DE102020209582A1 - Charging device and method for charging a high-voltage battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Leistungselektronik (2) zum Bereitstellen eines Ladestroms zum Laden der Hochvoltbatterie und eine Gebläsevorrichtung (3) zum Kühlen der Leistungselektronik (2) mittels eines Luftstroms, wobei die Ladevorrichtung (1) eine Geräuschkompensationsvorrichtung (4) zum Erzeugen eines Kompensationsgeräuschs mit einer invertierten Phase zu einem Gebläsegeräusch der Gebläsevorrichtung (3) aufweist, wobei die Geräuschkompensationsvorrichtung (4) einen Frequenzgenerator (5) zum Generieren einer elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs und einen Lautsprecher (6) zum Ausgeben des Kompensationsgeräuschs auf Basis der elektronischen Kodierung aufweist, und wobei der Frequenzgenerator (5) ausgebildet ist, die elektronische Kodierung auf Basis eines Geräuschemissionskennfelds der Gebläsevorrichtung (3) und eines aktuellen Betriebszustands der Gebläsevorrichtung (3) zu generieren. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mittels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mittels einer gattungsgemäßen Ladevorrichtung.The present invention relates to a charging device for charging a high-voltage battery of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for charging a high-voltage battery of a motor vehicle using a generic charging device.
Es sind diverse Ladevorrichtungen bekannt, die zum Laden von Hochvoltbatterien von Kraftfahrzeugen ausgebildet sind. Grundsätzlich wird zwischen stationären und mobilen Ladestationen sowie zwischen einfachen und Schnellladestationen unterschieden. Stationäre Ladestationen sind grundsätzlich mit einem Fundament einer Aufstellungsstelle verankert und zum Bereitstellen der erforderlichen elektrischen Energie üblicherweise mit dem örtlichen Stromnetz elektrisch gekoppelt. Mobile Ladevorrichtungen sind flexibel an unterschiedlichen Orten aufstellbar und weisen zum Bereitstellen der erforderlichen elektrischen Energie oftmals einen Batteriespeicher auf. Schnellladestationen unterscheiden sich von einfachen Ladestationen in einer erzielbaren Ladeleistung und somit reduzierten Ladezeiten der Hochvoltbatterien. Zudem sind Schnellladestationen aufwendiger in der Anschaffung als einfache Ladestationen und stellen zum Betreiben mit ihrer maximalen Ladeleistung größere Anforderungen an das Stromnetz.Various charging devices are known which are designed to charge high-voltage batteries in motor vehicles. A basic distinction is made between stationary and mobile charging stations and between simple and fast charging stations. Stationary charging stations are fundamentally anchored to a foundation of an installation site and are usually electrically coupled to the local power grid in order to provide the required electrical energy. Mobile charging devices can be set up flexibly at different locations and often have a battery storage device to provide the required electrical energy. Fast charging stations differ from simple charging stations in terms of the charging capacity that can be achieved and thus the reduced charging times of the high-voltage batteries. In addition, fast charging stations are more expensive to purchase than simple charging stations and place greater demands on the power grid to operate with their maximum charging capacity.
Bekannte Ladevorrichtungen weisen eine Leistungselektronik zum Bereitstellen des Ladestroms zum Laden der Hochvoltbatterie auf. Mittels der Leistungselektronik ist die von der Stromquelle bereitgestellte Spannung transformierbar sowie der Ladestrom und somit die Ladeleistung steuerbar bzw. regelbar, um eine Beschädigung der Hochvoltbatterie zu vermeiden. Hierbei entstehen hohe Schaltverluste, welche bei Schnellladestationen oftmals Werte zwischen 6 kW und 10 kW annehmen können. Diese Verluste fallen überwiegend als Verlustwärme an.Known charging devices have power electronics for providing the charging current for charging the high-voltage battery. By means of the power electronics, the voltage provided by the power source can be transformed and the charging current and thus the charging power can be controlled or regulated in order to avoid damage to the high-voltage battery. This results in high switching losses, which can often assume values between 6 kW and 10 kW in fast charging stations. These losses mainly occur as lost heat.
Zur Abfuhr der Verlustwärme weisen herkömmliche Ladestationen eine Flüssigkeitskühlung auf. Hierbei weist beispielsweise ein Gehäuse der Leistungselektronik Kühlflüssigkeitskanäle auf, durch welche Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Gehäuses durchleitbar ist. Die Verlustwärme der Leistungselektronik ist somit über das Gehäuse an die Kühlflüssigkeit ableitbar und über die Kühlflüssigkeit vom Gehäuse wegführbar.Conventional charging stations have liquid cooling to dissipate the heat loss. In this case, for example, a housing of the power electronics has cooling liquid channels, through which cooling liquid can be passed to cool the housing. The heat loss of the power electronics can thus be dissipated via the housing to the cooling liquid and can be conducted away from the housing via the cooling liquid.
Flüssigkeitskühlungen haben den Nachteil, dass sie besonders aufwendig in der Herstellung und somit sehr kostenintensiv sind, da sie eine Vielzahl an unterschiedlichen Komponenten erfordern. Benötigt werden insbesondere ein verzweigtes Rohrsystem mit zwei fluidgetrennten Kühlkreisen, eine oder mehrere Kühlflüssigkeitspumpen zum Fördern der Kühlflüssigkeit, mehrere Temperatursensoren, Kühlflüssigkeitsbehälter zum Speichern der Kühlflüssigkeit, einen Wärmetauscher mit Lüfter zum Kühlen der erwärmten Kühlflüssigkeit, eine Steuerungsvorrichtung und mehrere Liter an Kühlflüssigkeit.Liquid cooling systems have the disadvantage that they are particularly complicated to produce and therefore very expensive, since they require a large number of different components. What is required in particular is a branched pipe system with two fluid-separated cooling circuits, one or more cooling liquid pumps for pumping the cooling liquid, several temperature sensors, cooling liquid tanks for storing the cooling liquid, a heat exchanger with a fan for cooling the heated cooling liquid, a control device and several liters of cooling liquid.
