WO2019215142A1 - Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung eines oder mehrerer verbraucher - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung eines oder mehrerer verbraucher Download PDF

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WO2019215142A1
WO2019215142A1 PCT/EP2019/061671 EP2019061671W WO2019215142A1 WO 2019215142 A1 WO2019215142 A1 WO 2019215142A1 EP 2019061671 W EP2019061671 W EP 2019061671W WO 2019215142 A1 WO2019215142 A1 WO 2019215142A1
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backup battery
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Christoph Woll
Taleb Janbein
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for
  • Charging posts can only be made in urban areas over the next few years. In rural areas, grid expansion will not be as fast as charging stations will be.
  • Electric vehicles can be charged at the same time or charge their batteries at the quick charging stations, resulting in high levels at these local locations
  • AC / DC converters such as from the
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example
  • reference character K denotes a power plant, which is a
  • the device or charging station has a transformer T, which has a primary winding P1 on the input side and a secondary winding S1 on the output side.
  • the primary winding P1 is connected to the medium voltage AC power grid N, whereas the secondary winding S1 is connected to a low voltage AC power grid NW.
  • a plurality of AC / DC converter devices AD1, AD2, AD3, AD4 are provided (wherein the plurality of AC / DC voltage devices are not limited to four (AD1, AD2, ... ADn with n> 4)) which convert the AC voltage of the low-voltage AC voltage network NW to the required supply voltage of the consumer (eg battery charging voltage of one or more electric motor vehicles).
  • the AC / DC converter devices AD1, AD2, AD3, AD4 are connected to respective charging ports A1, A2, A3, A4 (the number of
  • Charging terminals is not limited to four (A1, A2, ... An with n> 4)), which in the range of parking spaces S1, S2, S3, S4 (where the number of
  • Parking spaces is not limited to four (S1, S2, ... Sn with n> 4)), for
  • Electric vehicles E are located. By means of a (not shown) cable connection takes place at the parking spaces S1, S2, S3, S4 charging the batteries of
  • Electric motor vehicles E by means of the converted DC voltage.
  • the device for supplying power to a consumer and the method according to the present invention make it possible to reduce or eliminate restrictions with regard to the desired power supply and network stability and to build up the power supply as inexpensively as possible.
  • the idea underlying the present invention is to represent a structure of a stationary power supply station for DC power supply (or supply of a DC network or DC charging) of consumers, with a converter device is provided centrally in a power supply device.
  • a power supply for example, the conductive or inductive charging or
  • an energy storage device e.g., a battery / traction battery
  • the consumer or energy storage is to be regarded for example as part of an electric vehicle and / or a household.
  • the charging stations are via a backup battery device for the purpose of network stabilization directly or by means of DC-DC converter to the DC power grid
  • Device can be independent of the time of day, since there is no effect on the load on the public grid, so for example loading at
  • the charging terminals are connected directly to the DC voltage network, wherein the charging terminals
  • the charging terminals are DC voltage charging ports. This allows a buffered charging by means of regulated direct current.
  • DC / AC converter means DC / AC converter for converting the DC voltage of the backup battery means into one
  • the charging ports are AC charging ports. This allows a buffered charging by means of alternating current.
  • DC / AC converter means for converting the DC voltage of the DC network into an AC voltage for the supply of the primary coil during inductive charging or switched for the conductive charging of the battery of the electric motor vehicle.
  • the charging terminals and / or the DC-DC converter means are in the
  • the converter device has a switchable rectifier / inverter function, so that
  • the backup battery device is a solid electrolyte battery.
  • a solid electrolyte battery is particularly well suited for a continuous load.
  • at least one further DC voltage converter device is connected between the DC voltage network and the converter device.
  • At least one further DC voltage converter device is connected in series with the backup battery device between the DC voltage network and the converter device. This makes it possible to adapt the DC voltage when the DC voltage of the
  • Buffer battery device deviates from the output voltage of the converter device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an exemplary apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle.
  • identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a first embodiment
  • reference numeral K denotes a power plant, which via a
  • Medium voltage AC network N typically a 20 kV network
  • the energy supply device EV has a transformer T, which primary side to the
  • the power supply device EV further comprises a backup battery device PB, which is electrically connected to the output of the converter device GB.
  • a typical voltage of the backup battery device PB which is a single battery in this embodiment, is 400 V.
  • the converter device GB has a rectifier function, so that the
  • AC voltage N is rechargeable.
  • DC sources e.g. a solar power system to be connected to the backup battery device PB.
  • the converter device GB is bidirectional and has one over one
  • Control device C switchable rectifier / inverter function, so that also reversed voltage of the backup battery device PB in the
  • AC power supply N can be supplied as required in peak load times, which offers the utilities another way to stabilize the grid.
  • the backup battery device PB is connected to a DC voltage network N 'which is connected to a plurality of charging ports A1, A2, A3, A4 for charging the battery of an electric motor vehicle E electrically connected to a respective charging port A1, A2, A3, A4 from
  • Charging terminals is not limited to four (A1, A2, ... An with n> 4)). These Charging ports A1, A2, A3, A4 are typically housed in charging stations (not shown).
