DE112020006179T5

DE112020006179T5 - Ladesystem für mehrere fahrzeuge

Info

Publication number: DE112020006179T5
Application number: DE112020006179.5T
Authority: DE
Inventors: Li Qi
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-11-10
Also published as: US20210178918A1; US11230202B2; WO2021126659A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein System zum Aufladen mehrerer Elektrofahrzeuge. Das System umfasst einen ersten elektrischen Wandler, der Gleichstrom an einen Ringbus liefert. Der Ringbus ist durch elektrische Unterbrecher in eine Vielzahl von Gleichstrombussen unterteilt. Zweite Wandler sind mit dem Ringbus verbunden und wandeln die Gleichstromversorgung in eine Gleichspannung um, die zum Laden der daran angeschlossenen Elektrofahrzeuge geeignet ist.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegenden Erfindungen beziehen sich allgemein auf das Laden von Elektrofahrzeugen und insbesondere auf ein System zum Laden mehrerer Elektrofahrzeuge.
Derzeit werden für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge verschiedene Wechsel- und Gleichstrom-Ladegeräte verwendet. Wechselstrom-Ladegeräte verbrauchen in der Regel Energie im Bereich von einigen Kilowatt bis zu einigen zehn Kilowatt. Gleichstrom-Ladegeräte hingegen können eine Leistung von bis zu 500 kW nutzen. Daher werden Gleichstrom-Ladegeräte für die Besitzer von Elektroautos immer attraktiver, da die Ladezeit erheblich verkürzt werden kann. Wenn ein Gleichstrom-Ladesystem in ein Ladesystem für mehrere Fahrzeuge eingebaut wird, kann es potenziell mehrere Megawatt Strom aus dem Versorgungsnetz beziehen.
Die meisten Schnellladesysteme für mehrere Fahrzeuge verwenden nach wie vor Niederspannungs- (NS bzw. LV) Wechselstromverteilersysteme. In einem solchen System versorgt ein LVAC Verteilersystem mehrere Gleichstrom-Ladegeräte mit Strom. In Hochleistungs-Ladesystemen kann die Nennleistung jeder LVAC Abzweigung Hunderte von Ampere betragen, und die daraus resultierende Größe der Verteilerkabel ist besonders groß. Da die Zahl der schnellen Gleichstrom-Ladegeräte in solchen Systemen zunimmt, kann man sich vorstellen, dass Ladesysteme für mehrere Fahrzeuge so ausgelegt werden könnten, dass sie viele Hochleistungs-Gleichstrom-Ladegeräte mit einem Stromverbrauch von mehreren Megawatt aufnehmen können. Daher besteht ein Aspekt der Erfindungen darin, in solchen Ladesystemen für Elektrofahrzeuge ein Gleichstromverteilungssystem mit Nieder- oder Mittelspannung (MS bzw. MV) zu verwenden, um die Kabelgröße zu verringern und die Verteilungsverluste zu reduzieren.
