DE102018103202A1

DE102018103202A1 - Anordnung und verfahren zur ladeenergierückgewinnung

Info

Publication number: DE102018103202A1
Application number: DE102018103202.1A
Authority: DE
Inventors: Kevin James Rhodes; Erik J. Christen; Pallav Sohoni; Joseph Giacchina
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2018-08-16
Also published as: US10913369B2; CN108448208B; CN108448208A; US20180229616A1

Abstract

Eine beispielhafte Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung beinhaltet einen Fluidkreislauf außerhalb einer Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Der Fluidkreislauf leitet ein Ladefluid durch eine Ladevorrichtung an das elektrifizierte Fahrzeug und leitet das Ladefluid an eine Ladestation zurück, ohne das Ladefluid mit einem Fahrzeugfluid zu kombinieren. Ein beispielhaftes Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung beinhaltet das Zirkulieren eines Ladefluids durch eine Ladevorrichtung zwischen einer Ladestation und einem elektrifizierten Fahrzeug, ohne dass sich das Ladefluid mit einem Fahrzeugfluid vermengt oder durch eine Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs geleitet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Aufladen einer Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs im Allgemeinen und insbesondere das Verwenden von Wärmeenergie, die während des Aufladens erzeugt wird, insbesondere beim Aufladen mit Gleichstrom.
HINTERGRUND
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, weil elektrifizierte Fahrzeuge wahlweise unter Verwendung einer oder mehrere elektrischer Maschinen betrieben werden, die von einer Traktionsbatterie angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können das elektrifizierte Fahrzeug anstelle eines oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor antreiben. Beispielhafte elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten Hybridfahrzeuge (HEV), Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) und Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV).
Die Traktionsbatterie ist eine Traktionsbatterie mit relativ hoher Spannung, die wahlweise die elektrischen Maschinen und andere elektrische Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs mit Energie versorgt. Manche elektrifizierten Fahrzeuge können periodisch über eine Ladevorrichtung einer Ladestation verbunden werden. Die Ladestation lädt die Traktionsbatterie über die Ladevorrichtung wieder auf. Während des Aufladens, insbesondere während des Aufladens mit Gleichstrom (DC), wird Wärmeenergie im elektrifizierten Fahrzeug erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung unter anderem einen Fluidkreislauf außerhalb einer Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Der Fluidkreislauf leitet ein Ladefluid durch eine Ladevorrichtung an das elektrifizierte Fahrzeug und leitet das Ladefluid an eine Ladestation zurück, ohne das Ladefluid mit einem Fahrzeugfluid zu kombinieren.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorangehenden Anordnung ist der Fluidkreislauf ein erster Fluidkreislauf. Die Anordnung beinhaltet ferner einen zweiten Fluidkreislauf, der vollständig im elektrifizierten Fahrzeug enthalten und so konfiguriert ist, dass er das Fahrzeugfluid durch die Traktionsbatterie leitet.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen erstrecken sich der erste und der zweite Fluidkreislauf durch eine Wärmetauschvorrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs, und das Fahrzeugfluid nimmt Wärmeenergie von der Traktionsbatterie auf, die danach vom Fahrzeugfluid an ein Ladefluid innerhalb der Wärmetauschvorrichtung übertragen wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen ist die Ladevorrichtung eine DC-Ladevorrichtung, welche die Traktionsbatterie mit Gleichstrom auflädt, der von der Ladestation bereitgestellt wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen befindet sich das Ladefluid außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs, und das Fahrzeugfluid ist innerhalb des Fahrzeugs, wenn die Ladevorrichtung vom elektrifizierten Fahrzeug entkoppelt wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen beinhaltet die Anordnung eine Wärmetauschvorrichtung außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs, die Wärmeenergie vom Ladefluid aufnimmt, das vom elektrifizierten Fahrzeug zur Ladestation zurückgeleitet wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen wird Wärmeenergie, die dem Ladefluid an der Wärmetauschvorrichtung entnommen wird, an die Umgebungsluft übertragen.