  • the charging electric vehicles E are expediently on
  • the charging terminals A1, A2, A3, A4 and the DC power network N ' there is a respective DC converter means W1, W2, W3, W4 (wherein the number of DC-DC converter means is not limited to four (W1, W2, ... Wn with n> 4)) for converting the DC voltage of the DC voltage network into a charging voltage of the battery of the electric motor vehicle.
  • the charging terminals A1, A2, A3, A4 are DC charging terminals.
  • the backup battery device PB is primarily a medium-temperature battery. This new generation of lithium batteries consists of solid state electrolytes. They have higher energy densities than conventional lithium batteries. Their chemical components are highly active and are operated at temperatures above 70 ° C, for example. However, other conventional backup battery devices are of course usable.
  • the DC-DC converter devices W1, W2, W3 and W4 are galvanically decoupled. Also conceivable are DC converter devices W1, W2, W3, W4 without galvanic isolation with additional safety measures in the vehicle and / or in the power supply device, in particular with respect to
  • the electrical connection to the decentralized DC voltage converter devices W1, W2, W3 and W4 takes place in this first embodiment, star-shaped (starting from a central node) or bus-shaped (parallel) or T-shaped. If the decentralized DC voltage converter devices W1, W2, W3 and W4 are bidirectional, power can be controlled by the batteries of the batteries
  • Electric motor vehicles E are fed into the DC power grid N 'to assist the charging of batteries of other electric vehicles when the
  • Backup battery device PB is limited available. If so, too
  • Converter device GB is configured bidirectional, a feeding of the batteries of the electric motor vehicles E can be done in the AC mains.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a second embodiment
  • the power supply device EV 'of the second embodiment also allows the individual charging ports A1, A2, A3, A4 with different
  • cables with a larger cross-section are then installed in the vicinity of the buffer battery device PB than in
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a third embodiment
  • the charging terminals A1 ', A2', A3 ', A4' are inductive charging terminals connected to respective inductive (not shown)
  • DC / AC converter means W1 ', W2', W3 ', W4' connected to convert the DC voltage of the backup battery device PB into a suitable AC charging voltage for the battery of the electric motor vehicle.
  • the structure of the third embodiment is the same as the structure of the first embodiment described above.
  • FIGS. 4 a) - c) are schematic sectional views for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a fourth to sixth embodiment of the present invention.
  • a further DC voltage converter device WD is connected between the DC voltage network N 'and the
  • Converter device GB in front of the backup battery device PB connected.
  • a further DC voltage converter device WD ' is connected between the DC voltage network N' and the
  • Converter device GB connected behind the backup battery device PB.
  • a further DC voltage converter device WD is connected in series with the backup battery device PB between the DC voltage network N 'and the converter device GB.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an apparatus for charging a battery of an electric motor vehicle according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the backup battery device has a plurality of parallel-connected backup batteries PB1-PB4, which decentralized to the
  • Charging terminals A1, A2, A3 'and A4 are provided.
  • the charging terminals A1, A2, A4 are DC charging terminals, whereas the charging terminal A3 'is an AC charging terminal as described above, respectively.
  • no DC voltage converter means is provided at the charging terminal A3 'in this seventh embodiment, so that there is applied an AC charging voltage.
  • the invention is not limited to solid state electrolyte batteries but is applicable to any batteries or accumulators, e.g. Supercap, DC link capacitors, Li-ion batteries etc. Hybridization with different energy storage devices is also possible.
  • the DC-DC converter devices are optional, i. the
  • a DC-to-AC converter may be connected to the DC power supply to enable an AC charging network powered by the DC mains.
  • connection to the 20kV network is optional. It is also possible, for example, a connection to a 400V network.
  • Any charging connections of the mentioned different charging variants can be connected mixed to the DC voltage network.
  • Non-illustrated contactors and disconnectors can be completely and / or partially integrated into the power supply device or in the charging station and the number of charging ports can be selected arbitrarily.
  • AC / DC converter is connected directly to the backup battery device.
  • the backup battery device is directly to the
  • Buffer battery device is connected.
  • At least one further DC-DC converter in series with
  • At least one further DC-DC converter can be connected between the DC voltage network and the AC / DC converter.
  • an adaptation of the DC voltage can be made when the DC voltage of the

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers. Die Vorrichtung ist ausgestattet mit einer Energieversorgungseinrichtung (EV), welche eine Transformatoreinrichtung (T) aufweist, die primärseitig an ein Wechselspannungsnetz (N) elektrisch anschließbar ist, und welche eine Wandlereinrichtung (GB) aufweist, deren Eingang sekundärseitig an die Transformatoreinrichtung (T) elektrisch angeschlossen ist, wobei die Energieversorgungseinrichtung (EV) eine Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) aufweist, welche an den Ausgang der Wandlereinrichtung (GB) elektrisch angeschlossen ist. Die Wandlereinrichtung (GB) weist eine Gleichrichterfunktion auf, so dass die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) mit gleichgerichteter Spannung des Wechselspannungsnetzes (N) aufladbar ist. Die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) ist an ein Gleichspannungsnetz (N') elektrisch angeschlossen, das mit einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (A1-A4) zum Laden der Batterie eines mit einem jeweiligen Ladeanschluss (A1-A4) elektrisch verbundenen Elektrokraftfahrzeuges (E) elektrisch verbunden ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Energieversorgung eines oder mehrerer
Verbraucher
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Energieversorgung eines oder mehrerer Verbraucher.
