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DE102010007975B4 - Charging station for an electrical energy storage and associated electrical energy storage - Google Patents

Charging station for an electrical energy storage and associated electrical energy storage Download PDF

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DE102010007975B4
DE102010007975B4 DE201010007975 DE102010007975A DE102010007975B4 DE 102010007975 B4 DE102010007975 B4 DE 102010007975B4 DE 201010007975 DE201010007975 DE 201010007975 DE 102010007975 A DE102010007975 A DE 102010007975A DE 102010007975 B4 DE102010007975 B4 DE 102010007975B4
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charging station
charging
cooling
electrical energy
energy store
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German (de)
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Dr. Huber Norbert
Dr. Kautz Martin
Dr. Waidhas Manfred
Dr. Weydanz Wolfgang
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Abstract

Ladestation (1) für einen elektrischen Energiespeicher (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Stromquelle, die mittels wenigstens eines Ladekabels an den Energiespeicher anschließbar ist, wobei die Ladestation (1) eine Kühleinrichtung (10) mit wenigstens einer an das Kraftfahrzeug (3) anschließbaren Kühlleitung (8, 9, 18) zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Energiespeicher (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ladekabel (5, 16, 17) eine Steckverbindung (6) und die wenigstens eine Kühlleitung (8, 9, 18) eine Kupplung (11, 12) aufweist und die Steckverbindung und die Kupplung in einer gemeinsamen Verbindungseinheit (14) münden, die mit einer fahrzeugseitigen Verbindungseinheit (15) koppelbar ist.Charging station (1) for an electrical energy store (2) of a motor vehicle (3), having a power source which can be connected to the energy store by means of at least one charging cable, the charging station (1) having a cooling device (10) with at least one motor vehicle (10). 3) connectable cooling line (8, 9, 18) for supplying a coolant to the energy store (2), characterized in that the at least one charging cable (5, 16, 17) has a plug connection (6) and the at least one cooling line (8 , 9, 18) has a coupling (11, 12) and the plug connection and the coupling open in a common connection unit (14) which can be coupled to a vehicle-side connection unit (15).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stromquelle, die mittels wenigstens eines Ladekabels an den Energiespeicher anschließbar ist, wobei die Ladestation eine Kühleinrichtung mit wenigstens einer an das Kraftfahrzeug anschließbaren Kühlleitung zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Energiespeicher aufweist.The invention relates to a charging station for an electrical energy store of a motor vehicle, with a power source which is connectable by means of at least one charging cable to the energy storage, wherein the charging station has a cooling device with at least one connectable to the motor vehicle cooling line for supplying a coolant to the energy storage.

Aus der Druckschrift DE 4408961 C1 ist eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs bekannt. Zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers wird ein Ladekabel angeschlossen, während des Ladevorgangs wird zusätzlich eine Kühlwasserleitung angeschlossen, um die bei dem elektrischen Aufladevorgang entstehende Verlustwärme abzuführen und eine schädliche Übertemperierung der Batterie zu vermeiden.From the publication DE 4408961 C1 a charging station for an electrical energy storage of a motor vehicle is known. To charge the electrical energy storage a charging cable is connected, during the charging process, a cooling water line is additionally connected to dissipate the resulting heat during the electrical charging process and to avoid harmful over-temperature of the battery.

In der Druckschrift DE 10 2008 007 790 A1 wird ein Ladegerät für eine Batterie vorgeschlagen, das einen Lüfter aufweist, um mittels eines Luftstroms das Ladegerät während des Ladevorgangs zu kühlen.In the publication DE 10 2008 007 790 A1 a charger for a battery is proposed, which has a fan to cool by means of an air flow, the charger during the charging process.

Aus der DE 694 02 635 T2 ist eine Verbindungseinheit einer Ladestation bekannt, die mit einer Verbindungseinheit eines Fahrzeugs koppelbar ist, wobei über ein die Ladestation und das Fahrzeug verbindende Kabel Kühlmittel und Strom übertragen werden.From the DE 694 02 635 T2 a connection unit of a charging station is known which can be coupled to a connection unit of a vehicle, wherein coolant and electricity are transmitted via a cable connecting the charging station and the vehicle.

Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb erhalten ihre Energie von elektrischen Speichern, die als Batterien, Hybridkondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren ausgebildet sein können. Die Antriebsenergie wird in dem elektrischen Energiespeicher im Aktivmaterial elektrostatisch in der Doppelschicht bzw. elektrochemisch gespeichert und später für den Antrieb oder zur Antriebsunterstützung benutzt, insbesondere auch bei „Plug-in-Hybridfahrzeugen” und „Range Extendern”. Das Aufladen des elektrischen Energiespeichers erfolgt an einer Ladestation, die eine Stromquelle aufweist. Über ein Ladekabel wird dem elektrischen Energiespeicher Energie zum späteren Antreiben des Elektrofahrzeugs zugeführt. In der Vergangenheit waren mehrstündige Aufladedauern erforderlich, um entladene elektrische Energiespeicher wieder aufzuladen. Um diesen Nachteil zu beseitigen wird gegenwärtig versucht, Schnellladeverfahren zu entwickeln, mit denen Aufladezeiten im Minutenbereich erzielt werden können. Problematisch ist allerdings, dass bei einer Schnellladung hohe Verlustleistungen entstehen, die zu Abwärmeströmen in der Größenordnung von 10 bis 100 kW führen, die von dem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs abzuführen sind. Die Begrenzung der Temperatur des elektrischen Energiespeichers ist wichtig, da bei einer Erwärmung über eine bestimmte Grenztemperatur hinaus die Degradation der in dem elektrischen Energiespeicher enthaltenen Batterien, Hybridkondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren stark erhöht wird, wodurch deren Lebensdauer in nicht akzeptabler Weise sinkt.Vehicles with electric drive get their energy from electrical storage, which can be configured as batteries, hybrid capacitors or double-layer capacitors. The drive energy is electrostatically stored in the electrical energy storage in the active material in the double layer or electrochemically and later used for the drive or drive support, especially in "plug-in hybrid vehicles" and "range extenders". The charging of the electrical energy storage takes place at a charging station, which has a power source. About a charging cable energy is supplied to the electrical energy storage for later driving the electric vehicle. In the past, several hours of charging were required to recharge discharged electrical energy storage. In order to overcome this drawback, it is currently being attempted to develop rapid charging methods with which charging times in the minute range can be achieved. The problem, however, is that in a fast charging high power losses occur, which lead to waste heat flux in the order of 10 to 100 kW, which are dissipate from the electrical energy storage of the vehicle. The limitation of the temperature of the electrical energy storage is important because when heated above a certain limit temperature, the degradation of the batteries contained in the electrical energy storage, hybrid capacitors or double-layer capacitors is greatly increased, whereby their life decreases unacceptably.

Grundsätzlich wäre es möglich, den elektrischen Energiespeicher in dem Kraftfahrzeug mit einer Kühleinrichtung zu versehen, diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass die Kühleinrichtung selbst eine aufwändige Technik erfordert, die neben erhöhten Kosten auch zu einem erhöhten Fahrzeuggewicht führt.In principle, it would be possible to provide the electrical energy storage in the motor vehicle with a cooling device, but this solution has the disadvantage that the cooling device itself requires a complex technology, which leads to increased costs and increased vehicle weight.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs zu schaffen, die eine Schnellladung ermöglicht und gleichzeitig einfach bedient werden kann.The invention is therefore an object of the invention to provide a charging station for an electrical energy storage of a vehicle that allows fast charging and at the same time can be easily operated.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Ladestation der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Ladekabel eine Steckverbindung und die wenigstens eine Kühlleitung eine Kupplung aufweist und die Steckverbindung und die Kupplung in einer gemeinsamen Verbindungseinheit münden, die mit einer fahrzeugseitigen Verbindungseinheit koppelbar ist.To solve this problem is provided according to the invention in a charging station of the type mentioned that the at least one charging cable has a connector and the at least one cooling line has a coupling and open the connector and the coupling in a common connection unit which can be coupled with a vehicle-side connection unit.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die im Wesentlichen lediglich für die Schnellladung erforderliche Kühleinrichtung auch Bestandteil der Ladestation sein kann, wodurch eine unerwünschte Zunahme der Masse des Fahrzeugs vermieden wird. Derartige Kühleinrichtungen umfassen zumindest eine Pumpe bzw. einen Kompressor, eine Rückkühleinheit und weitere aufwändige Bauteile, um den für die Kühlung erforderlichen thermodynamischen Prozess durchführen zu können. Erfindungsgemäß sind diese Komponenten der Kühleinrichtung in die vorzugsweise stationäre Ladestation integriert, sodass fahrzeugseitig lediglich ein Anschluss für eine Kühlleitung bzw. mehrere Anschlüsse für Kühlleitungen erforderlich ist bzw. sind. Wenn zwei Kühlleitungen vorgesehen sind, kann ein Kühlmittel im Kreislauf zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug gepumpt werden. Mittels der Kühleinrichtung wird der elektrische Energiespeicher während der Schnellladung gekühlt, sodass die festgelegte Obergrenze der Temperatur nicht überschritten wird. Auf diese Weise kann eine lange Lebensdauer der Batterien, Hybridkondensatoren und Doppelschichtkondensatoren erreicht werden. Während des Fahrbetriebs des Elektrofahrzeugs wird zwar auch beim Entladen des elektrischen Energiespeichers eine Verlustleistung in Form von Abwärme abgegeben, die Verlustleistung während des Fahrbetriebs ist für viele Fahrzeuge jedoch wesentlich geringer als die Verlustleistung bei der Schnellladung.The invention is based on the recognition that the cooling device required essentially only for the fast charge can also be part of the charging station, whereby an undesired increase in the mass of the vehicle is avoided. Such cooling devices comprise at least one pump or a compressor, a recooling unit and other complex components in order to be able to carry out the thermodynamic process required for cooling. According to the invention, these components of the cooling device are integrated in the preferably stationary charging station, so that only one connection for a cooling line or a plurality of connections for cooling lines is or are required on the vehicle side. If two cooling lines are provided, a coolant may be circulated between the charging station and the vehicle. By means of the cooling device, the electrical energy storage is cooled during the rapid charge, so that the set upper limit of the temperature is not exceeded. In this way, a long life of the batteries, hybrid capacitors and double-layer capacitors can be achieved. During the driving of the electric vehicle, although a power loss in the form of waste heat is discharged even when unloading the electrical energy storage, the power loss during driving is for many vehicles, however, much lower than the power loss during fast charging.