Heutige LVAC-Ladesysteme haben mehrere Zuleitungen. Jede Zuleitung ist in der Regel vollständig verteilt, wobei die gleichen Komponenten in Reihe geschaltet sind. Dieses Verteilungskonzept gewährleistet eine zuverlässige Stromversorgung von einem Transformator oder einem LVAC-Bus zu einem Ladegerät, da der Ausfall einer Zuleitung keine Auswirkungen auf die anderen Zuleitungen hat. Allerdings werden bei der verteilten Bauweise die Komponenten auf jedem Abzweig wiederholt, was einen hohen Platzbedarf zur Folge hat. Da in städtischen Gebieten nur begrenzte Flächen zur Verfügung stehen, können kompakte Konzepte mit zentralen Komponenten wie Transformatoren oder Umrichtern bevorzugt werden. In einem zentralisierten System sind Umrichter jedoch aufgrund ihrer höheren Ausfallrate weniger geeignet als Transformatoren. Daher besteht ein Aspekt der Erfindungen darin, die Zuverlässigkeit von Ladesystemen für mehrere Elektrofahrzeuge unter Verwendung von Konvertern zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Ladesystem für mehrere Elektrofahrzeuge beschrieben, das eine sehr zuverlässige Stromversorgung für Elektrofahrzeuge bietet. Im Vergleich zu LVAC-Ladesystemen kann ein Gleichstrom-Ladesystem den Vorteil haben, dass es mehr Leistung verteilt und geringere Leistungsverluste aufweist. Durch den Einsatz zentraler Wandler entsteht ein kompaktes Ladesystem. Allerdings kann ein Gleichstromverteilungssystem mit zentralisierten Umrichtern zu einer geringeren Systemzuverlässigkeit führen als herkömmliche Niederspannungsladesysteme, da es aufgrund der geringeren Zuverlässigkeit von Umrichtern im Vergleich zu Transformatoren häufiger zu Einzelpunktausfällen kommt. Um diese Probleme zu lösen, weist das erfindungsgemäße Gleichstrom-Ladesystem für Elektrofahrzeuge eine Ringkonfiguration auf, um die Gleichstrombusse miteinander zu verbinden. Es können auch mehrere Stromquellen an verschiedenen Bussen bereitgestellt werden, um eine kontinuierliche Stromversorgung zu ermöglichen, selbst wenn ein Fehler in einem oder mehreren Bussen auftritt.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen herangezogen, in denen:

1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Ladesystems für mehrere Fahrzeuge ist;
2 eine schematische Ansicht eines anderen Aufladesystems ist; und
3 eine schematische Ansicht eines anderen Aufladesystems ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Figuren, insbesondere in 1, ist ein elektrisches Ladesystem 10 für mehrere Elektrofahrzeuge 28 dargestellt. In dem Ladesystem 10 für Elektrofahrzeuge kann elektrische Energie von einer oder mehreren konventionellen Stromquellen 12, wie einem Versorgungsnetz 12A, einem Energiespeicher 12B (z. B. Batterien) oder erneuerbaren Quellen 12C (z. B. Photovoltaikanlagen oder Windturbinen) geliefert werden. Die elektrische Energie aus einer Energiequelle 12 wird dann mit einem ersten elektrischen Wandler 14 umgewandelt und an einen Ringbus 16 oder leitenden Ring 16 geliefert. Es können verschiedene Arten von Stromrichtern 12 verwendet werden. Handelt es sich bei der Stromquelle 12 beispielsweise um eine Wechselstromquelle 12A (z. B. ein Versorgungsnetz 12A), kann der Konverter 14 ein Wechselstrom-Gleichstrom-Konverter 14A, B sein, der eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt. Handelt es sich bei der Stromquelle 12 um eine Gleichstromquelle 12B, C (z. B. einen Energiespeicher 12B, eine erneuerbare Ressource 12C oder ein Versorgungsnetz), kann der Wandler 14 auch ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 14C, D sein, der eine Gleichspannung mit einem bestimmten Spannungsniveau in eine Gleichspannung mit einem anderen Spannungsniveau umwandelt. Wenn die Spannungspegel des Eingangs und des Ausgangs des Wandlers 14 ähnlich sind (z. B. NS-LV oder MS-MV), kann der Wandler 14A, C nicht isoliert sein, mit einem direkten Bus zwischen den beiden Seiten des Wandlers 14A, C. Wenn sich jedoch die Spannungspegel zwischen dem Eingang und dem Ausgang erheblich unterscheiden (z. B, um das 10- bis 100-fache), kann der Wandler 14B, D mit einer Isolierung (z. B. einem Transformator) zwischen den beiden Seiten des Wandlers 14B, D versehen werden. Wie dargestellt, kann auf Wunsch mehr als ein Stromeingang 18 an den Ringbus 16 angeschlossen werden. Wenn dem Ringbus 16 mehrere Eingänge 18 zugeführt werden, kann es wünschenswert sein, dass jeder Eingang 18 eine andere Stromquelle 12 und einen anderen Wandlertyp 14 hat, um zu vermeiden, dass beide Eingänge 18 gleichzeitig aus demselben Grund ausfallen. So kann beispielsweise ein Eingang 18 über einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 14A, B mit Strom aus einem Versorgungsnetz 12A versorgt werden. Ein anderer Eingang 18 kann dann von einem Energiespeicher 12B über einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 14C, D mit Strom versorgt werden. Bei dieser Art von Anordnung ist es unwahrscheinlich, dass ein Ausfall eines der Eingänge 18 den anderen Eingang 18 beeinträchtigt, so dass selbst bei einem Ausfall eines Eingangs 18 der Ringbus 16 weiterhin über den anderen Eingang 18 mit Strom versorgt werden kann. Vorzugsweise ist jeder Eingang 18 mit einem Leistungsschalter 20 zwischen dem jeweiligen ersten Umrichter 14 und dem Ringbus 16 ausgestattet.