Stand der Technik
Damit sich Elektrokraftfahrzeuge vom reinen Stadtfahrzeug hin zum Fahrzeug für alle Strecken entwickeln und damit auch vom Zweitfahrzeug zum Erstfahrzeug entwickeln können, ist eine verlässliche und moderne Lade- Infrastruktur erforderlich. Je mehr Elektrokraftfahrzeuge im Verkehr sind, desto mehr Strom wird benötigt, um die
Batterien aller dieser Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Ein rentabler Betrieb von
Ladesäulen kann in den nächsten Jahren nur im städtischen Bereich erfolgen. In ländlichen Regionen werden sowohl der Netzausbau noch nicht so schnell erfolgen als auch die Auslastung der Ladestationen nicht so hoch sein.
Nur mit hohen Investitionen und intelligenter Technik können die Stromnetze derart verstärkt werden, dass die benötigte Leistung zur Verfügung steht, um an den öffentlichen Ladesäulen die Elektrokraftfahrzeuge zu laden. Wenn viele
Elektrokraftfahrzeuge gleichzeitig geladen werden oder an den Schnellladestationen ihre Batterien aufladen, entstehen an diesen lokalen Standorten hohe
Spitzenbelastungen. Zudem ist die über den Tag verteilte Netzauslastung
unterschiedlich. Diesbezüglich ist das öffentliche Stromnetz heute bei Weitem noch nicht optimal ausgelegt. Deshalb befassen sich die Energieversorgungsunternehmen verstärkt mit den Themen Stromproduktion, Stromverbrauch und Energiespeicherung und streben eine zeitliche Entkopplung an, sodass sich beispielsweise Solarstrom auch nachts nutzen lässt. Heutige Schnellladestationen bedienen sich typischerweise
Wechselspannungs/Gleichspannungswandlern, wie beispielsweise aus der
WO 2012/038222 A2 bekannt.
FIG. 6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften
Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges.
In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen K eine Kraftanlage, welche ein
Wechselspannungsnetz N, typischerweise ein 20 kV-Netz, mit Energie versorgt. Die Vorrichtung bzw. Ladestation weist eine Transformatoreinrichtung T auf, die eingangsseitig eine Primärwicklung P1 und ausgangsseitig eine Sekundärwicklung S1 aufweist. Die Primärwicklung P1 ist an das Mittelspannungs-Wechselspannungsnetz N angeschlossen, wohingegen die Sekundärwicklung S1 an ein Niederspannungs- Wechselspannungsnetz NW angeschlossen ist.
An der Ladestation ist eine Mehrzahl von Wechselspannungs/Gleichspannungs- Wandlereinrichtungen AD1 , AD2, AD3, AD4 vorgesehen (wobei die Mehrzahl von Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wanldereinrichtungen nicht auf vier begrenzt ist (AD1 , AD2, ... ADn mit n > 4)), welche die Wechselspannung des Niederspannungs- Wechselspannungsnetzes NW auf die benötigte Versorgungsspannung des bzw. der Verbraucher (z.B. Batterieladespannung eines oder mehrerer Elektrokraftfahrzeuge) wandeln.
Die Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen AD1 , AD2, AD3, AD4 sind mit jeweiligen Ladeanschlüssen A1 , A2, A3, A4 (wobei die Anzahl von
Ladeanschlüssen nicht auf vier begrenzt ist (A1 , A2, ... An mit n > 4)), verbunden, welche sich im Bereich von Stellplätzen S1 , S2, S3, S4 (wobei die Anzahl von
Stellplätzen nicht auf vier begrenzt ist (S1 , S2, ... Sn mit n > 4)), für
Elektrokraftfahrzeuge E befinden. Mittels einer (nicht dargestellten) Kabelverbindung erfolgt an den Stellplätzen S1 , S2, S3, S4 ein Aufladen der Batterien der
Elektrokraftfahrzeuge E mittels der gewandelten Gleichspannung.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Energieversorgung eines oder mehrerer Verbraucher gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 15. Vorteile der Erfindung
Die Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, Einschränkungen hinsichtlich gewünschter Energieversorgungsleistung und Netzstabilität zu reduzieren bzw. zu eliminieren und die Energieversorgung so kostengünstig wie möglich aufzubauen. Dabei besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee darin, einen Aufbau einer stationären Energieversorgungsstation zur Gleichstromversorgung (bzw. Versorgung eines DC-Netzes bzw. Gleichstromladen) von Verbrauchern darzustellen, wobei eine Wandlereinrichtung zentral in einer Energieversorgungseinrichtung vorgesehen ist. Als Energieversorgung ist beispielsweise das konduktive oder induktive Laden bzw.