Als Ersatz für Flüssigkeitskühlungen könnte eine Luftkühlung zum Einsatz kommen. Gleichwohl besteht bereits bei induktiven Ladestationen mit Flüssigkeitskühlung das Problem hoher Betriebsgeräusche, insbesondere der Leistungselektronik der Ladestation. Luftkühlungen benötigen zur Erzielung derselben Kühlleistung wie Flüssigkeitskühlungen einen wesentlich stärkeren Luftstrom als der Flüssigkeitsstrom der Flüssigkeitskühlung. Demnach weisen Luftkühlungen eine erheblich höhere Geräuschemission auf als vergleichbare Flüssigkeitskühlungen und finden bei Ladestationen für Hochvoltbatterien daher kaum Anwendung. Zudem verhängt der Gesetzgeber an die Ladestationen, insbesondere bei Aufstellung im Stadtgebiet, zunehmend strengere Vorschriften bezüglich zulässiger Geräuschemissionsgrenzwerte, sodass der Trend bei der Entwicklung von Ladestationen für Hochvoltbatterien in Richtung Geräuschvermeidung, Geräuschdämmung und Geräuschkompensation geht.Air cooling could be used as a replacement for liquid cooling. Nevertheless, there is already the problem of high operating noises in inductive charging stations with liquid cooling, in particular the power electronics of the charging station. To achieve the same cooling performance as liquid cooling, air cooling requires a significantly higher airflow than the liquid flow of liquid cooling. Accordingly, air cooling has significantly higher noise emissions than comparable liquid cooling and is therefore rarely used in charging stations for high-voltage batteries. In addition, legislators are imposing increasingly strict regulations on the permissible noise emission limit values for the charging stations, especially when installed in urban areas, so that the trend in the development of charging stations for high-voltage batteries is moving in the direction of noise avoidance, noise insulation and noise compensation.
Aus der
Die
Aus der
Sämtliche dieser Geräuschunterdrückungssysteme weisen mehrere Mikrofone zum Erfassen der Geräuschemission sowie eine aufwendige Regelungsvorrichtung auf.All of these noise suppression systems have a number of microphones for detecting the noise emission and a complex control device.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Ladevorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine Kühlung der Leistungselektronik gewährleisten und dabei ein Überschreiten der zulässigen Geräuschemissionsgrenzwerte vermeiden.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in a charging device for charging a high-voltage battery of a motor vehicle. In particular, the object of the present invention is to create a charging device and a method for charging a high-voltage battery of a motor vehicle that ensure cooling of the power electronics in a simple and cost-effective manner and thereby avoid exceeding the permissible noise emission limit values.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Ladevorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by a charging device for charging a high-voltage battery of a motor vehicle having the features of independent claim 1 and by a method for charging a high-voltage battery of a motor vehicle having the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Ladevorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Ladevorrichtung weist eine Leistungselektronik zum Bereitstellen eines Ladestroms zum Laden der Hochvoltbatterie und eine Gebläsevorrichtung zum Kühlen der Leistungselektronik mittels eines Luftstroms auf. Die Ladevorrichtung weist eine Geräuschkompensationsvorrichtung zum Erzeugen eines Kompensationsgeräuschs mit einer invertierten Phase zu einem Gebläsegeräusch der Gebläsevorrichtung auf. Die Geräuschkompensationsvorrichtung weist einen Frequenzgenerator zum Generieren einer elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs und einen Lautsprecher zum Ausgeben des Kompensationsgeräuschs auf Basis der elektronischen Kodierung auf, wobei der Frequenzgenerator ausgebildet ist, die elektronische Kodierung auf Basis eines Geräuschemissionskennfelds der Gebläsevorrichtung und eines aktuellen Betriebszustands der Gebläsevorrichtung zu generieren.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a charging device for charging a high-voltage battery of a motor vehicle. The charging device has power electronics for providing a charging current for charging the high-voltage battery and a blower device for cooling the power electronics by means of an air flow. The charging device has a noise compensation device for generating a compensation noise with an inverted phase to a fan noise of the fan device. The noise compensation device has a frequency generator for generating an electronic coding of the compensation noise and a loudspeaker for outputting the compensation noise on the basis of the electronic coding, the frequency generator being designed to generate the electronic coding on the basis of a noise emission map of the blower device and a current operating state of the blower device.
Die Ladevorrichtung ist vorzugsweise als Ladesäule, besonders bevorzugt als Schnellladesäule und weiter bevorzugt als Hochleistungsladesäule, ausgebildet. Unter einer Schnellladesäule wird eine Ladesäule verstanden, welche eine maximale Ladeleistung von etwa zwischen 22 kW und 150 kW aufweist. Eine Hochleistungsladesäule ist eine Ladesäule mit einer maximalen Ladeleistung von ungefähr zwischen 150 kW und 350 kW. Vorzugsweise ist die Ladevorrichtung als stationäre Ladestation ausgebildet. Alternativ kann die Ladevorrichtung auch als mobile Ladestation ausgebildet sein. Weiter bevorzugt ist die Ladevorrichtung an ein Stromnetz anschließbar ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die Ladevorrichtung einen eigenen Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, aufweisen.The charging device is preferably designed as a charging station, particularly preferably as a fast charging station and more preferably as a high-performance charging station. A fast charging station is understood to be a charging station that has a maximum charging capacity of between approximately 22 kW and 150 kW. A high-performance charging station is a charging station with a maximum charging capacity of approximately between 150 kW and 350 kW. The charging device is preferably designed as a stationary charging station. Alternatively, the charging device can also be designed as a mobile charging station. More preferably, the charging device is designed to be connectable to a power grid. Alternatively or additionally, the charging device can have its own energy store, in particular a battery.