Wie oben beschrieben, wird der Ringbus 16 mit Gleichstrom versorgt. Da das Verteilersystem 36 mit Gleichstrom versorgt wird, können die Kabel des Ringbusses 16 kleiner sein als die in einem Wechselstromverteilersystem verwendeten Kabel. Auch die Leistungsverluste im Ringbus 16 können geringer sein als in einem Wechselstromverteilungssystem. Der DC-Ringbus 16 kann auch auf einem höheren Spannungsniveau gehalten werden als AC-Verteilersysteme. Wie dargestellt, kann es vorteilhaft sein, wenn die Ringschiene 16 zwei entsprechende Ringschienen 16A, B umfasst, wobei eine Ringschiene 16A die positive Schiene 16A (oder höheres Spannungspotential) und die andere Ringschiene 16B die negative Schiene 16B (oder niedrigeres Spannungspotential) ist.
Die Ringbusse 16 sind durch eine Reihe von Leistungsschaltern 24 oder elektrischen Unterbrechern 24 in eine Reihe von Gleichstromschienen 22A-D oder Ringabschnitte 22A-D unterteilt. Das heißt, jeder DC-Bus 22 wird durch zwei Leistungsschalter 24 definiert, wobei sich ein Leistungsschalter 24 an jedem gegenüberliegenden Ende des DC-Busses 22 befindet. Natürlich kann ein Leistungsschalter 24 von zwei benachbarten Gleichstromschienen 22 gemeinsam genutzt werden, so dass der Leistungsschalter 24 ein Ende von zwei verschiedenen Gleichstromschienen 22 definiert. Somit definieren die in Reihe geschalteten Gleichstromschienen 22 und Leistungsschalter 24 eine Länge des Ringbusses 16 und sind vorzugsweise in einem ganzen zusammenhängenden Ring 16 verbunden. Wenn zwei Ringbusse 16A, B vorgesehen sind, kann es bevorzugt sein, dass die Anordnung von Leistungsschaltern 24 und Gleichstromschienen 22 in beiden Ringbussen 16A, B direkt übereinstimmen.
Eine Vielzahl zweiter elektrischer Wandler 26A-D kann an die verschiedenen Gleichstrombusse 22A-D um den Ringbus 16 herum angeschlossen werden. Da der Ringbus 16 mit Gleichstrom gespeist wird, sind die zweiten elektrischen Wandler 26 Gleichstromwandler 26, die vorzugsweise die Gleichspannung des Ringbusses 16 in eine Gleichspannung eines anderen Niveaus umwandeln, das für die Elektrofahrzeuge 28A-D geeignet ist, die von dem System 10 geladen werden. Wenn die Gleichstrom-Ringleitung 16 auf einer hohen Gleichspannung gehalten wird, kann es wünschenswert sein, dass die zweiten elektrischen Wandler 26 die Gleichspannung in eine niedrigere Spannung umwandeln, um die Elektrofahrzeuge 28 zu versorgen. Es versteht sich, dass jeder konventionelle Wandler, der Hochgeschwindigkeits-Halbleiterschalter (z.B. MOSFET, IGBT oder IGCT) verwendet, für die hier beschriebenen ersten und zweiten elektrischen Wandler 14, 26 verwendet werden kann. Ein Beispiel für einen konventionellen Wandler, der Leistungshalbleiterschalter zur Umwandlung von Elektrizität verwendet, ist im US-Patent Nr. 