Versorgen eines Energiespeichers (z.B. eine Batterie / Traktionsbatterie) mit
Ladesäulen zu verstehen. Der Verbraucher bzw. Energiespeicher ist beispielsweise als Teil eines Elektrofahrzeuges und / oder eines Haushaltes anzusehen. Die Ladesäulen sind über eine Pufferbatterieeinrichtung zwecks Netzstabilisierung direkt oder mittels Gleichspannungswandler an das Gleichspannungsnetz
angeschlossen. Mit dem vorgestellten Aufbau steht jederzeit ausreichende Leistung zur Verfügung, und zwar unabhängig von der täglichen Netzauslastung. Die erfindungsgemäße Idee ist sowohl für konduktives Laden als auch für induktives Laden geeignet, wobei für induktives Laden zusätzliche Schaltungsmaßnahmen notwendig sind.
Das Laden (bzw. Versorgen des DC-Netzes) mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann unabhängig von der Tageszeit erfolgen, da kein Einfluss auf die Belastung des öffentlichen Stromnetzes besteht, also beispielsweise Laden beim
Parken, bei Nacht, beim Einkäufen, beim Arbeiten etc. Die erforderliche Elektronik in der Energieversorgungsstation kann wesentlich kleiner ausgelegt werden und damit kostengünstiger. Ein gleichzeitiges Laden der Pufferbatterieeinrichtung und der Batterie der Elektrokraftfahrzeuge ist in Abhängigkeit von der Netzauslastung möglich. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ladeanschlüsse direkt mit dem Gleichspannungsnetz verbunden, wobei die Ladeanschlüsse
Gleichspannungs-Ladeanschlüsse sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen die
Ladeanschlüsse und das Gleichspannungsnetz eine jeweilige Gleichspannungs- Wandlereinrichtung (DC/DC-Wandler) zum Wandeln der Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung in eine Gleichspannung der Batterie des
Elektrokraftfahrzeuges geschaltet, wobei die Ladeanschlüsse Gleichspannungs- Ladeanschlüsse sind. Dies ermöglicht ein gepuffertes Laden mittels geregeltem Gleichstrom.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen die
Ladeanschlüsse und das Gleichspannungsnetz eine jeweilige
Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (DC/AC-Wandler) zum Wandeln der Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung in eine
Ladewechselspannung für die Batterie des Elektrokraftfahrzeuges geschaltet, wobei die Ladeanschlüsse Wechselspannungs-Ladeanschlüsse sind. Dies ermöglicht ein gepuffertes Laden mittels Wechselstrom. Alternativ ist zwischen die Ladeanschlüsse und das Gleichspannungsnetz eine jeweilige
Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (DC/AC-Wandler) zum Wandeln der Gleichspannung des DC-Netzes in eine Wechselspannung für die Versorgung der Primärspule beim induktiven Laden bzw. für das konduktive Laden der Batterie des Elektrokraftfahrzeuges geschaltet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Ladeanschlüsse und/oder die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen in die
Energieversorgungseinrichtung integriert. Dies erhöht die Kompaktheit. Beispielsweise können die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen in die
Energieversorgungseinrichtung integriert und die Ladeanschlüsse an die Parkplätze gebaut sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Wandlereinrichtung eine umschaltbare Gleichrichter-/Wechselrichterfunktion auf, so dass
wechselgerichtete Spannung der Pufferbatterieeinrichtung in das
Wechselspannungsnetzes einspeisbar ist. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Netzstabilität bei Spitzenbelastungen
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Pufferbatterieeinrichtung eine Festkörperelektrolytbatterie. Eine derartige Festkörperelektrolytbatterie ist für eine Dauerbelastung besonders gut geeignet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine weitere Gleichspannungs-Wandlereinrichtung zwischen das Gleichspannungsnetz und die Wandlereinrichtung geschaltet. So lässt sich eine Anpassung der Gleichspannung vornehmen, wenn die Gleichspannung des Gleichspannungsnetzes von der
Ausgangsspannung der Wandlereinrichtung abweicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens noch eine weitere Gleichspannungs-Wandlereinrichtung in Reihe zur Pufferbatterieeinrichtung zwischen das Gleichspannungsnetz und die Wandlereinrichtung geschaltet. So lässt sich eine Anpassung der Gleichspannung vornehmen, wenn die Gleichspannung der
Pufferbatterieeinrichtung von der Ausgangsspannung der Wandlereinrichtung abweicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die
Pufferbatterieeinrichtung eine Mehrzahl parallel geschalteter Pufferbatterien auf. So lässt sich die Batteriekapazität zentral oder dezentral aufteilen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen: FIG. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4a)-c)
schematische ausschnittsweise Darstellungen zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer vierten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
FIG. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges. In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele FIG. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen K eine Kraftanlage, welche über ein
Mittelspannungs-Wechselstromnetz N, typischerweise ein 20 kV-Netz, mit einer Energieversorgungseinrichtung EV verbunden ist. Die Energieversorgungseinrichtung EV weist eine Transformatoreinrichtung T auf, welche primärseitig an das
Wechselspannungsnetz N elektrisch angeschlossen ist. Dabei ist die Primärwicklung P1 mit dem Wechselspannungsnetz N verbunden und die Sekundärwicklung S1 mit einer Wandlereinrichtung GB sekundärseitig verbunden. Die Energieversorgungs einrichtung EV weist weiterhin eine Pufferbatterieeinrichtung PB auf, welche an den Ausgang der Wandlereinrichtung GB elektrisch angeschlossen ist. Eine typische Spannung der Pufferbatterieeinrichtung PB, die bei dieser Ausführungsform eine einzelne Batterie ist, beträgt 400 V.