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen beinhaltet die Anordnung eine Wasserzufuhr, die vom Ladefluid getrennt ist und sich außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs befindet. Wärmeenergie vom Ladefluid wird dazu verwendet, um die Wasserzufuhr zu heizen.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen beinhaltet die Anordnung einen Innenbereich eines Gebäudes. Wärmeenergie im Ladefluid, das an die Ladestation zurückgeleitet wird, wird dazu verwendet, um den Innenbereich zu heizen.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen grenzt der Innenbereich an einen Boden des Gebäudes an, und das Ladefluid, das an die Ladestation zurückgeleitet wird, wird durch ein Leitungssystem unter dem Boden geleitet, um zu ermöglichen, dass die Wärmeenergie im Ladefluid den Boden heizt.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorangehenden Anordnungen beinhaltet die Anordnung eine Wärmesenke und ein thermoelektrisches Modul. Die Wärmeenergie im Ladefluid, das an die Ladestation zurückgeleitet wird, wird verwendet, um die Wärmesenke zu heizen, um eine Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Modul zu ermöglichen. Das thermoelektrische Modul erzeugt in Reaktion auf die Temperaturdifferenz elektrische Energie, die dazu verwendet wird, um eine Last außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs mit Energie zu versorgen.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung unter anderem das Zirkulieren eines Ladefluids durch eine Ladevorrichtung zwischen einer Ladestation und einem elektrifizierten Fahrzeug. Das Zirkulieren findet statt, ohne dass sich das Ladefluid mit dem Fahrzeugfluid vermengt oder durch eine Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs geleitet wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Verfahrens beinhaltet das Verfahren das Zirkulieren des Fahrzeugfluids durch die Traktionsbatterie und das Übertragen von Wärmeenergie vom Fahrzeugfluid an das Ladefluid an einer Position außerhalb der Traktionsbatterie.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Übertragen von Wärmeenergie vom Fahrzeugfluid an das Ladefluid unter Verwendung einer Wärmetauschvorrichtung innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Übertragen von Wärmeenergie vom Ladefluid an die Umgebungsluft an einer Position außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Heizen einer Wasserzufuhr unter Verwendung von Wärmeenergie aus dem Ladefluid.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Heizen eines Innenbereichs eines Gebäudes unter Verwendung von Wärmeenergie aus dem Ladefluid.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Heizen des Innenbereichs durch Leiten des Ladefluids, das vom elektrifizierten Fahrzeug erhalten wurde, durch ein Rohrsystem unter einem Boden des Gebäudes.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Verwenden des Ladefluids aus dem elektrifizierten Fahrzeug, um eine Temperaturdifferenz an einem thermoelektrischen Modul zu ermöglichen und mit dem thermoelektrischen Modul elektrische Energie zu erzeugen, die dazu verwendet wird, um eine Last außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs mit Energie zu versorgen.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Aufladen der Traktionsbatterie mit Gleichstrom, der durch die Ladevorrichtung geleitet wird.
Figurenliste
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele sind dem Fachmann aus der Detailbeschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der Detailbeschreibung beiliegen, können kurz wie folgt beschrieben werden:

1 veranschaulicht eine sehr schematische Ansicht eines elektrifizierten Fahrzeugs, das an einer Ladestation aufgeladen wird.
2 veranschaulicht eine Seitenansicht des elektrifizierten Fahrzeugs sowie einen Teil der Ladestation aus 2.
3 veranschaulicht beispielhafte Verwendungszwecke für Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn das elektrifizierte Fahrzeug an der Ladestation aus 1 und 2 aufgeladen wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft die Verwendung von Wärmeenergie, die beim Aufladen eines elektrifizierten Fahrzeugs erzeugt wird. Wärmeenergie wird über eine Ladevorrichtung aus dem elektrifizierten Fahrzeug geleitet. Die Wärmeenergie kann auf verschiedene Weisen verwendet werden.
1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 sowie eine Ladestation 14. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 ist ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV). Eine Ladevorrichtung 18 verbindet das elektrifizierte Fahrzeug 10 mit der Ladestation.