9.789.774 zu finden, das hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Eine Vielzahl von zweiten Stromrichtern 26 kann an verschiedene Gleichstrombusse 22 des Ringbusses 16 angeschlossen werden. Obwohl jeder in 1 dargestellte zweite Wandler 26 mit einem einzigen Elektrofahrzeug 28 verbunden ist, ist es möglich, dass jeder zweite Wandler 26 mehrere Elektrofahrzeuge 28 mit Strom versorgen kann, falls gewünscht. Wie dargestellt, wandelt jeder der zweiten Wandler 26 die elektrische Leistung des Ringbusses 16 in elektrische Leistung um, die von einem Elektrofahrzeug 28 zum Laden des darin befindlichen Akkus verwendet werden kann. Daher ist ein Ladekabel 30 vorgesehen, um jeden der zweiten Wandler 26 zum Laden mit einem Elektrofahrzeug 28 zu verbinden. Wie gezeigt, ist es nicht notwendig, dass alle zweiten Wandler 26 vom gleichen Typ sind. Es ist jedoch vorzuziehen, dass jeder der zweiten Wandler 26 mit einem elektrischen Unterbrecher 32 zwischen dem Wandler 26 und dem Ringbus 16 und vorzugsweise auch zwischen dem Wandler 26 und dem Elektrofahrzeug 28 versehen ist. Wenn beispielsweise der zweite Umrichter 26A eine vollständige Fehlerunterbrechungsfähigkeit aufweist, können Trennschalter 32A an den Ein- und Ausgängen des Umrichters 26A installiert werden. Tritt also ein Fehler in einem Stromrichter 26A auf, öffnen sich alle Eingangs- und Ausgangstrenner 32A des Stromrichters 26A, um den Stromrichter 26a zu isolieren. Tritt dagegen ein Fehler auf dem Gleichstrombus 22A auf, an den der Wandler 26A angeschlossen ist, öffnen sich die Eingangstrenner 32A, um den Wandler 26A vom fehlerhaften Gleichstrombus 22A zu trennen. Tritt ein Fehler im Fahrzeugladegerät hinter dem Wandler 26A oder im Elektrofahrzeug 28A auf, öffnen sich die Ausgangstrenner 32A, um das fehlerhafte Ladegerät oder Fahrzeug 28A zu isolieren. Wenn der zweite Stromrichter 26B nicht über eine Fehlerunterbrechungsfunktion verfügt, werden vorzugsweise Gleichstromtrennschalter 32B am Eingang und Ausgang des Stromrichters 26B installiert. Die Gleichstromunterbrecher 32B werden ebenfalls geöffnet, um eine Isolierung wie oben beschrieben zu gewährleisten. Wenn ein Ladegerät nur einen unidirektionalen Stromfluss vom Gleichstrombus 22C zum Elektrofahrzeug 28C zulässt, können alternativ eine Diode und ein Trennschalter 32C in Reihe am Eingang des Wandlers 26C installiert werden. In diesem Fall blockiert die Diode 32C bei einem Fehler im Gleichstrombus 22C die Rückspeisung von Strom in den Gleichstrombus 22C. Der Isolator 32C öffnet sich auch zur galvanischen Trennung. Fehler innerhalb des Wandlers 26C können durch Sicherungen 34 behandelt werden. Fehler im Ladegerät hinter dem Umrichter 26C oder im Elektrofahrzeug 28C können durch DC-Ausgangsleistungsschalter 32B behandelt werden.
