device for communication with a communication device of the main housing and / or with a communication device external to the charging device and / or a disconnection device for separating the respective further DC voltage from the respective further charging connection. The communication device can be set up to control the respective DC / DC converter and / or the respective disconnection device. The communication devices can, as explained above, communicate in a wired or wireless manner, for example via known cellular radio standards, the W-LAN standard, Bluetooth® or the like.
Als ladevorrichtungsexterne Kommunikationseinrichtung kann beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein PC oder Ähnliches genutzt werden. Zur Steuerung der Ladevorrichtung bzw. Kommunikation mit den einzelnen Kommunikationseinrichtungen kann eine entsprechende App bzw. Anwendung genutzt werden oder zumindest eine der Kommunikationseinrichtungen kann ein Webinterface implementieren, auf das über übliche Netzprotokolle, beispielsweise mit einem Browser zugegriffen werden kann. Durch die ladevorrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung kann eine Authentifizierung für einen Benutzer oder eine ladevorrichtungsexterne Kommunikationseinrichtung erfolgen, um eine unautorisierte Beeinflussung des Ladevorgangs zu verhindern.A mobile phone, a tablet, a PC or the like, for example, can be used as the communication device external to the charging device. A corresponding app or application can be used to control the charging device or communication with the individual communication devices, or at least one of the communication devices can implement a web interface that can be accessed via conventional network protocols, for example with a browser. The charging device-side communication device can be used to authenticate a user or a charging device-external communication device in order to prevent unauthorized influencing of the charging process.
Die Kommunikation zwischen den Kommunikationseinrichtungen der Ladevorrichtung kann insbesondere dazu dienen, eine aus dem Versorgungsnetz bereitgestellte Leistung automatisiert oder in Abhängigkeit von Benutzervorgaben oder Ähnlichem auf verschiedene an verschiedenen Ladeanschlüssen angeschlossene Kraftfahrzeuge zu verteilen. Ergänzend oder alternativ kann sie dazu dienen, die Kommunikations- bzw. Steuereinrichtungen der einzelnen Zusatzgehäuse zu informieren, wenn sich die erste Gleichspannung, beispielsweise aufgrund einer bestimmten Ladeanforderung des ersten Kraftfahrzeugs, ändert. Dies kann insbesondere bei schnellen und/oder starken Änderungen die Regelung bzw. die Steuerung der weiteren Gleichspannung oder Gleichspannungen verbessern.The communication between the communication devices of the charging device can in particular serve to distribute a power provided from the supply network automatically or as a function of user specifications or the like to different motor vehicles connected to different charging connections. In addition or as an alternative, it can serve to inform the communication or control devices of the individual additional housings when the first DC voltage changes, for example due to a specific charging request from the first motor vehicle. This can improve the regulation or control of the further DC voltage or DC voltages, particularly in the case of rapid and / or strong changes.
Wenigstens eine Kommunikationseinrichtung der Ladevorrichtung kann dazu eingerichtet sein, mit der oder einer, insbesondere tragbaren, ladevorrichtungsexternen Kommunikationseinrichtung eines Benutzers zu kommunizieren. Dies kann wie obig erläutert zu den obig erläuterten Zwecken erfolgen.At least one communication device of the charging device can be set up to communicate with the or one, in particular portable, charging device-external communication device of a user. This can be done as explained above for the purposes explained above.
Die Kommunikation mit einer ladevorrichtungsexternen Kommunikationseinrichtung eines Benutzers kann insbesondere dazu dienen, eine verfügbare Ladeleistung frei bzw. gemäß von Benutzervorgaben auf die verschiedenen Ladeanschlüsse zu verteilen. Beispielsweise kann ein Benutzer wünschen, dass eines der Kraftfahrzeuge besonders schnell und somit mit einem Großteil der verfügbaren Ladeleistung geladen wird.The communication with a user's communication device external to the charging device can in particular serve to distribute an available charging power freely or in accordance with user specifications to the various charging connections. For example, a user may want one of the motor vehicles to be charged particularly quickly and thus with a large part of the available charging power.
Bevorzugt kommuniziert die ladevorrichtungsexterne Kommunikationseinrichtung mit Kommunikationseinrichtungen der Zusatzgehäuse nicht direkt sondern über eine im Hauptgehäuse angeordnete Kommunikationseinrichtung. Dies ist beispielsweise zweckmäßig, wenn eine Gesamtladeleistung verteilt werden soll, da die Verteilung in diesem Fall durch eine einzige Kommunikationseinrichtung der Ladevorrichtung erfolgt und diese entsprechend die weiteren Kommunikationseinrichtungen der Zusatzgehäuse steuert. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, dass die ladevorrichtungsexterne Kommunikationseinrichtung direkt mit den einzelnen Kommunikationseinrichtungen der Zusatzgehäuse kommuniziert. In diesem Fall kann eine unter Umständen erforderliche Koordinierung der Steuerung der einzelnen Gleichspannungswandler beispielsweise durch eine Anwendung oder App erfolgen, die auf der ladevorrichtungsexternen Kommunikationseinrichtung des Benutzers ausgeführt wird.The communication device external to the charging device preferably does not communicate directly with communication devices in the additional housing, but rather via a communication device arranged in the main housing. This is useful, for example, when a total charging power is to be distributed, since in this case the distribution is carried out by a single communication device of the charging device and this controls the further communication devices of the additional housing accordingly. Alternatively, it would be possible, for example, for the communication device external to the charging device to communicate directly with the individual communication devices of the additional housing. In this case, coordination of the control of the individual DC voltage converters, which may be required under certain circumstances, can be carried out, for example, by an application or app that is executed on the user's communication device external to the charging device.