Die Wandlereinrichtung GB weist eine Gleichrichterfunktion auf, sodass die
Pufferbatterieeinrichtung PB mit gleichgerichteter Spannung des
Wechselspannungsnetzes N aufladbar ist. Optional könnten weitere (nicht dargestellte) Gleichstromquellen, z.B. eine Solarstromanlage, an die Pufferbatterieeinrichtung PB angeschlossen werden.
Obwohl nicht zwingend erforderlich, ist bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die Wandlereinrichtung GB bidirektional ausgestaltet und weist eine über eine
Steuereinrichtung C umschaltbare Gleichrichter/Wechselrichterfunktion auf, sodass auch wechselgerichtete Spannung der Pufferbatterieeinrichtung PB in das
Wechselspannungsnetz N in Spitzenlastzeiten bedarfsweise einspeisbar ist, was den Energieversorgern eine weitere Möglichkeit zur Netzstabilisierung bietet. Die Pufferbatterieeinrichtung PB ist an ein Gleichspannungsnetz N‘ angeschlossen, welches mit einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen A1 , A2, A3, A4 zum Laden der Batterie eines mit einem jeweiligen Ladeanschluss A1 , A2, A3, A4 elektrisch verbundenen Elektrokraftfahrzeuges E verbunden ist (wobei die Anzahl von
Ladeanschlüssen nicht auf vier begrenzt ist (A1 , A2, ... An mit n > 4)). Diese Ladeanschlüsse A1 , A2, A3, A4 sind typischerweise in Ladesäulen (nicht dargestellt) untergebracht.
Die aufzuladenden Elektrokraftfahrzeuge E sind zweckmäßigerweise auf
entsprechenden Stellplätzen S1 , S2, S3, S4 (wobei die Anzahl von Stellplätzen nicht auf vier begrenzt ist (S1 , S2, ... Sn mit n > 4)) vor den Ladeanschlüssen A1 , A2, A3, A4 beim Ladevorgang abgestellt. Die Verbindung zu den Elektrokraftfahrzeugen E erfolgt über (nicht dargestellte) Ladekabel.
Zwischen die Ladeanschlüsse A1 , A2, A3, A4 und das Gleichspannungsnetz N‘ ist eine jeweilige Gleichspannungs-Wandlereinrichtung W1 , W2, W3, W4 (wobei die Anzahl von Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen nicht auf vier begrenzt ist (W1 , W2, ... Wn mit n > 4)) zum Wandeln der Gleichspannung des Gleichspannungsnetzes in eine Ladespannung der Batterie des Elektrokraftfahrzeuges geschaltet. Dementsprechend sind die Ladeanschlüsse A1 , A2, A3, A4 Gleichspannungs-Ladeanschlüsse.
Die Pufferbatterieeinrichtung PB ist vornehmlich eine Mitteltemperatur-Batterie. Diese neue Generation von Lithium-Batterien bestehen aus Festkörperelektrolyten. Sie haben höhere Energiedichten als konventionelle Lithium-Batterien. Ihre chemischen Bestandteile sind hochaktiv und werden bei Temperaturen beispielsweise oberhalb von 70°C betrieben. Doch auch andere konventionelle Pufferbatterieeinrichtungen sind selbstverständlich verwendbar.
Die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen W1 , W2, W3 und W4 sind galvanisch entkoppelt. Denkbar sind auch Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen W1 , W2, W3, W4 ohne galvanische Trennung mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen im Fahrzeug und/oder in der Energieversorgungseinrichtung, insbesondere bezüglich
Isolationsüberwachung und Abschalten im Notfall.
Die elektrische Verbindung mit den dezentralen Gleichspannungs- Wandlereinrichtungen W1 , W2, W3 und W4 erfolgt bei dieser ersten Ausführungsform sternförmig (ausgehend von einem zentralen Knoten) oder busförmig (parallel) bzw. T- förmig. Sind die dezentralen Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen W1 , W2, W3 und W4 bidirektional ausgestaltet, so kann Leistung steuerbar von den Batterien der
Elektrokraftfahrzeuge E in das Gleichspannungsnetz N‘ eingespeist werden, um das Laden von Batterien anderer Elektrokraftfahrzeuge zu unterstützen, wenn die
Pufferbatterieeinrichtung PB nur eingeschränkt verfügbar ist. Wenn auch die
Wandlereinrichtung GB bidirektional ausgestaltet ist, kann auch eine Einspeisung der Batterien der Elektrokraftfahrzeuge E in das Wechselstromnetz erfolgen.