Die zweiten Wandler 26 können an verschiedene Gleichstrombusse 22 des Ringbusses 16 angeschlossen werden, um eine weitere Isolierung zwischen den zweiten Wandlern 26, den Gleichstrombussen 22 und den ersten Wandlern 14 zu schaffen. Es folgt ein Beispiel dafür, wie das beschriebene Verteilungssystem 36 die Zuverlässigkeit des Ladesystems 10 verbessern kann. In einem Szenario kann beispielsweise ein Fehler in einem der Gleichstrombusse 22B oder in einem zweiten Wandler 26B, der an einen Gleichstrombus 22B angeschlossen ist, auftreten. In diesem Fall führt der erhöhte Stromfluss dazu, dass die Leistungsschalter 24 an beiden Enden des jeweiligen DC-Busses 22B geöffnet werden. Es ist zwar möglich, dass beide Leistungsschalter 24 gleichzeitig öffnen, aber es ist auch möglich, dass zwischen dem öffnen der einzelnen Leistungsschalter 24 eine leichte Verzögerung eintritt. Aufgrund der Länge der Busse 22 und der Lage der Stromquellen 12 (d. h. der ersten Umrichter 14) ist es nämlich möglich, dass ein Fehler anfangs hauptsächlich Strom aus einer Richtung (dem kürzeren Pfad) zieht, was dazu führt, dass dieser Leistungsschalter 4 zuerst öffnet. Danach wird der Fehlerstrom durch den anderen Leistungsschalter 24 geleitet, wodurch auch dieser Leistungsschalter 24 ausgeschaltet wird. Wie bereits erwähnt, kann der Eingangstrenner 32B des zweiten Stromrichters 26B, der mit der fehlerhaften Sammelschiene 22B verbunden ist, ebenfalls öffnen, um den Stromrichter 26B zu isolieren, wenn der Fehler im Gleichstrombus 22B selbst auftritt. In dem soeben beschriebenen Szenario bleiben jedoch die anderen Gleichstrombusse 22A, C, D mit den ersten Stromrichtern 14 verbunden und werden von diesen versorgt. Das heißt, einer der zweiten Stromrichter 26A bleibt mit den ersten Stromrichtern 14 auf einer Seite der fehlerhaften Gleichstromschiene 22B verbunden, und andere zweite Stromrichter 26C, D bleiben mit den ersten Stromrichtern 14 auf der anderen Seite der fehlerhaften Schiene 22B verbunden. Somit können die verbleibenden zweiten Wandler 26A, C, D weiterhin die an sie gekoppelten Elektrofahrzeuge 28A, C, D laden. Es versteht sich, dass bei einem Fehler in einem der zweiten Wandler 26 die jeweiligen DC-Bus-Leistungsschalter 24 nicht unbedingt geöffnet werden müssen, da der jeweilige Isolator 32 zwischen dem zweiten Wandler 26 und dem Bus 22 geöffnet werden kann, um den fehlerhaften zweiten Wandler 26 zu isolieren.
In einem anderen Szenario ist es möglich, dass ein Fehler in einem der ersten Stromrichter 14, im Gleichstrombus 22, der mit einem der ersten Stromrichter 14 verbunden ist, oder in einem zweiten Stromrichter 26, der mit einem Gleichstrombus 22 verbunden ist, der mit einem ersten Stromrichter 14 verbunden ist, auftreten kann. In den bevorzugten Ausführungsformen werden Fehler, die in den zweiten Stromrichtern 26 auftreten, wie oben beschrieben separat isoliert, und Fehler, die in einem ersten Stromrichter 14 auftreten, werden mit Eingangsleistungsschaltern 20 separat isoliert. Allerdings kann jeder dieser Fehler, insbesondere ein Fehler im Gleichstrombus 22 selbst, wie oben beschrieben isoliert werden, indem die Leistungsschalter 24 an gegenüberliegenden Enden des betroffenen Gleichstrombusses 22 geöffnet werden. In diesem Szenario, in dem einer der ersten Umrichter 14 an einen betroffenen Gleichstrombus 22 angeschlossen ist, wird der daran angeschlossene erste Umrichter 14 aufgrund der offenen Leistungsschalter 24 an den Enden des Gleichstrombusses 22 von den anderen zweiten Umrichtern 26 isoliert. Die übrigen zweiten Stromrichter 26 bleiben jedoch mit den anderen ersten Stromrichtern 14 verbunden. Somit können die anderen zweiten Wandler 26 weiterhin mit Strom versorgt werden, um daran angeschlossene Elektrofahrzeuge 28 zu laden.