Bei der erfindungsgemäßen Ladestation ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Ladekabel eine Steckverbindung und dass die wenigstens eine Kühlleitung eine Kupplung aufweist und dass die Steckverbindung und die Kupplung in einer gemeinsamen Verbindungseinheit münden, die mit einer fahrzeugseitigen Verbindungseinheit koppelbar ist. Durch die Integration des Anschlusses der Kühlleitung und der Steckverbindung muss zur Durchführung eines Schnellladevorgangs lediglich die Verbindungseinheit angekoppelt werden, wodurch die Benutzung besonders einfach ist. Der Benutzer kann die Verbindungseinheit praktisch mit einem einzigen Handgriff anschließen, wodurch sowohl das oder die Ladekabel als auch die Kühlleitung bzw. die mehreren Kühlleitungen automatisch richtig angeschlossen werden. In the charging station according to the invention it is provided that the at least one charging cable has a plug connection and that the at least one cooling line has a coupling and that the plug connection and the coupling open in a common connection unit which can be coupled to a vehicle-side connection unit. Due to the integration of the connection of the cooling line and the plug connection, only the connection unit has to be coupled in order to carry out a rapid charging process, whereby the use is particularly simple. The user can connect the connection unit virtually with a single handle, whereby both the charging cable (s) and the cooling line (s) are automatically connected correctly.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungseinheit der Ladestation einen Sensor aufweist, der so ausgebildet ist, dass bei einer fehlenden oder unvollständigen Kopplung mit der fahrzeugseitigen Verbindungseinheit ein Warnsignal gegeben wird und/oder das Aufladen des Energiespeichers gesperrt oder unterbrochen wird. Der Sensor dient dabei als Kontaktsensor, der eine Überwachung der Kontaktierung der fahrzeugseitigen Verbindungseinheit mit der der Ladestation zugeordneten Verbindungseinheit ermöglicht. Falls der Kontakt nicht ordnungsgemäß ist, beispielsweise wenn lediglich das oder die Ladekabel kontaktiert sind, nicht jedoch die oder eine Kühlleitung, wird ein Warnsignal gegeben oder das Aufladen des Energiespeichers wird gesperrt oder unterbrochen, sodass der Benutzer eine ordnungsgemäße Kontaktierung herstellen kann. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Sensor wird verhindert, dass der elektrische Energiespeicher aufgeladen wird, ohne dass die erforderliche Kühlung sichergestellt ist.According to one embodiment of the invention, it may be provided that the connection unit of the charging station has a sensor which is designed so that in case of a missing or incomplete coupling with the vehicle-side connection unit, a warning signal is given and / or the charging of the energy storage is blocked or interrupted , The sensor serves as a contact sensor, which allows monitoring of the contacting of the vehicle-side connection unit with the connection unit assigned to the charging station. If the contact is improper, for example if only one or more charging leads are contacted, but not the cooling line (s), a warning signal will be given or the charging of the energy storage device will be disabled or interrupted so that the user can make a proper contact. The inventively provided sensor prevents the electrical energy storage is charged without the required cooling is ensured.