Die Leistungselektronik ist zum Bereitstellen des Ladestroms zum Laden der Hochvoltbatterie ausgebildet. Vorzugsweise ist die Leistungselektronik zum Versorgen der Gebläsevorrichtung mit elektrischer Energie ausgebildet. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Leistungselektronik zum Transformieren eines von einem Stromnetz bereitgestellten Stroms zu einem zum Laden der Hochvoltbatterie ausgebildeten Ladestrom ausgebildet ist.The power electronics are designed to provide the charging current for charging the high-voltage battery. The power electronics are preferably designed to supply the blower device with electrical energy. It is preferred according to the invention that the power electronics are designed to transform a current provided by a power grid into a charging current designed to charge the high-voltage battery.
Die Gebläsevorrichtung weist einen Motor, vorzugsweise einen Elektromotor, mit einem Rotor und einem am Rotor gehaltenen Gebläseflügel zum Erzeugen des Luftstroms zum Kühlen der Leistungselektronik auf. Vorzugsweise weist die Gebläsevorrichtung einen Luftkanal zum Ansaugen von Frischluft sowie zum gezielten Leiten des Luftstroms zur Leistungselektronik auf. Vorzugsweise weist die Ladevorrichtung keine Wasserkühlvorrichtung auf. Im Betrieb erzeugt die Gebläsevorrichtung ein Gebläsegeräusch. Unter einem Gebläsegeräusch werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise Geräusche verstanden, welche aufgrund des Betriebs der Gebläsevorrichtung emittiert werden, wie beispielsweise ein Motorgeräusch des Motors der Gebläsevorrichtung oder Luftgeräusche am Gebläseflügel, am Luftkanaleingang, im Luftkanal, beim Strömen des Luftstroms gegen die Leistungselektronik oder beim Luftkanalausgang.The fan device has a motor, preferably an electric motor, with a rotor and a fan blade held on the rotor for generating the air flow for cooling the power electronics. The blower device preferably has an air duct for sucking in fresh air and for directing the air flow to the power electronics in a targeted manner. Preferably, the charging device does not have a water cooling device. In operation, the blower device generates blower noise. In the context of the invention, a fan noise is preferably understood to mean noises which are emitted due to the operation of the fan device, such as a motor noise from the motor of the fan device or air noises on the fan blade, at the air duct inlet, in the air duct, when the air stream flows against the power electronics or at the air duct outlet .
Ein Betriebszustand der Gebläsevorrichtung ist im Rahmen der Erfindung durch Betriebsparameter der Gebläsevorrichtung, wie beispielsweise die Rotordrehzahl, Leistungsaufnahme, Motortemperatur, den Alterungszustand der Gebläsevorrichtung oder dergleichen, bestimmt. Der Alterungszustand der Gebläsevorrichtung kann beispielsweise die gesamte Laufzeit und/oder die gesamte Laufleistung und/oder dass Alter der Gebläsevorrichtung berücksichtigen. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass zusätzlich Umgebungsparameter der Gebläsevorrichtung, wie beispielsweise Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck oder dergleichen, bei der Bestimmung des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung berücksichtigt werden.An operating state of the blower device is determined within the scope of the invention by operating parameters of the blower device, such as the rotor speed, power consumption, motor temperature, the aging state of the blower device or the like. The aging state of the blower device can, for example, take into account the total running time and/or the total mileage and/or the age of the blower device. According to the invention, it is preferred that additional environmental parameters of the blower device, such as ambient temperature, humidity, air pressure or the like, are taken into account when determining the operating state of the blower device.
Die durch den Betrieb der Gebläsevorrichtung bewirkte Geräuschemission ist vom Betriebszustand der Gebläsevorrichtung abhängig. Diese Abhängigkeit ist im Geräuschemissionskennfeld festgelegt. Demnach ist auf Basis des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung und des Geräuschemissionskennfelds eine theoretische Geräuschemission der Gebläsevorrichtung bestimmbar, ohne dass es hierfür einer akustischen Messvorrichtung bedarf. Im Idealfall entspricht die theoretische Geräuschemission einer tatsächlichen Geräuschemission der Gebläsevorrichtung. Ein Unterschied zwischen der theoretischen Geräuschemission und der tatsächlichen Geräuschemission kann beispielsweise in Folge eines Verschleißes der Gebläsevorrichtung oder nicht berücksichtigter Umweltfaktoren entstehen. Das Geräuschemissionskennfeld kann beispielsweise durch Laborversuche, Modellberechnungen oder dergleichen ermittelt sein. Weiter bevorzugt ist das Geräuschemissionskennfeld bei der Inbetriebnahme der Ladevorrichtung auf die jeweilige Ladevorrichtung spezifisch kalibriert, um beispielsweise Fertigungstoleranzen Rechnung zu tragen. Es ist besonders bevorzugt, dass das Geräuschemissionskennfeld zusätzlich Betriebsgeräusche anderer Komponenten der Ladevorrichtung, wie beispielsweise der Leistungselektronik, in Abhängigkeit des Betriebszustands der jeweiligen Komponente berücksichtigt, sodass das Kompensationsgeräusch zum Kompensieren einer theoretischen Gesamtgeräuschemission der Ladevorrichtung ausgebildet ist.The noise emission caused by the operation of the blower device depends on the operating state of the blower device. This dependency is defined in the noise emission map. Accordingly, a theoretical noise emission of the fan device can be determined on the basis of the operating state of the fan device and the noise emission map, without an acoustic measuring device being required for this purpose. In the ideal case, the theoretical noise emission corresponds to an actual noise emission from the blower device. A difference between the theoretical noise emission and the actual noise emission can arise, for example, as a result of wear and tear on the fan device or environmental factors that have not been taken into account. The noise emission map can be determined, for example, by laboratory tests, model calculations or the like. More preferably, the noise emission characteristics map is calibrated specifically to the respective charging device when the charging device is started up, in order to take manufacturing tolerances into account, for example. It is particularly preferred that the noise emission map also takes into account operating noises from other components of the charging device, such as the power electronics, depending on the operating state of the respective component, so that the compensation noise is designed to compensate for a theoretical total noise emission of the charging device.