In 2 kann es besonders wünschenswert sein, dass verschiedene Stromquellen 12 an verschiedene Gleichstrombusse 22 angeschlossen werden oder dass eine Stromquelle 12 über verschiedene erste Wandler 14 an verschiedene Busse 22 angeschlossen wird. So kann beispielsweise ein Versorgungsnetz 12A über einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 14B an einen der Gleichstrombusse 22A angeschlossen werden. Eine Batterie 12B kann auch über einen DC-DC-Wandler 14C mit einem anderen DC-Bus 22C verbunden sein. Das Versorgungsnetz 12A kann auch über einen anderen AC-DC-Wandler und DC-DC-Wandler 14B mit einem weiteren DC-Bus 22D verbunden sein. Tritt in diesem Szenario ein Fehler in einer der Stromquellen 12 oder in einem der ersten Wandler 14 auf, können die jeweiligen Eingangsleistungsschalter 20 öffnen, um den Fehler zu isolieren, während der Ringbus 16 über die verbleibenden ersten Wandler 14 weiterhin mit Strom versorgt werden kann. Tritt ein Fehler in einem der Gleichstrombusse 22 auf, an den ein erster Umrichter 14 angeschlossen ist, kann der verbleibende Teil des Ringbusses 16 von den übrigen ersten Umrichtern 14 mit Strom versorgt werden. Wenn beispielsweise ein Fehler in einem der Gleichstrombusse 22A dazu führt, dass einer der Eingänge des Versorgungsnetzes 12A vom verbleibenden Teil des Ringbusses 16 getrennt wird, kann das Versorgungsnetz 12A den Ringbus 16 weiterhin über einen anderen ersten Stromrichter 14B und den Gleichstrombus 22D mit Strom versorgen.
In 3 kann es auch wünschenswert sein, mehrere zweite Wandler 26 an einen Gleichstrombus 22 anzuschließen, um mehrere Elektrofahrzeuge 28 zu laden. So sind im Fall von 3 zwei zweite Wandler 26 an jeden der Gleichstrombusse 22 mit zweiten Wandlern 26 angeschlossen, obwohl auch mehr als zwei zweite Wandler 26 an jeden Gleichstrombus 22 angeschlossen werden könnten. In diesem Fall trennt ein Fehler in einem der Gleichstrombusse 22A-D mit zweiten Stromrichtern 26 alle zweiten Stromrichter 26, die an den fehlerhaften Bus 22 angeschlossen sind, vom Ringbus 16 und von den ersten Stromrichtern 14. Eine größere Anzahl von zweiten Stromrichtern 26 kann jedoch in dieser Anordnung mit geringeren Kosten bereitgestellt werden.
Wie gezeigt, kann es auch wünschenswert sein, jeden der ersten Wandler 14 an einen separaten Gleichstrombus 22E, F anzuschließen, der nicht mit einem der zweiten Wandler 26 verbunden ist. Wenn mehrere erste Wandler 14 vorgesehen sind, kann jeder erste Wandler 14 auch an einen von den anderen ersten Wandlern 14 getrennten Gleichstrombus 22E, F angeschlossen werden. Wenn in diesem Szenario ein Fehler im Gleichstrombus 22E, an den einer der ersten Wandler 14B angeschlossen ist, oder im ersten Wandler 14B selbst auftritt, werden nur dieser Gleichstrombus 22E und der entsprechende erste Wandler 14B vom Ringbus 16 getrennt. Somit bleiben die zweiten Stromrichter 26 mit mindestens einem anderen ersten Stromrichter 14C verbunden, um einen weiteren Ladevorgang zu ermöglichen. Tritt ein Fehler in einem der Gleichstrombusse 22B mit den zweiten Stromrichtern 26B oder einem der zweiten Stromrichter 26B auf, kann der betreffende Bus 22B vom Ringbus 16 getrennt werden, die übrigen zweiten Stromrichter 26A, C, D bleiben jedoch mit den ersten Stromrichtern 14B, C verbunden, um weiterhin Strom zu erhalten.