Die Handhabung und der Betrieb der erfindungsgemäßen Ladestation können weiter vereinfacht werden, indem das wenigstens eine Ladekabel und wenigstens eine Kühlleitung, vorzugsweise zwei Kühlleitungen, als gemeinsame Einheit zusammengefasst sind. Die gemeinsame Einheit kann beispielsweise als Leitung mit vergrößertem Durchmesser, Schlauch oder Kabel ausgebildet sein und vereint das oder die Ladekabel zum Zuführen von elektrischer Energie und die Kühlleitung bzw. die Kühlleitungen, um den elektrischen Energiespeicher während der Schnellladung zu kühlen. Bei dieser besonders benutzerfreundlichen Variante muss der Anwender lediglich die gemeinsame Einheit an die fahrzeugseitige Verbindungseinheit ankoppeln, um die Aufladung durchzuführen. In diesem Zusammenhang kann es weiterhin vorgesehen sein, dass ein Ladekabel als Hohlleiter ausgebildet ist und in seinem Inneren wenigstens eine Kühlleitung aufweist. Durch diese Integration der Kühlleitung in das Ladekabel erfolgt darüber hinaus eine Kühlung des Ladekabels, das sich ansonsten bei der Schnellladung ebenfalls erwärmen würde.The handling and operation of the charging station according to the invention can be further simplified by the at least one charging cable and at least one cooling line, preferably two cooling lines, are combined as a common unit. The common unit may be formed, for example, as an enlarged diameter cable, hose or cable and combines the charging cable or cables for supplying electrical energy and the cooling line or the cooling lines to cool the electrical energy storage during rapid charging. In this particularly user-friendly variant, the user only needs to couple the common unit to the vehicle-mounted connection unit in order to carry out the charging. In this context, it can furthermore be provided that a charging cable is designed as a waveguide and has at least one cooling line in its interior. This integration of the cooling line in the charging cable is also a cooling of the charging cable, which would also heat up in the fast charge also.

Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass eine Kühlleitung, vorzugsweise zwei Kühlleitungen, hohl ausgebildet ist bzw. sind und in ihrem Inneren ein oder jeweils ein Ladekabel aufweist bzw. aufweisen. Auch bei dieser Variante erfolgt praktisch automatisch eine Kühlung der Ladekabel, die im Inneren der Kühlleitung angeordnet sind.Alternatively or additionally, it can also be provided that a cooling line, preferably two cooling lines, is or are hollow and has or in its interior one or in each case a charging cable or have. In this variant, a cooling of the charging cable, which are arranged in the interior of the cooling line is practically automatically done.

Es wird besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Ladestation eine Pumpe oder einen Kompressor und einen Rückkühler aufweist, darüber hinaus können weitere Bauteile vorhanden sein, die erforderlich sind, um den für die Kühlung benötigten thermodynamischen Kreislaufprozess durchzuführen.It is particularly preferred that the charging station according to the invention comprises a pump or a compressor and a recooler, in addition, other components may be present, which are required to perform the required for cooling thermodynamic cycle process.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Kühlmittel der erfindungsgemäßen Ladestation eine organische nichtleitende Substanz ist. Wenn beispielsweise ein Öl, ein Mineralöl oder ein Silikonöl als organische nichtleitende Substanz verwendet wird, kann eine elektrisch isolierende Potentialtrennung zwischen zwei Ladekabeln entfallen. Alternativ kann auch Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und Alkohol als Kühlmittel verwendet werden.It is also within the scope of the invention that the coolant of the charging station according to the invention is an organic nonconductive substance. For example, when an oil, a mineral oil or a silicone oil is used as the organic nonconductive substance, an electrically insulating potential separation between two charging cables may be omitted. Alternatively, water or a mixture of water and alcohol may also be used as the coolant.

Alternativ kann es bei der erfindungsgemäßen Ladestation vorgesehen sein, dass das Kühlmittel ein Gas ist. Bei dieser Variante wird das Gas von der Ladestation zu dem elektrischen Energiespeicher gefördert, um dort die entstehende Verlustwärme abzuführen. Als Gase kommen insbesondere Luft oder Stickstoff in Frage. Wenn bei der erfindungsgemäßen Ladestation ein Gas als Kühlmittel verwendet wird, ist es nicht unbedingt erforderlich, dieses im Kreislauf zwischen der Ladestation und dem elektrischen Energiespeicher zu fördern, stattdessen kann das Gas auch lediglich von der Ladestation zu dem elektrischen Energiespeicher geführt werden, von wo aus das Gas an die Umgebung abgegeben werden kann, wodurch eine Kühlung während des Fahrbetriebs erzielt wird.Alternatively, it may be provided in the charging station according to the invention that the coolant is a gas. In this variant, the gas is conveyed from the charging station to the electrical energy storage in order to dissipate the resulting waste heat there. As gases, in particular air or nitrogen come into question. If a gas is used as the coolant in the charging station according to the invention, it is not absolutely necessary to promote this in the circuit between the charging station and the electrical energy storage, instead, the gas can also be performed only from the charging station to the electrical energy storage, from where the gas can be released to the environment, whereby cooling during driving is achieved.

Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, mit einem Anschluss für wenigstens ein Ladekabel, der zum Laden an eine externe Ladestation anschließbar ist.In addition, the invention relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle, with a connection for at least one charging cable which can be connected for charging to an external charging station.

Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er ein Kühlmodul mit wenigstens einem Kühlkanal für ein Kühlmittel aufweist, durch den das Kühlmittel bei angeschlossener Ladestation zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers zuführbar ist, wobei das Kühlmodul einen Anschluss für eine Kühlleitung aufweist, der mit einem Anschluss für das wenigstens eine Ladekabel eine gemeinsame fahrzeugsseitige Verbindungseinheit bildet, die mit einer Verbindungseinheit der Ladestation koppelbar ist.The electrical energy storage device according to the invention is characterized in that it has a cooling module with at least one cooling channel for a coolant, through which the coolant can be supplied with a connected charging station for cooling the electrical energy storage, wherein the Cooling module has a connection for a cooling line, which forms a common vehicle-side connection unit with a connection for the at least one charging cable, which can be coupled to a connection unit of the charging station.

Der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher ist für eine Nutzung zusammen mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Ladestation konzipiert. Da die Kühleinrichtung in der Ladestation integriert ist, benötigt der elektrische Energiespeicher bzw. das Fahrzeug, in dem sich der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher befindet, keine separate und aufwändige Kühleinrichtung, wodurch sich eine beträchtliche Gewichtseinsparung und eine Einsparung von Bauraum ergibt. Stattdessen weist der erfindungsgemäße elektrische Energiespeicher lediglich ein Kühlmodul mit wenigstens einem Kühlkanal auf, um mit dem von der Ladestation zugeführten Kühlmittel den elektrischen Energiespeicher zu kühlen.The electrical energy store according to the invention is designed for use together with the described charging station according to the invention. Since the cooling device is integrated in the charging station, the electrical energy store or the vehicle in which the electrical energy store according to the invention is located does not require a separate and complex cooling device, resulting in a considerable weight saving and a saving of installation space. Instead, the electrical energy store according to the invention has only one cooling module with at least one cooling channel in order to cool the electrical energy store with the coolant supplied by the charging station.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühlmodul des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers einen Anschluss für eine Kühlleitung aufweist, der mit einem Anschluss für das wenigstens eine Ladekabel eine gemeinsame fahrzeugseitige Verbindungseinheit bildet, die mit einer Verbindungseinheit der Ladestation koppelbar ist. Analog zu der bereits beschriebenen gemeinsamen oder integralen Verbindungseinheit der Ladestation kann auch der entsprechende Anschluss des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers integral oder einstückig ausgebildet sein, sodass lediglich eine Verbindungseinheit anzuschließen ist, um eine Schnellladung durchzuführen.According to the invention, the cooling module of the electrical energy store according to the invention has a connection for a cooling line, which forms a common vehicle-side connection unit with a connection for the at least one charging cable, which can be coupled to a connection unit of the charging station. Analogous to the common or integral connection unit of the charging station already described, the corresponding terminal of the electrical energy store according to the invention can also be formed integrally or in one piece, so that only one connecting unit has to be connected in order to carry out a fast charge.

Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungseinheit einen Sensor aufweist, der so ausgebildet ist, dass bei einer fehlenden oder unvollständigen Kopplung mit der Verbindungseinheit der Ladestation ein Warnsignal gegeben wird und/oder das Aufladen des Energiespeichers gesperrt oder unterbrochen wird. Der Sensor kann somit entweder in der fahrzeugseitigen Verbindungseinheit oder in der der Ladestation zugeordneten Verbindungseinheit angeordnet sein. Der Sensor verhindert, dass der Schnellladevorgang beginnt oder fortgesetzt wird, falls die Zufuhr des Kühlmittels nicht gewährleistet ist.In the case of the electrical energy store according to the invention, provision can be made for the connecting unit to have a sensor which is designed so that a warning signal is given in the event of a missing or incomplete coupling with the connecting unit of the charging station and / or the charging of the energy store is blocked or interrupted. The sensor can thus be arranged either in the vehicle-side connection unit or in the connection unit assigned to the charging station. The sensor prevents the quick charge from starting or resuming if the coolant supply is not guaranteed.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers kann es vorgesehen sein, dass das Kühlmodul zwei Anschlüsse für Kühlleitungen aufweist und das Kühlmittel in einem Kreislauf umwälzbar ist. Auf diese Weise kann das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt werden. Nach der Beendigung der Schnellladung genügt es, die der Ladestation zugeordneten Kühlleitungen zu entfernen, gegebenenfalls kann auch das Kühlmodul mit dem wenigstens einen Kühlkanal gegebenenfalls auch mit den mehreren Kühlkanälen, entleert werden.In a further embodiment of the electrical energy storage device according to the invention, it can be provided that the cooling module has two connections for cooling lines and the coolant can be recirculated in a cycle. In this way, the coolant can be circulated in a closed circuit. After the rapid charge has ended, it is sufficient to remove the cooling lines assigned to the charging station; if appropriate, the cooling module with the at least one cooling channel may also be emptied with the plurality of cooling channels.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