Obwohl hier ein PHEV dargestellt wird, versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf PHEV beschränkt sind und sich auf einen beliebigen anderen elektrifizierten Fahrzeugtyp erstrecken könnten, der aus einer Energiequelle außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs aufgeladen wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV).
In dieser beispielhaften Ausführungsform fließt elektrische Energie aus einer Netz-Energiequelle 22 zur Ladestation 14. Danach fließt die elektrische Energie durch die Ladevorrichtung 18 zum elektrifizierten Fahrzeug 10. Innerhalb des elektrischen Fahrzeugs 10 fließt die elektrische Energie entlang eines Pfades 24 zu einer Traktionsbatterie 26 und lädt die Traktionsbatterie 26 wieder auf.
Die Ladevorrichtung 18 ist in einer gekoppelten Position mit dem elektrifizierten Fahrzeug 10 dargestellt. Die Ladevorrichtung 18 ist mit dem elektrifizierten Fahrzeug 10 gekoppelt, wenn die Traktionsbatterie 26 mit elektrischer Energie aus der Netz-Energiequelle 22 aufgeladen wird. Die Ladevorrichtung 18 ist vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt, wenn zum Beispiel ein Fahrer das elektrifizierte Fahrzeug 10 fährt.
Das Aufladen der Traktionsbatterie 26 erzeugt Wärmeenergie. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 beinhaltet ein Fahrzeugfluid, das verwendet wird, um die erzeugte Wärmeenergie von der Traktionsbatterie abzuleiten.
Das Fahrzeugfluid fließt entlang eines Fluidkreislaufs 30, der sich durch einen Teil der Traktionsbatterie 26 und eine Wärmetauschvorrichtung 34 erstreckt. Eine Pumpe kann zum Beispiel das Fahrzeugfluid entlang des Fluidkreislaufs 30 zwischen der Traktionsbatterie 26 und der Wärmetauschvorrichtung 24 zirkulieren.
Das Aufladen der Traktionsbatterie 26 erwärmt das Fahrzeugfluid des Fluidkreislaufs 30, das sich innerhalb der Traktionsbatterie 26 befindet. Das erwärmte Fahrzeugfluid wird dann an die Wärmetauschvorrichtung 34 geleitet, wo Wärmeenergie vom erwärmten Fahrzeugfluid übertragen wird, wodurch sich das Fahrzeugfluid abkühlt.
In diesem Beispiel wird Wärmeenergie an der Wärmetauschvorrichtung 34 vom Fahrzeugfluid innerhalb des Fluidkreislaufs 30 an ein Ladefluid innerhalb eines Fluidkreislaufs 38 übertragen. Der Fluidkreislauf 38 mit dem Ladefluid erstreckt sich von der Ladestation 14 durch die Ladevorrichtung 18 in das elektrifizierte Fahrzeug 10 und durch die Wärmetauschvorrichtung 34.
Das Ladefluid zirkuliert zwischen der Ladestation 14 und dem elektrifizierten Fahrzeug 10 durch den Fluidkreislauf 38. Eine Pumpe 40 kann zum Beispiel verwendet werden, um das Ladefluid entlang des Fluidkreislaufs 38 zu zirkulieren.
Das Ladefluid im Fluidkreislauf 38 wird innerhalb der Wärmetauschvorrichtung 34 durch Wärmeenergie aus dem Fahrzeugfluid innerhalb des Fluidkreislaufs 30 erwärmt. Das Ladefluid, das an der Wärmetauschvorrichtung 34 erwärmt wird, wird über die Ladevorrichtung 18 an die Ladestation 14 zurückgeführt. Dann wird Wärmeenergie aus dem Ladefluid innerhalb des Fluidkreislaufs 38 im Bereich 42 extrahiert. Wärmeenergie, die aus dem Ladefluid innerhalb des Fluidkreislaufs 38 extrahiert wird, kann für verschiedene Zwecke verwendet werden oder einfach an die Umgebungsluft übertragen werden.