Die Geräuschkompensationsvorrichtung ist zum Erzeugen des Kompensationsgeräuschs ausgebildet und weist zum Generieren der elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs den Frequenzgenerator und zum Ausgeben des Kompensationsgeräuschs auf Basis der elektronischen Kodierung mindestens einen Lautsprecher auf. Unter einer elektrischen Kodierung wird ein elektrisches Signal verstanden, welches mittels der Lautsprecher in ein akustisches Signal, nämlich das Kompensationsgeräusch, umwandelbar ist. Der Lautsprecher ist vorzugsweise auf einer Seite der Ladevorrichtung angeordnet, welche im aufgestellten Zustand der Ladevorrichtung dem Kraftfahrzeug abgewandt ist. Vorzugsweise weist die Geräuschkompensationsvorrichtung mehrere Lautsprecher auf, die vorzugsweise voneinander beabstandet an verschiedenen Stellen, insbesondere verschiedenen Seiten der Ladevorrichtung angeordnet sind.The noise compensation device is designed to generate the compensation noise and has the frequency generator for generating the electronic coding of the compensation noise and at least one loudspeaker for outputting the compensation noise on the basis of the electronic coding. Electrical coding is understood as meaning an electrical signal which can be converted into an acoustic signal, namely the compensation noise, by means of the loudspeaker. The loudspeaker is preferably arranged on a side of the charging device which faces away from the motor vehicle when the charging device is set up. The noise compensation device preferably has a plurality of loudspeakers which are preferably arranged at different points, in particular different sides of the charging device, at a distance from one another.
Das Kompensationsgeräusch ist vorzugsweise ausgebildet, eine möglichst maximale Kompensation der theoretischen Geräuschemission zu bewirken. Vorzugsweise weist das Kompensationsgeräusch eine Phasenverschiebung von 180° zur theoretischen Geräuschemission auf.The compensation noise is preferably designed to bring about the maximum possible compensation of the theoretical noise emission. The compensation noise preferably has a phase shift of 180° to the theoretical noise emission.
Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung hat gegenüber herkömmlichen Ladevorrichtungen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Laden, insbesondere Schnelladen, der Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeugs unter Einhaltung gesetzlicher Geräuschemissionsvorschriften gewährleistet ist. Durch das Ersetzen der Wasserkühlung durch eine Luftkühlung sind die Herstellungskosten sowie Betriebskosten der Ladevorrichtung gegenüber herkömmlichen wassergekühlten Ladevorrichtungen erheblich reduziert. Die gegenüber Wasserkühlungen höheren Betriebsgeräusche der Gebläsevorrichtung sind mittels der Geräuschkompensationsvorrichtung derart kompensierbar, dass die Gesamtgeräuschemission der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung eine Gesamtgeräuschemission einer vergleichbaren wassergekühlten Ladevorrichtung, insbesondere während eines Schnellladevorgangs bzw. Hochleistungsladevorgangs, nicht übersteigt.A charging device according to the invention has the advantage over conventional charging devices that charging, in particular rapid charging, of the high-voltage battery of the motor vehicle is ensured with simple means and in a cost-effective manner while complying with statutory noise emission regulations. By replacing the water cooling with air cooling, the manufacturing costs and operating costs of the charging device are significantly reduced compared to conventional water-cooled charging devices. The operating noise of the blower device, which is higher than water cooling, can be compensated for by means of the noise compensation device in such a way that the total noise emission of the charging device according to the invention does not exceed a total noise emission of a comparable water-cooled charging device, in particular during a fast charging process or high-performance charging process.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Ladevorrichtung vorgesehen sein, dass das Geräuschemissionskennfeld als dreidimensionales Geräuschemissionskennfeld ausgebildet ist, wobei die Geräuschkompensationsvorrichtung mehrere über die Ladevorrichtung verteilte Lautsprecher aufweist, und wobei der Frequenzgenerator ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Geräuschemissionskennfelds der Gebläsevorrichtung und des aktuellen Betriebszustands der Gebläsevorrichtung für jeden Lautsprecher eine individuelle elektronische Kodierung zu generieren. Unter einem dreidimensionalen Geräuschemissionskennfeld wird ein raumbezogenes Geräuschemissionskennfeld verstanden, welches die Geräuschemissionen für definierte Raumpunkte in Abhängigkeit des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung definiert. Mit anderen Worten beschreibt das Geräuschemissionskennfeld die betriebszustandsabhängige Geräuschemission für Punkte im Raum. Der mindestens eine Raumpunkt, an welchem der mindestens eine Lautsprecher angeordnet ist, wird vorzugsweise dem Generieren der elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs zugrunde gelegt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a charging device that the noise emission map is designed as a three-dimensional noise emission map, the noise compensation device having a plurality of loudspeakers distributed over the charging device, and the frequency generator being designed as a function of the noise emission map of the blower device and the current operating state the fan device to generate an individual electronic coding for each speaker. A three-dimensional noise emission map is understood to mean a space-related noise emission map that defines the noise emissions for defined points in space as a function of the operating state of the blower device. In other words, the noise emission characteristics map describes the operating state-dependent noise emission for points in space. The at least one spatial point at which the at least one loudspeaker is arranged is preferably used as a basis for generating the electronic coding of the compensation noise. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Geräuschemissionskennfeld als Betriebszustände der Gebläsevorrichtung eine Rotordrehzahl eines Rotors der Gebläsevorrichtung und/oder eine Motortemperatur eines Motors der Gebläsevorrichtung und/oder die Luftstromtemperatur des mittels der Gebläsevorrichtung erzeugten Luftstroms und/oder einen Luftdruck des Luftstroms an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Ladevorrichtung und/oder eine Luftfeuchtigkeit einer Umgebung der Ladevorrichtung und/oder eine Umgebungstemperatur der Umgebung der Ladevorrichtung und/oder einen Umgebungsdruck der Umgebung der Ladevorrichtung berücksichtigt. Diese Faktoren wirken sich direkt oder indirekt auf die Geräuschemission der Gebläsevorrichtung aus und sind beispielsweise mittels einer Steuerungselektronik der Gebläsevorrichtung, über entsprechend ausgebildete Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren, Strömungssensoren, Feuchtesensoren oder dergleichen, sowie über eine Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise eine Datenschnittstelle zu einer externen Wetterdatenquelle, ermittelbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders genaues theoretisches Gebläsegeräusch bestimmbar und somit ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.According to the invention, it is preferred that the noise emission map shows a rotor speed of a rotor of the blower device and/or a motor temperature of a motor of the blower device and/or the air flow temperature of the air flow generated by the blower device and/or an air pressure of the air flow at one or more points as the operating states of the blower device within the charging device and/or a humidity of an environment of the charging front direction and/or an ambient temperature of the area surrounding the charging device and/or an ambient pressure of the area surrounding the charging device. These factors have a direct or indirect effect on the noise emission of the blower device and are, for example, by means of control electronics of the blower device, via appropriately designed sensors, such as temperature sensors, pressure sensors, flow sensors, humidity sensors or the like, and via a communication interface, for example a data interface to an external Weather data source, determinable. This has the advantage that a particularly precise theoretical fan noise can be determined with simple means and in a cost-effective manner, thus ensuring particularly noise-reduced operation of the charging device.
Weiter bevorzugt weist die Ladevorrichtung einen Lautstärkesensor zum Ermitteln einer Lautstärke auf, wobei der Frequenzgenerator ausgebildet ist, die elektronische Kodierung in Abhängigkeit der ermittelten Lautstärke derart zu variieren, dass die ermittelte Lautstärke ein Minimum erreicht. Der Lautstärkesensor weist vorzugsweise ein Mikrofon auf. Das Mikrofon ist vorzugsweise zum Erfassen eines Schalldrucks ausgebildet. Mittels des Mikrofons ist ein von der Ladevorrichtung emittiertes Gesamtgeräusch quantitativ erfassbar. Die Geräuschkompensationsvorrichtung ist ausgebildet, durch geringfügiges Variieren des Kompensationsgeräuschs eine Veränderung des Schalldrucks des emittierten Gesamtgeräuschs zu bewirken und diese Veränderung derart zu steuern bzw. zu regeln, dass das Gesamtgeräusch ein Schalldruckminimum aufweist. Auf diese Weise ist eine Nachjustierung der Geräuschkompensationsvorrichtung erzielbar. Die Geräuschkompensationsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, eine derartige Anpassung der Geräuschkompensation in vorgegebenen Intervallen, wie beispielsweise ein oder zweimal während eines Ladevorgangs, alle zehn Minuten oder als Antwort einer Änderung des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung, beispielsweise aufgrund der Überschreitung eines oberen Temperaturgrenzwerts, durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.The charging device also preferably has a volume sensor for determining a volume, with the frequency generator being designed to vary the electronic coding as a function of the volume determined in such a way that the volume determined reaches a minimum. The volume sensor preferably has a microphone. The microphone is preferably designed to record a sound pressure. An overall noise emitted by the charging device can be quantitatively detected by means of the microphone. The noise compensation device is designed to bring about a change in the sound pressure of the overall noise emitted by slightly varying the compensation noise and to control or regulate this change in such a way that the overall noise has a minimum sound pressure. In this way, a readjustment of the noise compensation device can be achieved. The noise compensation device is preferably designed to carry out such an adjustment of the noise compensation at predetermined intervals, such as once or twice during a charging process, every ten minutes or in response to a change in the operating state of the blower device, for example due to an upper temperature limit being exceeded. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Ladevorrichtung vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung ausgebildet ist, das Geräuschemissionskennfeld in Abhängigkeit der ermittelten Lautstärken anzupassen. Vorzugsweise ist die Ladevorrichtung ausgebildet, eine systemisch bedingte Lautstärkeveränderung, wie beispielsweise aufgrund von Verschleiß oder Verschmutzung der Gebläsevorrichtung, von einer temporären Lautstärkeveränderung, wie beispielsweise aufgrund vorübergehendem Baulärm oder Straßenlärm, zu unterscheiden. Das geänderte Geräuschemissionskennfeld ermöglicht somit die Bestimmung eines theoretischen Gebläsegeräuschs, welches dem tatsächlichen Gebläsegeräusch näherkommt als bei Verwendung des unveränderten Geräuschemissionskennfelds. Auf diese Weise ist beispielsweise ein aktueller Verschleiß der Gebläsevorrichtung bei der Erzeugung des Kompensationsgeräuschs berücksichtigbar. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung des Geräuschemissionskennfelds mittels künstlicher Intelligenz. Weiter bevorzugt weist die Ladevorrichtung eine Datenschnittstelle zum Übermitteln und/oder Empfangen eines geänderten Geräuschemissionskennfelds auf. Auf diese Weise sind die Geräuschemissionskennfelder von Ladevorrichtungen anpassbar, die kein Mikrofon aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided in a charging device that the charging device is designed to adapt the noise emission map as a function of the volume levels determined. The charging device is preferably designed to distinguish a systemically caused volume change, for example due to wear or soiling of the blower device, from a temporary volume change, for example due to temporary construction noise or street noise. The changed noise emission map thus enables a theoretical fan noise to be determined, which comes closer to the actual fan noise than when using the unchanged noise emission map. In this way, for example, current wear and tear of the blower device can be taken into account when generating the compensation noise. The noise emission map is preferably adjusted using artificial intelligence. More preferably, the charging device has a data interface for transmitting and/or receiving a changed noise emission map. In this way, the noise emission maps of charging devices that do not have a microphone are adaptable. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