Die Ladeeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, Leistung von dem Ladeanschluss zu dem weiteren Ladeanschluss und/oder umgekehrt und/oder zwischen wenigstens zwei der weiteren Ladeanschlüsse zu transferieren und/oder Leistung von dem oder dem weiteren Ladeanschluss in das Versorgungsnetz zu transferieren. Anders ausgedrückt kann für zumindest Teile der Ladeanschlüsse ein bidirektionaler Energietransfer möglich sein. Dies kann beispielsweise dazu dienen, den kraftfahrzeugseitigen Energiespeicher als Pufferspeicher zu nutzen, um beispielsweise Lastspitzen oder Perioden besonders hoher Energieerzeugung, beispielsweise durch Solarzellen oder Windkraftwerke, zu kompensieren. Ein Energietransfer aus dem fahrzeugseitigen Energiespeicher heraus kann beispielsweise auch vorteilhaft sein, um bei längeren Standzeiten einen Ladezustand des Energiespeichers einzustellen, der besonders vorteilhaft für eine lange Lebenszeit des Energiespeichers ist. Ein Leistungs- bzw. Energietransfer zwischen den verschiedenen Ladeanschlüssen kann beispielsweise vorteilhaft sein, um eines der Kraftfahrzeuge besonders schnell zu laden, wenn dafür hingenommen wird, dass der Energiespeicher eines der weiteren Kraftfahrzeuge entladen wird oder Ähnliches.The charging device can be configured to transfer power from the charging connection to the further charging connection and / or vice versa and / or between at least two of the further charging connections and / or to transfer power from the further charging connection or the further charging connection into the supply network. In other words, bidirectional energy transfer can be possible for at least parts of the charging connections. This can be used, for example, to use the energy store on the motor vehicle side as a buffer store, for example to compensate for load peaks or periods of particularly high energy generation, for example by solar cells or wind power plants. An energy transfer out of the energy store on the vehicle side can also be advantageous, for example, in order to set a charge state of the energy store that is particularly advantageous for a long service life of the energy store during longer idle times. A power or energy transfer between the various charging connections can be advantageous, for example, in order to charge one of the motor vehicles particularly quickly if it is accepted that the energy store of one of the other motor vehicles is discharged or the like.
Gleichspannungswandler bzw. steuerbare Gleichrichter mit umkehrbarer Leistungsflussrichtung sind im Stand der Technik prinzipiell bekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden. Die Ladeeinrichtung kann über einen Energiezähler mit dem Versorgungsnetz gekoppelt sein. Ist ein Transfer von Leistung bzw. Energie von den Ladeanschlüssen in das Versorgungsnetz möglich, ist es hierbei zweckmäßig, einen Zweirichtungszähler zu nutzen.DC voltage converters or controllable rectifiers with reversible power flow direction are known in principle in the prior art and should therefore not be explained in detail. The charging device can be connected to the Be coupled to the supply network. If it is possible to transfer power or energy from the charging connections into the supply network, it is useful to use a bidirectional meter.
Die Ladeeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit einer Benutzereingabe an einer Eingabeeinrichtung der Ladevorrichtung und/oder einer von der oder einer ladeeinrichtungsexternen Kommunikationseinrichtung empfangenen Nachricht unterschiedliche Ladeleistungen an dem Ladeanschluss und dem weiteren Ladeanschluss und/oder an wenigstens zwei der weiteren Ladeanschlüssen bereitzustellen. Dies ermöglicht es, über die Eingabeeinrichtung bzw. die ladeeinrichtungsexterne Kommunikationseinrichtung beispielsweise eine verfügbare Ladeleistung auf verschiedene Kraftfahrzeuge aufzuteilen, wie obig erläutert. Ergänzend oder alternativ kann in Abhängigkeit der Benutzereingabe bzw. der empfangenen Nachricht auch eine Leistungsflussrichtung gewählt werden, also beispielsweise eingestellt werden, dass Leistungen von dem Ladeanschluss zu dem weiteren Anschluss oder umgekehrt bzw. zwischen wenigstens zwei der weiteren Ladeanschlüsse transferiert werden soll bzw. dass Leistung von dem oder dem weiteren Ladeanschluss in das Versorgungsnetz transferiert werden soll.The charging device can be set up to provide different charging capacities at the charging connection and the further charging connection and / or at at least two of the further charging connections as a function of a user input on an input device of the charging device and / or a message received from the or a charging device-external communication device. This makes it possible, for example, to distribute an available charging power to different motor vehicles via the input device or the communication device external to the charging device, as explained above. In addition or as an alternative, depending on the user input or the received message, a power flow direction can also be selected, for example it can be set that power is to be transferred from the charging connection to the further connection or vice versa or between at least two of the further charging connections or that power is to be transferred from the further charging connection into the supply network.