Für Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet „Fahrzeugfluid“ ein Fluid innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10, das nach Abschluss eines Ladevorgangs innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 verbleiben soll, wenn die Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt wird. Beispielhafte Fahrzeugfluide beinhalten Kühlmittel. Das Kühlmittel kann flüssig oder ein Gas sein. Das Fahrzeugfluid könnte zum Beispiel ein Glycol-Wasser-Gemisch sein.
Das Ladefluid bezeichnet für die Zwecke dieser Offenbarung ein Fluid, das sich außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befindet, wenn die Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt wird. Wenn die Ladevorrichtung 18 während eines Ladevorgangs mit dem elektrifizierten Fahrzeug 10 gekoppelt ist, kann das Ladefluid in das elektrifizierte Fahrzeug 10 einströmen. Beispielhafte Ladefluide beinhalten Kühlmittel. Das Kühlmittel kann flüssig oder ein Gas sein. Das Fahrzeugfluid könnte zum Beispiel ein Glycol-Wasser-Gemisch sein.
In dieser beispielhaften Ausführungsform wird das Ladefluid, das sich innerhalb des Teils des innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befindlichen Fluidkreislaufs 38 befindet, im Wesentlichen aus dem elektrifizierten Fahrzeug 10 entfernt, bevor die Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt wird. Die Pumpe 40 könnte zum Beispiel verwendet werden, um sowohl das Ladefluid innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 abzupumpen, bevor die Ladevorrichtung vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt wird, als auch um danach während eines anschließenden Ladevorgangs erneut Ladefluid in das elektrifizierte Fahrzeug 10 einzubringen.
In anderen Beispielen kann ein Teil des Ladefluids im Fluidkreislauf 38 innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 verbleiben, nachdem die Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt worden ist. Ein solches Ladefluid würde man jedoch trotzdem nicht als Fahrzeugfluid betrachten, da das Ladefluid, das nach dem Entkoppeln der Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 im Fluidkreislauf 38 verbleibt, nicht vom elektrifizierten Fahrzeug 10 verwendet wird, wenn die Ladevorrichtung 18 vom elektrifizierten Fahrzeug 10 entkoppelt ist.
Insbesondere ist der Fluidkreislauf 30 vollständig im elektrifizierten Fahrzeug 10 enthalten und gänzlich vom Fluidkreislauf 38 getrennt, der sich durch die Ladevorrichtung 18 von der Ladestation 14 zum elektrifizierten Fahrzeug 10 erstreckt. Dies stellt sicher, dass sich das Ladefluid innerhalb des Fluidkreislaufs 38 nicht mit dem Fahrzeugfluid innerhalb des Fluidkreislaufs 30 vermischt. Das Verhindern einer solchen Vermengung des Ladefluids mit dem Fahrzeugfluid kann unter anderem verhindern, dass Verunreinigungen innerhalb des Ladefluids Arbeitsvorgänge des elektrifizierten Fahrzeugs stören, die von einem relativ sauberen und nicht verunreinigten Fahrzeugfluid abhängen.
Die Wärmetauschvorrichtung 34 kann in diesem Beispiel als Gegenströmungs-Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher betrachtet werden, da sowohl das beispielhafte Fahrzeugfluid innerhalb des Fluidkreislaufs 30 als auch das beispielhaften Ladefluid innerhalb des Fluidkreislaufs 38 Flüssigkeiten sind. In anderen Beispielen könnte eines aus dem Fahrzeugfluid und dem Ladefluid oder könnten beide ein Gas sein. In solchen Beispielen könnte die Wärmetauschvorrichtung 34 ein Gas-zu-Flüssigkeit-, Flüssigkeit-zu-Gas- oder ein Gas-zu-Gas-Wärmetauscher sein.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist die Ladevorrichtung 18 während eines Ladevorgangs mit einem Ladeanschluss 50 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 gekoppelt. Wenn sie mit dem Ladeanschluss 50 gekoppelt ist, erstreckt sich die Ladevorrichtung 18 von der Ladestation 14 zum Ladeanschluss 50.
Innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 erstreckt sich der Pfad 24 vom Ladeanschluss 50 zur Traktionsbatterie 26. Der Pfad 24 ist zum Beispiel ein leistungsstarkes Kabel.