Es versteht sich, dass es wünschenswert sein kann, auch eine Kommunikation zwischen den Stromquellen 12, den ersten Wandlern 14 und den zweiten Wandlern 26 (z. B. 5G, WIFI oder drahtgebundene Verbindungen) bereitzustellen, um die Unterbrecher 20 auf der Grundlage einer solchen Kommunikation zu steuern. So können beispielsweise V2X- (Vehicleto-Everything) und Netzmanagementfunktionen in das Ladesystem 10 integriert werden.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass die Erfindungen nicht so beschränkt sind und dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne von den hierin beschriebenen Erfindungen abzuweichen. Während sich jede hier beschriebene Ausführungsform nur auf bestimmte Merkmale beziehen kann und nicht unbedingt auf jedes Merkmal, das in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben ist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die hier beschriebenen Merkmale austauschbar sind, sofern nicht anders beschrieben, selbst wenn kein Bezug auf ein bestimmtes Merkmal genommen wird. Es sollte auch verstanden werden, dass die oben beschriebenen Vorteile nicht notwendigerweise die einzigen Vorteile der Erfindungen sind, und es ist nicht unbedingt zu erwarten, dass alle beschriebenen Vorteile mit jeder Ausführungsform der Erfindungen erreicht werden. Der Geltungsbereich der Erfindungen wird durch die beigefügten Ansprüche definiert, und alle Vorrichtungen und Verfahren, die entweder wörtlich oder durch Äquivalenz in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen, sollen darin eingeschlossen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9789774 [0010]

Claims

Fahrzeug-Ladesystem, aufweisend: einen ersten elektrischen Wandler; eine Vielzahl von zweiten elektrischen Wandlern; einen leitenden Ring, der mit dem ersten elektrischen Wandler und der Mehrzahl der zweiten elektrischen Wandler verbunden ist; und eine Vielzahl von elektrischen Unterbrechern, die eine Vielzahl von Ringabschnitten miteinander verbinden, so dass jeder Ringabschnitt durch zwei elektrische Unterbrecher an gegenüberliegenden Enden des Ringabschnitts definiert ist, wobei die Ringabschnitte mindestens einen Teil des leitenden Rings definieren; wobei ein erster der zweiten elektrischen Wandler mit einem ersten Ringabschnitt verbunden ist und ein zweiter der zweiten elektrischen Wandler mit einem zweiten Ringabschnitt verbunden ist; wobei ein Fehler in dem ersten Ringabschnitt oder dem ersten der zweiten elektrischen Wandler bewirkt, dass die elektrischen Unterbrecher an gegenüberliegenden Enden des ersten Ringabschnitts sich öffnen und den ersten der zweiten elektrischen Wandler von dem ersten elektrischen Wandler trennen, während der zweite der zweiten elektrischen Wandler mit dem ersten elektrischen Wandler verbunden bleibt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Ringabschnitte den gesamten leitenden Ring definiert.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner mehr als einen der zweiten elektrischen Wandler umfasst, die mit einem der Ringabschnitte verbunden sind.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei jeder der mehreren zweiten elektrischen Wandler Elektrizität unter Verwendung von Halbleiterschaltern umwandelt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler Elektrizität unter Verwendung von Halbleiterschaltern umwandelt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner einen elektrischen Unterbrecher zwischen dem leitenden Ring und dem ersten elektrischen Wandler umfasst.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner einen elektrischen Unterbrecher zwischen dem leitenden Ring und jedem der zweiten elektrischen Wandler umfasst.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler eine elektrische Energiequelle in eine Gleichspannung umwandelt, die dem leitenden Ring zugeführt wird.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei jeder der zweiten elektrischen Wandler eine Gleichspannung des leitenden Rings eines Spannungspegels in eine Gleichspannung eines anderen Spannungspegels umwandelt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 9, wobei jeder der zweiten elektrischen Wandler eine Gleichspannung des leitenden Rings mit einem höheren Spannungsniveau in eine Gleichspannung mit einem niedrigeren Spannungsniveau umwandelt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner eine Vielzahl von Ladekabeln umfasst, wobei jedes der Ladekabel an einem Ende mit einem der zweiten elektrischen Wandler verbunden ist und an einem anderen Ende mit einem Elektrofahrzeug gekoppelt werden kann.