Wird die erste Gleichspannung wie obig erläutert über einen gesteuerten Gleichrichter bereitgestellt, so kann dieser derart gesteuert werden, dass er die gesamte in das oder aus dem Versorgungsnetz transferierte Energie bzw. Leistung umrichtet. Durch entsprechende Steuerung der Gleichspannungswandler wird vorgegeben, welcher Anteil dieser Leistung an den einzelnen weiteren Ladeanschlüssen bereitgestellt wird. Die verbleibende Leistung wird am ersten Ladeanschluss bereitgestellt.If the first DC voltage is provided via a controlled rectifier, as explained above, this can be controlled in such a way that it converts all of the energy or power transferred into or from the supply network. Appropriate control of the DC voltage converters specifies which proportion of this power is provided at the individual additional charging connections. The remaining power is provided at the first charging connection.
Die erste Gleichspannung kann, insbesondere unmittelbar vor dem oder einem die erste Gleichspannung bereitstellenden Gleichrichter, durch eine Trennkomponente galvanisch von dem Versorgungsnetz getrennt sein. Insbesondere kann zwischen der Bereitstellung der ersten Gleichspannung und den einzelnen Ladeanschlüssen keine weitere galvanische Trennung erfolgen. Somit kann eine galvanische Trennung für alle Ladeanschlüsse mit geringem technischen Aufwand erreicht werden. Eine galvanische Trennung kann beispielsweise über einen Transformator erfolgen. Ist das Versorgungsnetz beispielsweise dreiphasig, kann für jede der drei Phasen eine galvanische Trennung erfolgen. Vorteilhaft wird jedoch, wie im Folgenden erläutert, zunächst die dreiphasige Wechselspannung auf eine einphasige Wechselspannung umgesetzt, wodurch eine galvanische Trennung nur für eine Phase erforderlich ist, wodurch der Schaltungsaufwand weiter reduziert werden kann.The first direct voltage can, in particular immediately before the rectifier or a rectifier providing the first direct voltage, be galvanically isolated from the supply network by an isolating component. In particular, no further galvanic separation can take place between the provision of the first direct voltage and the individual charging connections. This means that galvanic isolation can be achieved for all charging connections with little technical effort. Galvanic isolation can be achieved, for example, using a transformer. For example, if the supply network is three-phase, galvanic isolation can be provided for each of the three phases. However, as explained below, the three-phase alternating voltage is advantageously first converted to a single-phase alternating voltage, as a result of which galvanic separation is only required for one phase, whereby the circuit complexity can be further reduced.
Zwischen die Trennkomponente und das Versorgungsnetz kann eine Wandelschaltung geschaltet sein, die eine insbesondere dreiphasige Spannung des Versorgungsnetzes auf eine Zwischengleichspannung und diese auf eine einphasige Wechselspannung umrichtet. Hierdurch muss wie obig erläutert nur eine Phase galvanisch getrennt werden. Zudem kann die einphasige Wechselspannung im Wesentlich unempfindlich gegen Netzstörungen sein, womit der insbesondere gesteuerte Gleichrichter, der die erste Gleichspannung bereitstellt, nur eine wohl definierte Wechselspannung umrichten muss.A converter circuit can be connected between the isolating component and the supply network, which converts a particularly three-phase voltage of the supply network to an intermediate DC voltage and converts this to a single-phase AC voltage. As a result, as explained above, only one phase has to be galvanically isolated. In addition, the single-phase alternating voltage can be essentially insensitive to network disturbances, so that the particularly controlled rectifier that provides the first direct voltage only needs to convert a well-defined alternating voltage.
Weitere Vorteile und Einzelheiten zeigen die folgenden Ausführungsbeispiele sowie die zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung, -
2 eine Detailansicht der Funktionsblöcke der in1 gezeigten Ladevorrichtung, und -
3 die Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung.
-
1 a schematic diagram of an embodiment of the charging device according to the invention, -
2 a detailed view of the function blocks of the in1 shown loading device, and -
3 the circuit of a further embodiment of a charging device according to the invention.
Die Ladevorrichtung
Die Bereitstellung von Gleichspannung an den einzelnen Ladeanschlüssen
Um eine erste Gleichspannung zum Laden des ersten Kraftfahrzeugs
Das Versorgungsnetz
Die zugeführte dreiphasige Wechselspannung wird zunächst einem gesteuerten Brückengleichrichter
Die erste Gleichspannung und somit insbesondere der gesteuerte Gleichrichter
Der Vorteil der erläuterten Ladevorrichtung ist es, dass mit sehr geringem technischen Aufwand weitere Ladeanschlüsse
Diese Gleichspannung wird dem Zusatzgehäuse
Neben dem Gleichspannungswandlern
Ein alternatives Ausführungsbeispiel mit relativ einfachem Schaltungsaufbau ist in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017108579 A1 [0005, 0008]DE 102017108579 A1 [0005, 0008]
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