In 2 erstreckt der Teil des Fluidkreislaufs 38, der sich innerhalb des elektrifizieren Fahrzeugs 10 befindet, von einem Ladefluid-Fahrzeugeinlass am Ladeanschluss 50 zur Wärmetauschvorrichtung 34 und zurück zu einem Ladefluid-Fahrzeugauslass am Ladeanschluss 50.
Insbesondere beinhaltet die Ladevorrichtung 18 in dieser beispielhaften Ausführungsform sowohl die elektrische Verbindung zur Traktionsbatterie 26 als auch die Fluidverbindung zu dem Teil des Fluidkreislaufs 38, der innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 liegt. Daher muss ein Benutzer lediglich die Ladevorrichtung 18 mit dem Ladeanschluss 50 koppeln, um einen elektrischen Pfad zur Traktionsbatterie 26 zu schließen und um den Fluidkreislauf 38 zu schließen, der das Ladefluid zwischen der Ladestation 14 und dem elektrifizierten Fahrzeug 10 zirkuliert. In einer weiteren Ausführungsform könnte die Ladevorrichtung 18 einen ersten Teil mit der elektrischen Verbindung zur Traktionsbatterie 26 und einen getrennten, zweiten Abschnitt mit der Fluidverbindung zu dem innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 10 liegenden Teil des Fluidkreislaufs 38 beinhalten.
Der Fluidkreislauf 30 mit dem Fahrzeugfluid erstreckt sich von der Traktionsbatterie 26 zur Wärmetauschvorrichtung 34. In diesem Beispiel erstreckt sich der Fluidkreislauf 30 zusätzlich durch ein Wärmesystem 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 10, bevor er wieder zur Traktionsbatterie 26 geführt wird. Das Wärmesystem 24 könnte einen Teil eines HLK-Systems für das elektrifizierte Fahrzeug 10 beinhalten.
Nun auf 3 Bezug nehmend, kann Wärmeenergie aus dem Ladefluid innerhalb des Fluidkreislaufs 38 zu verschiedenen Zwecken an der Ladestation 14 verwendet werden. In einem ersten Beispiel wird Ladefluid von der Ladevorrichtung 18 an einen Wassertank 60 geleitet, wo Wärmeenergie aus dem Ladefluid durch eine oder mehrere Leitungen 64 weitergeleitet wird, die in einem Wassertank 60 enthalten sind. Der Wassertank 60 nimmt relativ kaltes Wasser von einer Wasserzufuhr 62 auf. Das relativ kalte Wasser wird mittels Wärmeenergie aus dem Ladefluid innerhalb der Leitungen 64 erwärmt. Nachdem es durch die Leitungen 64 im Wassertank 60 geleitet worden ist, kehrt das Ladefluid entlang des Rückführpfads R zur Ladevorrichtung 18 zurück.
Der Wassertank 60 ist effektiv ein Wärmetauscher, wobei Wärmeenergie aus dem Ladefluid an das Wasser geleitet wird, das im Wassertank 60 enthalten ist. Wasser innerhalb des Wassertanks 60, das mit dem Ladefluid erwärmt wird, kann wieder vom Wassertank 60 weggeleitet werden und danach als eine Quelle 66 für Warmwasser verwendet werden, zum Beispiel für ein Wohn- oder Gewerbegebäude. Das Erwärmen des Wassers mit der Wärmeenergie aus dem Ladefluid reduziert eine erforderliche Heizmenge aus anderen Wasserheizquellen 68 wie z. B. einer elektrischen oder einer Propanquelle. Die Wärmeenergie aus dem Ladefluid heizt das Wasser innerhalb des Wassertanks 60 effektiv vor, bevor das Wasser verwendet wird.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform wird das Ladefluid von der Ladevorrichtung 18 hin zu einer ersten Wärmesenke 70, durch Bohrkanäle in der ersten Wärmesenke 70 oder beide geleitet. Die erste Wärmesenke 70 kann zum Beispiel aus Aluminium bestehen. Das Ladefluid von der Ladevorrichtung 18 erwärmt die erste Wärmesenke 70. Nach dem Erwärmen der ersten Wärmesenke 70 kehrt das Ladefluid entlang des Rückführpfads R zur Ladevorrichtung 18 zurück.