Vorzugsweise ist die Ladevorrichtung ausgebildet, die ermittelte Lautstärke mit einem für die jeweiligen Betriebszustände der Gebläsevorrichtung spezifischen Lautstärkeschwellwert zu vergleichen, wobei die Ladevorrichtung weiter ausgebildet ist, einen Fehleralarm auszugeben, wenn die ermittelte Lautstärke den Lautstärkeschwellwert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung überschreitet. Der Lautstärkeschwellwert ist vorzugsweise in Abhängigkeit eines gesetzlich vorgeschriebenen Geräuschemissionsgrenzwerts festgelegt und ist vorzugsweise geringer als der Geräuschemissionsgrenzwert. Ein Überschreiten des Lautstärkeschwellwerts kann verschiedene Ursachen haben, wie beispielsweise Verschleiß oder Verschmutzung der Gebläsevorrichtung oder ein Defekt bzw. eine Fehlfunktion der Geräuschkompensationsvorrichtung. Der Fehleralarm kann erfindungsgemäß auf unterschiedliche Arten erfolgen, beispielsweise als Signal an eine zentrale Leitstelle zum Kontrollieren der Ladevorrichtung, als Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Signals an der Ladestation, als Eintrag in einen Fehlerspeicher der Ladevorrichtung oder dergleichen. Es ist bevorzugt, dass der Fehleralarm eine Tonaufzeichnung der Geräuschemission der Ladevorrichtung umfasst. Vorzugsweise wird der Fehleralarm erst ausgegeben, wenn das Überschreiten des Lautstärkeschwellwerts eine vordefinierte Zeitdauer, beispielsweise eine oder mehrere Minuten, übersteigt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise zuverlässig auf Verschleiß oder Fehlfunktionen der Ladevorrichtung aufmerksam gemacht werden kann. Ein Betrieb der Ladevorrichtung ist weiterhin möglich und eine Wartung bzw. Reparatur der Ladevorrichtung rechtzeitig terminierbar.The charging device is preferably designed to compare the determined volume with a volume threshold specific for the respective operating states of the blower device, the charging device being further designed to issue an error alarm if the determined volume exceeds the volume threshold value depending on the operating state of the blower device. The volume threshold value is preferably defined as a function of a legally prescribed noise emission limit value and is preferably lower than the noise emission limit value. Exceeding the volume threshold can have various causes, such as wear or soiling of the blower device or a defect or malfunction of the noise compensation device. According to the invention, the error alarm can occur in different ways, for example as a signal to a central control center for checking the charging device, as an optical and/or acoustic signal is output at the charging station, as an entry in an error memory of the charging device or the like. It is preferred that the fault alarm comprises an audio recording of the noise emission from the charging device. The error alarm is preferably only output when the volume threshold value is exceeded for a predefined period of time, for example one or more minutes. This has the advantage that wear and tear or malfunctions of the charging device can be reliably pointed out with simple means and in a cost-effective manner. Operation of the charging device is still possible and maintenance or repair of the charging device can be scheduled in good time.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ladevorrichtung ausgebildet, die ermittelte Lautstärke mit einem für die jeweiligen Betriebszustände der Gebläsevorrichtung spezifischen Lautstärkeschwellwert zu vergleichen, wobei die Ladevorrichtung weiter ausgebildet ist, eine Rotordrehzahl der Gebläsevorrichtung zu verändern, wenn die ermittelte Lautstärke den Lautstärkeschwellwert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Gebläsevorrichtung überschreitet. Mittels der Veränderung der Rotordrehzahl lassen sich Geräuschemissionen der Gebläsevorrichtung verändern. Somit sind beispielsweise Resonanzgeräusche, welche bei einer bestimmten Drehzahl ihr Maximum haben, oder drehzahlabhängige Reibungsgeräusche reduzierbar. Die Veränderung der Rotordrehzahl kann erfindungsgemäß durch Erhöhung der Rotordrehzahl und/oder Reduzierung der Rotordrehzahl erfolgen, wobei eine Erhöhung der Rotordrehzahl zur Vermeidung einer Überhitzung der Ladevorrichtung erfindungsgemäß bevorzugt ist. Vorzugsweise erfolgen Erhöhung und Reduzierung der Rotordrehzahlen abwechselnd, um in Durchschnitt eine bestimmungsgemäße Kühlleistung bereitzustellen und einen übermäßigen Energieverbrauch durch Überkühlen der Ladevorrichtung zu vermeiden. Es ist zudem bevorzugt, dass die Veränderung der Rotordrehzahl innerhalb eines vorgegebenen Rotordrehzahlbereichs, beispielsweise +/- 25%, insbesondere bevorzugt +/- 10 %, der ursprünglichen Rotordrehzahl, erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.According to a preferred embodiment of the invention, the charging device is designed to compare the volume determined with a volume threshold value specific to the respective operating states of the fan device, with the charging device being further designed to change a rotor speed of the fan device if the volume determined exceeds the volume threshold value as a function of the Operating state of the blower device exceeds. Noise emissions from the blower device can be changed by changing the rotor speed. Thus, for example, resonance noises, which have their maximum at a specific speed, or speed-dependent friction noises can be reduced. According to the invention, the rotor speed can be changed by increasing the rotor speed and/or reducing the rotor speed, with an increase in the rotor speed to avoid overheating of the charging device being preferred according to the invention. Preferably, the rotor speeds are increased and decreased alternately in order to provide an intended cooling capacity on average and to avoid excessive energy consumption due to overcooling of the charging device. It is also preferred that the change in the rotor speed takes place within a predetermined rotor speed range, for example +/- 25%, particularly preferably +/- 10%, of the original rotor speed. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