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner einen weiteren leitenden Ring umfasst, der mit dem ersten elektrischen Wandler und der Mehrzahl der zweiten elektrischen Wandler verbunden ist, wobei der leitende Ring auf einem höheren Spannungsniveau gehalten wird als der andere leitende Ring.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 12, das ferner eine weitere Vielzahl von elektrischen Unterbrechern umfasst, die eine weitere Vielzahl von Ringabschnitten miteinander verbinden, um mindestens einen Teil des weiteren leitenden Rings zu definieren, so dass jeder der weiteren Ringabschnitte einem der Ringabschnitte des leitenden Rings entspricht.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler eine Wechselspannung aus einem Versorgungsnetz in eine Gleichspannung umwandelt, die dem leitenden Ring zugeführt wird.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler eine Gleichspannung eines Spannungsniveaus von einem Energiespeicher, einer erneuerbaren Quelle oder einem Versorgungsnetz in eine Gleichspannung eines anderen Spannungsniveaus umwandelt, die dem leitenden Ring zugeführt wird.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner mehrere erste elektrische Wandler umfasst, wobei jeder der ersten elektrischen Wandler mit verschiedenen Ringabschnitten verbunden ist, wobei ein Fehler in einem der Ringabschnitte, ersten elektrischen Wandler oder zweiten elektrischen Wandler einen der ersten elektrischen Wandler von mindestens einem der zweiten elektrischen Wandler trennt, während mindestens einer der zweiten elektrischen Wandler mit dem einen der ersten elektrischen Wandler verbunden bleibt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler mit einem der Ringabschnitte verbunden ist, der nicht mit einem der mehreren zweiten elektrischen Wandler verbunden ist, wobei ein Fehler in einem anderen Ringabschnitt oder in einem der mehreren zweiten elektrischen Wandler die anderen zweiten elektrischen Wandler nicht von dem ersten elektrischen Wandler trennt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, das ferner mehrere erste elektrische Wandler umfasst, wobei jeder der ersten elektrischen Wandler mit verschiedenen Ringabschnitten verbunden ist, die nicht mit einem der mehreren zweiten elektrischen Wandler verbunden sind, wobei ein Fehler in einem der mehreren zweiten elektrischen Wandler oder einem damit verbundenen Ringabschnitt oder ein Fehler in einem der ersten elektrischen Wandler oder einem damit verbundenen Ringabschnitt die anderen zweiten elektrischen Wandler nicht von mindestens einem der ersten elektrischen Wandler trennt.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Wandler eine elektrische Energiequelle in eine Gleichspannung umwandelt, die dem leitenden Ring zugeführt wird, der erste elektrische Wandler Elektrizität unter Verwendung von Halbleiterschaltern umwandelt, jeder der mehreren zweiten elektrischen Wandler Elektrizität unter Verwendung von Halbleiterschaltern umwandelt und ferner mehrere Ladekabel umfasst, wobei jedes der Ladekabel an einem Ende mit einem der zweiten elektrischen Wandler verbunden ist und an einem anderen Ende mit einem Elektrofahrzeug verbunden werden kann.
Fahrzeugladesystem nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Mehrzahl erster elektrischer Wandler, wobei einer der ersten elektrischen Wandler eine Wechsel- oder Gleichspannung aus einem Versorgungsnetz in die dem leitenden Ring zugeführte Gleichspannung umwandelt und ein anderer der ersten elektrischen Wandler eine Gleichspannung eines Spannungspegels aus einem Energiespeicher oder einer erneuerbaren Quelle in die dem leitenden Ring zugeführte Gleichspannung eines anderen Spannungspegels umwandelt, und jeder der ersten elektrischen Wandler mit unterschiedlichen Ringabschnitten verbunden ist, wobei ein Fehler in einem der Ringabschnitte, ersten elektrischen Wandler oder zweiten elektrischen Wandler einen der ersten elektrischen Wandler von mindestens einem der zweiten elektrischen Wandler trennt, während mindestens einer der zweiten elektrischen Wandler mit dem einen der ersten elektrischen Wandler verbunden bleibt.