Eine erste Seite eines thermoelektrischen Moduls 74 ist mit der ersten Wärmesenke 70 gekoppelt, und eine zweite Seite des thermoelektrischen Moduls 74 ist mit einer zweiten Wärmesenke 76 gekoppelt, die nicht vom Ladefluid erwärmt wird. Das Erwärmen der ersten Wärmesenke 70 erzeugt eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Wärmesenke 70 und der zweiten Wärmesenke 76. Das thermoelektrische Modul 74 verwendet die Temperaturdifferenz, um mittels des thermoelektrischen Moduls 74 elektrische Energie zu erzeugen. Die elektrische Energie aus dem thermoelektrischen Modul 74 kann in einer Batterie gespeichert und als Energiezufuhr 78 für ein Wohn- oder Gewerbegebäude oder für einen anderen Zweck verwendet werden. Die elektrische Energie aus dem thermoelektrischen Modul 74 könnte stattdessen direkt in ein elektrisches System eingespeist werden, zum Beispiel durch Spannungswandler und -regler. Die elektrische Energie könnte verwendet werden, um einen Kühlzyklus für ein Kühlsystem des Wohn- oder Gewerbegebäudes mit Energie zu versorgen.
In noch einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform wird das Ladefluid aus der Ladevorrichtung 18 durch das Rohsystem 80 unter einem Boden oder durch einen anderen Bereich eines Gebäudes geleitet. Das erwärmte Ladefluid, das durch das Rohrsystem 80 geleitet wird, heizt den Boden oder den anderen Bereich, wodurch die aus anderen Quellen benötigte Heizenergie reduziert wird. Nachdem es durch das Rohrsystem 80 geleitet worden ist, kehrt das Ladefluid entlang des Rückführpfads R zur Ladevorrichtung 18 zurück.
Das Ladefluid könnte verwendet werden, um zum Beispiel einen Fliesenboden und die umgebenden Bereiche in einem Wohnhaus zu heizen. Wenn ein Ladevorgang des elektrifizierten Fahrzeugs 10 über Nacht stattfindet, kann ein Bewohner des Hauses mit einem warmen Fliesenboden und einem elektrifizierten Fahrzeug 10 aufwachen, das aufgeladen und bereit für einen Fahrzyklus ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform wird das Ladefluid aus der Ladevorrichtung 18 durch einen Radiator 90 geleitet. Vom Radiator 90 wird Wärmeenergie aus dem Ladefluid abgestrahlt, um einen Bereich wie z. B. einen Innenbereich eines Wohn- oder Gewerbegebäudes zu heizen. Wärmeenergie aus dem Ladefluid reduziert die aus anderen Quellen benötigte Heizenergie. Nachdem es durch den Radiator 90 geleitet worden ist, kehrt das Ladefluid entlang des Rückführpfads R zur Ladevorrichtung 18 zurück.
Der Radiator 90 könnte eine Wärmesenke wie z. B. ein Aluminiumblock mit Kühlrippen und integrierten Strömungskanälen sein. Das Ladefluid wird durch die oder hin zur Wärmesenke geleitet, um die Wärmesenke zu erwärmen. Wärmeenergie wird dann von der Heizsenke über die Kühlrippen an die Umgebung übertragen. Ein Gebläse 94 könnte verwendet werden, um eine Luftströmung durch die Kühlrippen, die integrierten Kanäle oder beides zu leiten. Die Luftströmung kann die Übertragung von Wärmeenergie an die Umgebung erleichtern.
In noch einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform wird das Ladefluid von der Ladevorrichtung 18 durch eine Wärmetauschvorrichtung 100 geleitet, und Wärmeenergie wird dem erwärmten Ladefluid entzogen und verwendet, um zum Beispiel ein HLK-System eines Gebäudes zu heizen. Wärmeenergie aus dem Ladefluid reduziert die aus anderen Quellen benötigte Heizenergie. Nachdem es durch die Wärmetauschvorrichtung 100 geleitet worden ist, kehrt das Ladefluid entlang des Rückführpfads R zur Ladevorrichtung 18 zurück.