Besonders bevorzugt weist die Ladevorrichtung einen Luftauslass zum Auslassen des von der Leistungselektronik erwärmten Luftstroms auf, wobei der Lautsprecher im Bereich des Luftauslasses angeordnet ist. Der Lautsprecher ist in Strömungsrichtung des Luftstroms vorzugsweise vor einer Lüftungsblende, einem Lüftungsgitter oder dergleichen, angeordnet und ist somit vor äußeren Einflüssen geschützt. Durch den Luftauslass findet bei luftgekühlten Vorrichtungen üblicherweise eine besonders hohe Geräuschemission statt, sodass eine Kompensation des Gebläsegeräuschs an dieser Stelle besonders effektiv durchführbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.The charging device particularly preferably has an air outlet for discharging the air flow heated by the power electronics, with the loudspeaker being arranged in the area of the air outlet. In the flow direction of the air flow, the loudspeaker is preferably arranged in front of a ventilation screen, a ventilation grille or the like and is therefore protected from external influences. In the case of air-cooled devices, a particularly high level of noise is usually emitted through the air outlet, so that the fan noise can be compensated for particularly effectively at this point. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Ladevorrichtung zum kabelgebundenen Laden der Hochvoltbatterie ausgebildet ist. Hierfür ist vorzugsweise ein herkömmliches, insbesondere mehrpoliges Ladekabel verwendbar. Derartige Ladekabel existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen mit verschiedenen Steckerformen und kommen bereits bei herkömmlichen Ladesäulen zum Einsatz. Weiter bevorzugt ist die Ladevorrichtung nicht zur Induktionsladung ausgebildet. Demnach ist es bevorzugt, dass ohne einen Einsatz der Gebläsevorrichtung die Betriebsgeräusche der Gebläsevorrichtung die Betriebsgeräusche der Leistungselektronik der Ladevorrichtung übersteigen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders lärmreduzierter Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet ist.It is preferred according to the invention that the charging device is designed for wired charging of the high-voltage battery. A conventional, in particular multi-pole, charging cable can preferably be used for this purpose. Such charging cables exist in different embodiments with different plug shapes and are already used in conventional charging stations. More preferably, the charging device is not designed for inductive charging. Accordingly, it is preferred that without using the fan device, the operating noise of the fan device exceeds the operating noise of the power electronics of the charging device. This has the advantage that particularly low-noise operation of the charging device is ensured with simple means and in a cost-effective manner.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mittels einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Elektrisches Koppeln der Ladevorrichtung mit dem Kraftfahrzeug,
- - Laden der Hochvoltbatterie mittels der Ladevorrichtung,
- - Betreiben der Gebläsevorrichtung der Ladevorrichtung zum Kühlen der Leistungselektronik der Ladevorrichtung und
- - Betreiben der Geräuschkompensationsvorrichtung zum Erzeugen eines Kompensationsgeräuschs auf Basis des Geräuschemissionskennfelds der Gebläsevorrichtung und des aktuellen Betriebszustands der Gebläsevorrichtung.
- - Electrical coupling of the charging device with the motor vehicle,
- - Charging the high-voltage battery using the charging device,
- - Operating the fan device of the charging device to cool the power electronics of the charging device and
- - Operating the noise compensation device to generate a compensation noise based on the noise emission map of the fan device and the current operating state of the fan device.
Die Ladevorrichtung wird vorzugsweise mittels eines Ladekabels mit dem Kraftfahrzeug elektrisch gekoppelt. Hierfür weist das Kraftfahrzeug beispielsweise eine Ladebuchse auf. Vorzugsweise weist die Ladevorrichtung hierfür eine oder mehrere, insbesondere unterschiedlich ausgebildete Ladebuchsen auf. Das Laden der Hochvoltbatterie erfolgt mittels der Leistungselektronik der Ladevorrichtung. Vorzugsweise erfolgt das Laden gemäß einem Schnellladen oder Hochleistungsladen. Zur Vermeidung einer Überhitzung der Komponenten der Ladevorrichtung, insbesondere der Leistungselektronik, an welcher besonders viel Verlustwärme anfällt, wird die Gebläsevorrichtung betrieben. Mittels der Gebläsevorrichtung wird ein Luftstrom erzeugt. Hierbei wird Frischluft angesaugt und durch ein Gehäuse der Ladevorrichtung geführt. Verlustwärme der Komponenten der Ladevorrichtung, wie beispielsweise der Leistungselektronik, wird an den Luftstrom abgegeben. Anschließend wird der Luftstrom aus dem Gehäuse hinausgeführt. Hierbei entstehen vom Betriebszustand der Gebläsevorrichtung abhängige Gebläsegeräusche. Zur Kompensation der Gebläsegeräusche ermittelt die Geräuschkompensationsvorrichtung den Betriebszustand der Gebläsevorrichtung, vergleicht diesen mit dem Geräuschemissionskennfeld zur Ermittlung eines theoretischen Gebläsegeräuschs und erzeugt ein entsprechendes Kompensationsgeräusch, vorzugsweise mit einer Phasenverschiebung von 180° zum theoretischen Gebläsegeräusch. Vorzugsweise wird in diesem Rahmen auch eine Lautstärke eines Gesamtgeräuschs der Ladevorrichtung ermittelt und die Kompensation des Gebläsegeräuschs solange variiert, bis das Gesamtgeräusch ein Minimum, vorzugsweise ein lokales Minimum, aufweist.The charging device is preferably electrically coupled to the motor vehicle by means of a charging cable. For this purpose, the motor vehicle has a charging socket, for example. For this purpose, the charging device preferably has one or more, in particular differently designed, charging sockets. The high-voltage battery