1 eine nicht erfindungsgemäße Ladestation und ein Kraftfahrzeug mit einem nicht erfindungsgemäßen Energiespeicher; 1 a charging station not according to the invention and a motor vehicle with a non-inventive energy storage;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladestation und ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher; 2 a first embodiment of a charging station according to the invention and a motor vehicle with an electrical energy storage device according to the invention;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladestation und ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher; 3 A second embodiment of a charging station according to the invention and a motor vehicle with an electrical energy storage device according to the invention;

4 einen Schnitt durch ein Ladekabel; 4 a section through a charging cable;

5 einen Schnitt durch ein Ladekabel; und 5 a section through a charging cable; and

6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladestation und ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher. 6 a third embodiment of a charging station according to the invention and a motor vehicle with an electrical energy storage device according to the invention.

In 1 ist eine Ladestation 1 gezeigt, die an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen ist. Mittels der Ladestation 1 wird elektrische Energie bereitgestellt, um einen elektrischen Energiespeicher 2, der in einem Kraftfahrzeug 3 angeordnet ist, aufzuladen. Der in dieser Anmeldung benutzte Begriff „elektrischer Energiespeicher” umfasst sowohl Batterien, Hybridkondensatoren als auch Doppelschichtkondensatoren, die für den Antrieb von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.In 1 is a charging station 1 shown, which is connected to a power source, not shown. By means of the charging station 1 Electrical energy is provided to an electrical energy storage 2 in a motor vehicle 3 is arranged to charge. The term "electrical energy storage" used in this application includes both batteries, hybrid capacitors and double-layer capacitors, which are used for the drive of electric vehicles.

Der elektrische Energiespeicher 2 in dem Fahrzeug 3 ist an eine Ladeelektrik 4 angeschlossen, die einen Umrichter umfasst.The electrical energy storage 2 in the vehicle 3 is to a charging electrics 4 connected, which includes a converter.

Zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 2 wird das Fahrzeug 3 über ein Ladekabel 5 mit der Ladestation 1 verbunden. Das Ladekabel 5 ist an der Ladestation 1 angebracht und weist an seinem freien Ende eine Steckverbindung 6 auf, mit der das Ladekabel 5 mit einem Anschluss 7 des Fahrzeugs 3 verbunden werden kann. Die Steckverbindung 6 und der Anschluss 7 sind als Stecker und Buchse ausgebildet, wobei selbstverständlich Schutzmaßnahmen vorgesehen sind, um ein Berühren spannungsführender Teile durch einen Benutzer zu vermeiden. Die Steckverbindung 6 ist mit einem nicht dargestellten Sensor versehen, der ein Alarmsignal gibt, wenn die Steckverbindung 6 nicht ordnungsgemäß mit dem Anschluss 7 verbunden ist. Wenn ein nicht ordnungsgemäßer Anschluss festgestellt worden ist, kann der Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers nicht gestartet werden bzw. er wird unterbrochen.To charge the electrical energy storage 2 becomes the vehicle 3 via a charging cable 5 with the charging station 1 connected. The charging cable 5 is at the charging station 1 attached and has at its free end a connector 6 on, with the charging cable 5 with a connection 7 of the vehicle 3 can be connected. The plug connection 6 and the connection 7 are designed as a plug and socket, of course, protective measures are provided to avoid touching a live parts by a user. The plug connection 6 is provided with a sensor, not shown, which gives an alarm signal when the connector 6 not properly connected to the port 7 connected is. If an improper connection has been detected, the charging process of the electrical energy storage can not be started or it is interrupted.