Der Wassertank 60, das thermoelektrische Modul 74, das Rohrsystem 80, der Radiator 90 und die Wärmetauschvorrichtung 100 werden aus Gründen der einfachen Darstellung gemeinsam in 3 gezeigt. Wie erkennbar ist, kann das Ladefluid aus der Ladevorrichtung stattdessen nur für den Wassertank 60, nur für das thermoelektrische Modul 74, nur für das Rohrsystem 80, nur für den Radiator 90 oder nur für die Wärmetauschvorrichtung 100 verwendet werden. Ferner kann das Ladefluid aus der Ladevorrichtung für mehr als einen - aber nicht alle - dieser Verwendungszwecke verwendet werden, wie z. B. für den Wassertank 60 und die Wärmetauschvorrichtung 100.
Erneut auf 2 Bezug nehmend, sind die Beispiele dieser Offenbarung besonders geeignet, wenn das elektrifizierte Fahrzeug 10 mit Gleichstrom über die Ladestation 14 aufgeladen wird, wie z. B. bei einem DC-Schnellladevorgang. Wie bekannt ist, können DC-Schnellladevorgänge höhere Wärmeenergiemengen in der Traktionsbatterie 26 erzeugen als ein relativ langsamerer Wechselstrom- (AC-) Ladevorgang.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Ladestation 14 eine kommerzielle Ladestation, die mehrere Ladevorrichtungen 18 einschließt, die jeweils einzeln mit unterschiedlichen elektrifizierten Fahrzeugen verbindbar sind, um die unterschiedlichen elektrifizierten Fahrzeuge aufzuladen. Die kommerzielle Ladestation könnte aufgrund der höheren Häufigkeit von Ladevorgängen, die im Vergleich zu einem Wohnhaus an einer solchen Ladestation stattfinden, besonders von den Prinzipien dieser Offenbarung profitieren. Das bedeutet, dass eine Erhöhung der Anzahl von Ladevorgängen die gesamte Wärmeenergiemenge erhöhen kann, die durch Ladevorgänge erzeugt wird. Die kommerzielle Ladestation kann daher mehr durch Ladevorgänge erzeugte Wärmeenergie gewinnen als zum Beispiel eine Ladestation, die zum Wohnhaus gehört.
Eine kommerzielle Ladestation in einem kühleren Klima könnte zum Beispiel Wärmeenergie, die vom Aufladen mehrerer unterschiedlicher Fahrzeuge erzeugt wird, zum Heizen der Innenbereiche der kommerziellen Ladestation oder zur Energieversorgung eines in der kommerziellen Ladestation verwendeten Kühlzyklus verwenden. Dies reduziert die Gesamtenergiekosten zum Heizen der kommerziellen Ladestation.
Die vorangehende Beschreibung ist vielmehr von beispielhafter als einschränkender Natur. Dem Fachmann können Varianten und Modifikationen der offenbarten Beispiele erkennbar sein, die nicht notwendigerweise vom Wesen dieser Offenbarung abweichen. Daher kann der rechtliche Schutzumfang, den diese Offenbarung hat, lediglich durch Prüfung der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.