FIG. 2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Energieversorgungseinrichtung mit
Bezugszeichen EV‘ bezeichnet. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind bei der zweiten Ausführungsform die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen W1 , W2,
W3, W4 und die Ladeanschlüsse A1 , A2, A3, A4 in die Energieversorgungseinrichtung EV‘ integriert.
Die Energieversorgungseinrichtung EV‘ der zweiten Ausführungsform erlaubt es zudem, die einzelnen Ladeanschlüsse A1 , A2, A3, A4 mit unterschiedlichen
Ladeströmen zu versorgen. So kann beispielsweise immer nur der am nächsten an der Pufferbatterieeinrichtung PB gelegene Ladeanschluss als Schnellladestelle
ausgestaltet sein, während die anderen Ladeanschlüsse für eine Ladung mit mittlerer/kleinerer Leistung ausgestaltet sind. Hierfür werden dann im Nahbereich der Pufferbatterieeinrichtung PB Kabel mit größerem Querschnitt installiert als im
Fernbereich der Pufferbatterieeinrichtung PB.
Die elektrische Verbindung mit den zentralen Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen W1 , W2, W3 und W4 erfolgt bei dieser zweiten Ausführungsform sternförmig.
FIG. 3 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der dritten Ausführungsform sind die Ladeanschlüsse A1‘, A2‘, A3‘, A4‘ induktive Ladeanschlüsse, welche mit entsprechenden (nicht dargestellten) induktiven
Ladeanschlüssen in den Elektrokraftfahrzeugen EV Zusammenwirken.
Um das induktive Laden zu ermöglichen, ist zwischen das Gleichspannungsnetz N‘ und die induktiven Ladeanschlüsse A1‘, A2‘, A3‘, A4‘ eine jeweilige
Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlereinrichtung W1‘, W2‘, W3‘, W4‘ geschaltet, um die Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung PB in eine geeignete Ladewechselspannung für die Batterie des Elektrokraftfahrzeuges zu wandeln.
Ansonsten ist der Aufbau der dritten Ausführungsform gleich dem Aufbau der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Fig. 4a)-c) sind schematische ausschnittsweise Darstellungen zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer vierten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die ausschnittsweisen Darstellungen sind für die erste bis dritte Ausführungsform und die später beschriebene siebente Ausführungsform anwendbar.
Bei der vierten Ausführungsform gemäß Fig. 4a) ist eine weitere Gleichspannungs- Wandlereinrichtung WD zwischen das Gleichspannungsnetz N‘ und die
Wandlereinrichtung GB vor die Pufferbatterieeinrichtung PB geschaltet. So lässt sich beispielsweise eine Ausgangsspannung von 800 V der Wandlereinrichtung GB auf eine Spannung von 400 V der Pufferbatterieeinrichtung PB und des
Gleichspannungsnetzes N‘ wandeln.
Bei der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 4b) ist eine weitere Gleichspannungs- Wandlereinrichtung WD‘ zwischen das Gleichspannungsnetz N‘ und die
Wandlereinrichtung GB hinter die Pufferbatterieeinrichtung PB geschaltet. So lässt sich beispielsweise eine Ausgangsspannung von 800 V der Wandlereinrichtung GB und von 800 V der Pufferbatterieeinrichtung PB auf eine Spannung von 400 V des
Gleichspannungsnetzes N‘ wandeln. Bei der sechsten Ausführungsform gemäß Fig. 4bc) ist eine weitere Gleichspannungs- Wandlereinrichtung WD“ in Reihe zur Pufferbatterieeinrichtung PB zwischen das Gleichspannungsnetz N‘ und die Wandlereinrichtung GB geschaltet. So lässt sich beispielsweise eine Ausgangsspannung von 800 V der Wandlereinrichtung GB und von 800 V des Gleichspannungsnetzes N‘ auf eine Spannung von 400 V der
Pufferbatterieeinrichtung PB wandeln.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Elektrokraftfahrzeuges gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der siebenten Ausführungsform weist die Pufferbatterieeinrichtung eine Mehrzahl parallel geschalteter Pufferbatterien PB1-PB4 auf, welche dezentral an den
Ladeanschlüssen A1 , A2, A3‘ und A4 vorgesehen sind. Die Ladeanschlüsse A1 , A2, A4 sind Gleichspannungs-Ladeanschlüsse, wohingegen der Ladeanschluss A3‘ ein Wechselspannungs-Ladeanschluss ist, wie jeweils oben beschrieben. Zudem ist am Ladeanschluss A3‘ bei dieser siebenten Ausführungsform keine Gleichpannungs- Wandlereinrichtung vorgesehen, so dass dort eine Wechsel-Ladespannung anliegt. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt,
sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich der
elektrischen Verschaltung des Gleichspannungsnetztes mit den Ladestationen und der Wandlereinrichtung beliebig miteinander kombinierbar.
Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Festkörperlektrolytbatterien beschränkt, sondern für beliebige Batterien bzw. Akkumulatoren anwendbar, z.B. Supercap, Zwischenkreiskondensatoren, Li-Ionen-Battreien etc. Auch eine Hybridisierung mit verschiedenen Energiespeichern ist möglich.
Die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen sind optional, d.h. die
Ladeanschlüsse können auch direkt mit dem Gleichspannungsnetz verbunden sein. Andererseits können die Gleichspannungs-Wandlereinrichtungen im
Fahrzeug integriert sein.
Am Gleichspannungsnetz kann ein Gleichspannungs-Wechselspannungswandler angeschlossen sein, um ein Wechselstrom-Ladenetz zu ermöglichen, das vom Gleichspannungsnetz versorgt wird.
Der Anschluss an das 20kV-Netz ist optional. Es ist auch beispielsweise auch ein Anschluss an ein 400V-Netz möglich.
An das Gleichspannungsnetz können beliebige Ladeanschlüsse der erwähnten unterschiedlichen Ladevarianten gemischt angeschlossen werden.
Nicht-dargestellte Schütze und Trennschalter können vollständig und/oder teilweise in die Energieversorgungseinrichtung oder in die Ladesäule integriert werden und ist die Anzahl der Ladeanschlüsse beliebig wählbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (hier nicht dargestellt) ist der
Wechsel/Gleichspannungswandler direkt mit der Pufferbatterieeinrichtung verbunden ist. Die Pufferbatterieeinrichtung ist direkt an das
Gleichspannungsnetz angeschlossen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (hier nicht dargestellt) ist zwischen dem Wechselspannungs/Gleichspannungswandler und der
Pufferbatterieeinrichtung ein Gleichspannungswandler geschaltet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (hier nicht dargestellt) ist zwischen der Pufferbatterieeinrichtung und das DC-Netz ein
Gleichspannungswandler geschaltet, wobei der
Wechselspannungs/Gleichspannungswandler direkt mit der
Pufferbatterieeinrichtung verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (hier nicht dargestellt) ist mindestens noch ein weiterer Gleichspannungswandler in Reihe zur
Pufferbatterieeinrichtung zwischen das Gleichspannungsnetz und den
Wechselspannungs-/Gleichspannungswandler geschaltet. So lässt sich eine Anpassung der Gleichspannung vornehmen, wenn die Gleichspannung der
Pufferbatterieeinrichtung von der Ausgangsspannung des
Wechselspannungs/Gleichspannungswandler abweicht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (hier nicht dargestellt) kann mindestens ein weiterer Gleichspannungswandler zwischen das Gleichspannungsnetz und dem Wechsel/Gleichspannungswandler geschaltet werden. So lässt sich eine Anpassung der Gleichspannung vornehmen, wenn die Gleichspannung des
Gleichspannungsnetzes von der Ausgangsspannung des Wechsel- /Gleichspannungswandlers abweicht.
Insbesondere sind die verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich der
elektrischen Verschaltung der Wandlereinrichtungen, der Speichereinrichtung und des DC-Netzes beliebig miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers mit: einer Energieversorgungseinrichtung (EV; EV’), welche eine Transformatoreinrichtung (T) aufweist, die primärseitig an ein Wechselspannungsnetz (N) elektrisch anschließbar ist, und welche eine Wandlereinrichtung (GB) aufweist, deren Eingang sekundärseitig an die Transformatoreinrichtung (T) elektrisch angeschlossen ist; wobei die Energieversorgungseinrichtung (EV; EV’) eine Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) aufweist, welche an den Ausgang der Wandlereinrichtung (GB) elektrisch angeschlossen ist; wobei die Wandlereinrichtung (GB) eine Gleichrichterfunktion aufweist, so dass die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) mit gleichgerichteter Spannung des
Wechselspannungsnetzes (N) aufladbar ist; und wobei die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) an ein Gleichspannungsnetz (N‘) elektrisch angeschlossen ist, das mit einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (A1-A4; AT-A4‘) zum Laden des Verbrauchers (vorzugsweise einer Batterie) eines mit einem jeweiligen Ladeanschluss (A1-A4; AT-A4‘) elektrisch verbundenen
Elektrokraftfahrzeuges (E) elektrisch verbunden ist.
2. Vorrichtung zum zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 1 , wobei zwischen die Ladeanschlüsse (A1-A4) und das Gleichspannungsnetz (N‘) eine jeweilige Gleichspannungs-Wandlereinrichtung (W1-W4) zum Wandeln der
Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) in eine Gleichspannung der Batterie des Elektrokraftfahrzeuges geschaltet ist und die Ladeanschlüsse (A1-A4) Gleichspannungs-Ladeanschlüsse sind.
3. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 1 , wobei zwischen die Ladeanschlüsse (A1‘-A4‘) und das Gleichspannungsnetz eine jeweilige Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (W1‘-W4‘) zum Wandeln der Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) in eine
Ladewechselspannung für die Batterie des Elektrokraftfahrzeuges geschaltet ist und die Ladeanschlüsse (A1‘-A4‘) Wechselspannungs-Ladeanschlüsse sind.
4. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ladeanschlüsse (A1-A4; A1‘-A4‘) und/oder die Gleichspannungs- Wandlereinrichtungen (W1-W4) in die Energieversorgungseinrichtung (EV‘) integriert sind.
5. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 3, wobei die Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlereinrichtungen (W1‘-W4‘) in die
Energieversorgungseinrichtung (EV‘) integriert sind.
6. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandlereinrichtung (GB) eine umschaltbare Gleichrichter/Wechselrichterfunktion aufweist, so dass wechselgerichtete Spannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) in das Wechselspannungsnetzes (N) einspeisbar ist.
7. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) eine Festkörperelektrolytbatterie ist.
8. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine weitere Gleichspannungs- Wandlereinrichtung (WD; WD‘) zwischen das Gleichspannungsnetz (N‘) und die Wandlereinrichtung (GB) geschaltet ist.
9. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens noch eine weitere Gleichspannungs- Wandlereinrichtung (WD“) in Reihe zur Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) zwischen das Gleichspannungsnetz (N‘) und die Wandlereinrichtung (GB) geschaltet ist.
10. Vorrichtung zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) eine Mehrzahl parallel geschalteter Pufferbatterien (PB1-PB4) aufweist.
11. Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers mit den Schritten: Gleichrichten einer Wechselspannung eines Wechselspannungsnetzes (N) mittels einer Wandlereinrichtung (GB), die eine Gleichrichterfunktion aufweist;
Aufladen einer Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) mit gleichgerichteter Spannung des Wechselspannungsnetzes (N);
Einspeisen der Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) in ein Gleichspannungsnetz (N‘), das mit einer Mehrzahl von Ladeanschlüssen (A1-A4; A1‘- A4) zum Laden der Batterie eines mit einem jeweiligen Ladeanschluss (A1-A4) elektrisch verbundenen Elektrokraftfahrzeuges elektrisch verbunden ist.
12. Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruch 11 , wobei die Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) mittels einer
Gleichspannungs-Wandlereinrichtung (W1-W4) in eine Gleichspannung der Batterie des Elektrokraftfahrzeuges gewandelt wird, welche zwischen die Ladeanschlüsse (A1- A4) und das Gleichspannungsnetz (N‘) geschaltet ist, und wobei die Ladeanschlüsse
(A1-A4) Gleichspannungs-Ladeanschlüsse sind.
13. Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach Anspruchl 1 , wobei die Gleichspannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) mittels einer
Gleichspannungs/ Wechselspannungs-Wandlereinrichtung (W1‘-W4‘) in eine
Ladewechselspannung für die Batterie des Elektrokraftfahrzeuges gewandelt wird, welche zwischen die Ladeanschlüsse (A1‘-A4‘) und das Gleichspannungsnetz (N‘) geschaltet ist, wobei die Ladeanschlüsse (A1‘-A4‘) Wechselspannungs- Ladeanschlüsse sind.
14. Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Wandlereinrichtung (GB) eine umschaltbare
Gleichrichter/Wechselrichterfunktion aufweist und wechselgerichtete Spannung der Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) in das Wechselspannungsnetzes (N) einspeisbar wird.
15. Verfahren zur Energieversorgung eines Verbrauchers nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Pufferbatterieeinrichtung (PB; PB1-PB4) eine
Festkörperelektrolytbatterie ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112895958A (zh) * 2019-11-19 2021-06-04 大众汽车股份公司 用于给机动车充电的充电基础设施

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020107852A1 (de) 2020-03-23 2021-09-23 Sma Solar Technology Ag Verfahren, system und vorrichtung zum versorgen eines verbrauchers mit elektrischer energie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130292A1 (en) * 2000-06-14 2004-07-08 Buchanan William D. Battery charging system and method
EP2305510A2 (de) * 2009-09-29 2011-04-06 Schneider Electric USA, Inc. Kiosk-Fahrzeugladungs- und -auswahlsystem
WO2012038222A2 (de) 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Dc-ladestation für eine batterie eines elektrofahrzeugs
EP2690749A1 (de) * 2011-03-24 2014-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Leistungsumwandlungsanlage, elektrofahrzeug und ladesystem für ein elektrisches fahrzeug
WO2015075212A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Hochschule Für Angewandte Wissenschaften Deggendorf Ladestation für elektrofahrzeuge

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130292A1 (en) * 2000-06-14 2004-07-08 Buchanan William D. Battery charging system and method
EP2305510A2 (de) * 2009-09-29 2011-04-06 Schneider Electric USA, Inc. Kiosk-Fahrzeugladungs- und -auswahlsystem
WO2012038222A2 (de) 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Dc-ladestation für eine batterie eines elektrofahrzeugs
EP2690749A1 (de) * 2011-03-24 2014-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Leistungsumwandlungsanlage, elektrofahrzeug und ladesystem für ein elektrisches fahrzeug
WO2015075212A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Hochschule Für Angewandte Wissenschaften Deggendorf Ladestation für elektrofahrzeuge

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112895958A (zh) * 2019-11-19 2021-06-04 大众汽车股份公司 用于给机动车充电的充电基础设施

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