Wie in 1 gezeigt ist, verbindet das Ladekabel 5 die Ladestation 1 mit der Ladeelektrik 4 und damit mit dem elektrischen Energiespeicher 2, der auf diese Weise aufgeladen wird. Da bei einer Schnellladung beträchtliche Verlustleistungen auftreten, die zu einer Erwärmung des elektrischen Energiespeichers 2 führen, sind Kühlleitungen 8, 9 vorgesehen, die das Fahrzeug 3 mit einer in der Ladestation 1 integrierten Kühleinrichtung 10 verbinden. Die nicht näher dargestellte Kühleinrichtung 10 umfasst eine Pumpe, einen Rückkühler und weitere Komponenten, um ein Kühlmittel, das zwischen der Kühleinrichtung 10 und dem elektrischen Energiespeicher 2 in einem Kreislauf gefördert wird, abzukühlen. Bei anderen Ausführungen kann anstelle der Pumpe ein Kompressor vorgesehen sein. Die Kühlleitungen 8, 9 weisen an ihrem freien Ende jeweils eine Kupplung 11, 12 auf, um die Kühlleitungen 8, 9 an entsprechende Anschlüsse des Fahrzeugs 3 anzuschließen. Bei der Ladung bzw. Schnellladung des elektrischen Energiespeichers 2 wird diese permanent durch das Kühlmittel gekühlt, sodass eine bestimmte, festgelegte maximale Temperatur nicht überschritten wird. Durch die Einhaltung des Temperaturgrenzwerts kann eine optimale, lange Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers 2 sichergestellt werden. Da die Kühleinrichtung 10, die vergleichsweise schwere und voluminöse Bauteile umfasst, außerhalb des Fahrzeugs 3 in der Ladestation 1 integriert ist, können die fahrzeugseitigen Bauteile des elektrischen Energiespeichers 2 und der zugeordneten Kühlung klein und leicht gehalten werden.As in 1 shown connects the charging cable 5 the charging station 1 with the charging electrics 4 and thus with the electrical energy storage 2 which is charged in this way. As with a fast charge considerable power losses occur, leading to a warming of the electrical energy storage 2 lead, are cooling lines 8th . 9 provided the vehicle 3 with one in the charging station 1 integrated cooling device 10 connect. The cooling device, not shown 10 includes a pump, a recooler, and other components to provide a coolant between the cooling device 10 and the electrical energy storage 2 in a cycle is encouraged to cool. In other embodiments, a compressor may be provided instead of the pump. The cooling pipes 8th . 9 each have a coupling at their free end 11 . 12 on to the cooling lines 8th . 9 to appropriate connections of the vehicle 3 to join. When charging or fast charging the electrical energy storage 2 this is permanently cooled by the coolant, so that a certain, fixed maximum temperature is not exceeded. By adhering to the temperature limit, an optimal, long life of the electrical energy storage 2 be ensured. Because the cooling device 10 , which includes relatively heavy and bulky components, outside the vehicle 3 in the charging station 1 is integrated, the vehicle-mounted components of the electrical energy storage 2 and the associated cooling are kept small and light.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ladestation und eines Fahrzeugs. Soweit übereinstimmende Bauteile verwendet werden, werden nachfolgend dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Ladestation 1 die Kühleinrichtung 10 auf, an der Kühlleitungen 8, 9 angeschlossen sind, um dem Fahrzeug 3 ein Kühlmittel in einem Kreislauf zuzuführen. Anders als in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Kühlleitungen 8, 9 und das Ladekabel 5 in einer gemeinsamen Einheit 13 angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Schlauch ausgebildet ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Einheit 13 auch als Kabel, Rohr, flexibles Rohr oder dergleichen ausgebildet sein. An dem freien Ende der Einheit 13 befindet sich eine Verbindungseinheit 14, die mit einer daran angepassten Verbindungseinheit 15 des Fahrzeugs 3 koppelbar ist. Die beiden Verbindungseinheiten 14, 15 sind als Stecker und Buchse ausgebildet, wesentlich ist dabei, dass beim Koppeln der beiden Verbindungseinheiten 14, 15 sowohl das Ladekabel 5 als auch die Kühlleitungen 8, 9 automatisch angeschlossen werden, die exakte Kopplung wird mit einem Sensor überwacht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Laden stets auch das durch die Kühlleitungen 8, 9 zugeführte Kühlmittel an dem elektrischen Energiespeicher 2 vorbeigeführt wird, um die bei der Schnellladung abgegebene Wärme abzuführen. 2 shows a further embodiment of a charging station and a vehicle. As far as matching components are used, the same reference numerals as in 1 used. In accordance with the first embodiment, the charging station 1 the cooling device 10 on, on the cooling lines 8th . 9 are connected to the vehicle 3 to supply a coolant in a cycle. Unlike in the previous embodiment, the cooling lines 8th . 9 and the charging cable 5 in a common unit 13 arranged, which is formed in the illustrated embodiment as a hose. In other embodiments, the unit 13 also be designed as a cable, pipe, flexible pipe or the like. At the free end of the unit 13 there is a connection unit 14 equipped with a matching connection unit 15 of the vehicle 3 can be coupled. The two connection units 14 . 15 are designed as a plug and socket, it is essential that when coupling the two connection units 14 . 15 both the charging cable 5 as well as the cooling pipes 8th . 9 be connected automatically, the exact coupling is monitored by a sensor. This ensures that when charging always through the cooling lines 8th . 9 supplied coolant to the electrical energy storage 2 is passed to dissipate the heat released during the rapid charge.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt, der Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Einheit 13 als Hohlleiter ausgebildete Ladekabel 16, 17 enthält, die in ihrem Inneren Kühlleitungen 8, 9 aufweisen. Im Inneren der Ladekabel 16, 17 könnte das Kühlmittel auch direkt, ohne separate Kühlleitungen 8, 9, zirkulieren. In diesem Zusammenhang zeigt 4 einen Schnitt durch das Ladekabel 16 mit einem viereckigen Querschnitt, das in seinem Inneren die Kühlleitung 8 aufnimmt. 5 zeigt ein Ladekabel 16 mit rundem Querschnitt, in dem eine Kühlleitung 18 aufgenommen ist.Another embodiment is in 3 illustrated, the difference to the previous embodiment is that the unit 13 formed as a waveguide charging cable 16 . 17 contains, in their interior cooling lines 8th . 9 exhibit. Inside the charging cable 16 . 17 The coolant could also be direct, without separate cooling lines 8th . 9 , circulate. In this context shows 4 a section through the charging cable 16 with a quadrangular cross section, the inside of which is the cooling line 8th receives. 5 shows a charging cable 16 with a round cross-section, in which a cooling line 18 is included.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem abweichend von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen das Kühlmittel nicht in einem Kreislauf zwischen Fahrzeug und Ladestation gefördert wird. Stattdessen weist die Ladestation 1 einen Kompressor 19 auf, der über eine Druckluftleitung 20 zum elektrischen Energiespeicher 2 des Fahrzeugs 3 geführt ist und diesen umströmt, wodurch der elektrische Energiespeicher 2 gekühlt wird. Von dort gelangt die als Kühlmedium verwendete Druckluft ins Freie. Anstelle von Druckluft könnte auch ein anderes Gas wie zum Beispiel Stickstoff verwendet werden. Wenn ein Gas als Kühlmedium verwendet wird, kann es nicht zu Verunreinigungen während des Ladevorgangs kommen, die ansonsten bei einer Flüssigkeit auftreten könnten. Außerdem entfällt die Rückführung und Rückkühlung des Kühlmechanismus. 6 shows a further embodiment in which, unlike the previous embodiments, the coolant is not conveyed in a circuit between the vehicle and charging station. Instead, the charging station points 1 a compressor 19 up, via a compressed air line 20 to the electrical energy storage 2 of the vehicle 3 is guided and flows around it, causing the electrical energy storage 2 is cooled. From there, the compressed air used as cooling medium reaches the outside. Instead of compressed air, another gas such as nitrogen could be used. If a gas is used as the cooling medium, contamination during charging may not occur, which could otherwise occur with a liquid. In addition, the return and cooling of the cooling mechanism is eliminated.