Claims

Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung, umfassend: einen Fluidkreislauf außerhalb einer Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs, wobei der Fluidkreislauf so konfiguriert ist, dass er ein Ladefluid über eine Ladevorrichtung an das elektrifizierte Fahrzeug leitet und das Ladefluid wieder an eine Ladestation zurückleitet, ohne das Ladefluid mit einem Fahrzeugfluid zu kombinieren.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, wobei der Fluidkreislauf ein erster Fluidkreislauf ist, und die ferner einen zweiten Fluidkreislauf umfasst, der vollständig in dem elektrifizierten Fahrzeug enthalten und so konfiguriert ist, dass er das Fahrzeugfluid durch die Traktionsbatterie leitet, wobei sich der erste und der zweite Kreislauf gegebenenfalls durch eine Wärmetauschvorrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs erstrecken und das Fahrzeugfluid Wärmeenergie von der Traktionsbatterie aufnimmt, die dann in der Wärmetauschvorrichtung vom Fahrzeugfluid an das Ladefluid übertragen wird.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, wobei die Ladevorrichtung eine DC-Ladevorrichtung ist, welche die Traktionsbatterie mit Gleichstrom auflädt, der von der Ladestation bereitgestellt wird.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, wobei sich das Ladefluid außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs befindet und sich das Fahrzeugfluid innerhalb des Fahrzeugs befindet, wenn die Ladevorrichtung vom elektrifizierten Fahrzeug entkoppelt wird.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, die ferner eine Wärmetauschvorrichtung außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs umfasst, die Wärmeenergie vom Ladefluid aufnimmt, das vom elektrifizierten Fahrzeug an die Ladestation zurückgeleitet wird, wobei gegebenenfalls Wärmeenergie, die aus dem Ladefluid extrahiert wird, auf die Umgebungsluft übertragen wird.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, die ferner eine Wasserzufuhr umfasst, die vom Ladefluid getrennt ist und sich außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs befindet, wobei Wärmeenergie aus dem Ladefluid verwendet wird, um die Wärmezufuhr zu erwärmen.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 5, die ferner einen Innenbereich eines Gebäudes umfasst, wobei Wärmeenergie im Ladefluid, das zur Ladestation zurückgeleitet wird, zum Heizen des Innenbereichs verwendet wird, wobei der Innenbereich gegebenenfalls an einen Boden des Gebäudes angrenzt und das Ladefluid, das zur Ladestation zurückgeleitet wird, durch ein Rohrsystem unter dem Boden geleitet wird, um zu ermöglichen, dass die Wärmeenergie im Ladefluid den Boden heizt.
Anordnung zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 1, die ferner eine Wärmesenke und ein thermoelektrisches Modul umfasst, wobei Wärmeenergie im Ladefluid, das zur Ladestation zurückgeleitet wird, zum Erwärmen der Wärmesenke verwendet wird, um eine Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Modul zu ermöglichen, wobei das thermoelektrische Modul in Reaktion auf die Temperaturdifferenz elektrische Energie erzeugt, die zur Energieversorgung einer Last außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs verwendet wird.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung, umfassend: Zirkulieren eines Ladefluids durch eine Ladevorrichtung zwischen einer Ladestation und einem elektrifizierten Fahrzeug, ohne dass sich das Ladefluid mit einem Fahrzeugfluid vermengt oder durch eine Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs geleitet wird.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Zirkulieren des Fahrzeugfluids durch die Traktionsbatterie und das Übertragen von Wärmeenergie vom Fahrzeugfluid an das Ladefluid an einer Position außerhalb der Traktionsbatterie sowie gegebenenfalls das Übertragen von Wärmeenergie vom Fahrzeugfluid an das Ladefluid unter Verwendung einer Wärmetauschvorrichtung innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs umfasst.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Übertragen von Wärmeenergie vom Ladefluid an die Umgebungsluft an einer Position außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs umfasst.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Heizen einer Wasserzufuhr unter Verwendung von Wärmeenergie aus dem Ladefluid umfasst.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Heizen eines Innenbereichs eines Gebäudes unter Verwendung von Wärmeenergie aus dem Ladefluid sowie gegebenenfalls das Heizen des Innenbereichs durch Leiten des vom elektrifizierten Fahrzeug aufgenommenen Ladefluids durch ein Leitungssystem unter einem Boden des Gebäudes umfasst.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Verwenden des Ladefluids aus dem elektrifizierten Fahrzeug, um eine Temperaturdifferenz an einem thermoelektrischen Modul zu ermöglichen, und das Erzeugen von elektrischer Energie mit dem thermoelektrischen Modul, die dazu verwendet wird, um eine Last außerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs mit Energie zu versorgen, umfasst.
Verfahren zur Ladeenergierückgewinnung nach Anspruch 9, das ferner das Aufladen der Traktionsbatterie mit Gleichstrom umfasst, der durch die Ladevorrichtung geleitet wird.