is charged using the power electronics of the charging device. The charging is preferably carried out according to rapid charging or high-power charging. The blower device is operated to avoid overheating of the components of the charging device, in particular the power electronics, where a particularly large amount of heat loss occurs. An air flow is generated by means of the blower device. Here, fresh air is sucked in and passed through a housing of the charging device. Heat loss from the components of the charging device, such as the power electronics, is released into the air flow. The air flow is then led out of the housing. This results in fan noises that are dependent on the operating state of the fan device. To compensate for the fan noise, the noise compensation device determines the operating state of the fan device, compares this with the noise emission map to determine a theoretical fan noise and generates a corresponding comm compensation noise, preferably with a phase shift of 180° to the theoretical fan noise. A volume of an overall noise of the charging device is preferably also determined in this context and the compensation of the fan noise is varied until the overall noise has a minimum, preferably a local minimum.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Ladevorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Laden, insbesondere Schnelladen, der Hochvoltbatterie des Kraftfahrzeugs unter Einhaltung gesetzlicher Geräuschemissionsvorschriften gewährleistet ist. Durch das Verwenden einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung, bei welcher eine Wasserkühlung durch eine Luftkühlung ersetzt ist, kann das Laden mit reduzierten Betriebskosten erfolgen. Die gegenüber Wasserkühlungen höheren Betriebsgeräusche der Gebläsevorrichtung werden mittels der Geräuschkompensationsvorrichtung derart kompensiert, dass die Gesamtgeräuschemission bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Gesamtgeräuschemission der Durchführung eines herkömmlichen Verfahrens mit einer herkömmlichen wassergekühlten Ladevorrichtung, insbesondere während eines Schnellladevorgangs bzw. Hochleistungsladevorgangs, nicht übersteigt.The method according to the invention for charging a high-voltage battery of a motor vehicle results in all the advantages that have already been described for a charging device for charging a high-voltage battery of a motor vehicle according to the first aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that charging, in particular rapid charging, of the high-voltage battery of the motor vehicle is ensured with simple means and in a cost-effective manner while complying with statutory noise emission regulations. By using a charging device according to the invention, in which water cooling is replaced by air cooling, charging can take place with reduced operating costs. The operating noise of the blower device, which is higher than that of water cooling, is compensated for by means of the noise compensation device in such a way that the total noise emission when carrying out the method according to the invention does not exceed a total noise emission when carrying out a conventional method with a conventional water-cooled charging device, in particular during a rapid charging process or high-performance charging process.
Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ladevorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, -
2 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 in a perspective view a charging device according to a preferred embodiment of the invention, -
2 in a flow chart a preferred embodiment of a method according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
Zum Kühlen der Komponenten der Ladevorrichtung 1, insbesondere der Leistungselektronik 2, weist die Ladevorrichtung eine Gebläsevorrichtung 3 mit einem Lufteinlass 9 und einem Luftauslass 8 auf. Ein Gebläse der Gebläsevorrichtung mit einem Motor und einem Gebläseflügel ist nicht abgebildet. Im Betrieb erzeugt die Gebläsevorrichtung 3 ein Gebläsegeräusch.In order to cool the components of the charging device 1 , in particular the
Zum Kompensieren des Gebläsegeräuschs weist die Ladevorrichtung 1 eine Geräuschkompensationsvorrichtung 4 mit einem Frequenzgenerator 5, mehreren Lautsprechern 6 sowie einem Lautstärkesensor 7 auf. Der Frequenzgenerator ist zum Generieren einer elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs auf Basis eines aktuellen Betriebszustands der Gebläsevorrichtung 3 und eines Geräuschemissionskennfelds der Gebläsevorrichtung 3 ausgebildet. Die Lautsprecher 6 sind zum Umwandeln der elektronischen Kodierung des Kompensationsgeräuschs in das akustische Kompensationsgeräusch ausgebildet. Mittels des Kompensationsgeräuschs ist das Gebläsegeräusch der Gebläsevorrichtung kompensierbar bzw. zumindest teilweise kompensierbar. Der Lautstärkesensor 7 ist zum Ermitteln einer Gesamtgeräuschemission der Ladevorrichtung 1 ausgebildet. Die Geräuschkompensationsvorrichtung 4 ist beispielsweise ausgebildet, den Frequenzgenerator auf Basis der ermittelten Gesamtgeräuschemission zu steuern bzw. zu regeln, um somit die Gesamtgeräuschemission der Ladevorrichtung 1 zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich ist die Gebläsevorrichtung 3 ausgebildet, Betriebsparameter der Gebläsevorrichtung 3, wie beispielsweise eine Rotordrehzahl auf Basis der ermittelten Gesamtgeräuschemission, zu steuern bzw. zu regeln, um somit die Gesamtgeräuschemission der Ladevorrichtung 1 zu reduzieren.In order to compensate for the fan noise, the charging device 1 has a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Ladevorrichtungloading device
- 22
- Leistungselektronikpower electronics
- 33
- Gebläsevorrichtungblower device
- 44
- Geräuschkompensationsvorrichtungnoise compensation device
- 55
- Frequenzgeneratorfrequency generator
- 66
- Lautsprecherspeaker
- 77
- Lautstärkesensorvolume sensor
- 88th
- Luftauslassair outlet
- 99
- Lufteinlassair intake
- 1010
- Ladekabelcharging cable
- 1111
- Ladesteckercharging plug
- 1212
- Gehäuse casing
- 100100
- erster Verfahrensschrittfirst step in the process
- 200200
- zweiter Verfahrensschrittsecond process step
- 300300
- dritter Verfahrensschrittthird step
- 400400
- vierter Verfahrensschrittfourth step
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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