Claims (13)

Ladestation (1) für einen elektrischen Energiespeicher (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Stromquelle, die mittels wenigstens eines Ladekabels an den Energiespeicher anschließbar ist, wobei die Ladestation (1) eine Kühleinrichtung (10) mit wenigstens einer an das Kraftfahrzeug (3) anschließbaren Kühlleitung (8, 9, 18) zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Energiespeicher (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ladekabel (5, 16, 17) eine Steckverbindung (6) und die wenigstens eine Kühlleitung (8, 9, 18) eine Kupplung (11, 12) aufweist und die Steckverbindung und die Kupplung in einer gemeinsamen Verbindungseinheit (14) münden, die mit einer fahrzeugseitigen Verbindungseinheit (15) koppelbar ist.Charging station ( 1 ) for an electrical energy store ( 2 ) of a motor vehicle ( 3 ), with a power source which is connectable by means of at least one charging cable to the energy store, wherein the charging station ( 1 ) a cooling device ( 10 ) with at least one of the motor vehicle ( 3 ) connectable cooling line ( 8th . 9 . 18 ) for supplying a coolant to the energy store ( 2 ), characterized in that the at least one charging cable ( 5 . 16 . 17 ) a plug connection ( 6 ) and the at least one cooling line ( 8th . 9 . 18 ) a coupling ( 11 . 12 ) and the connector and the coupling in a common Connection unit ( 14 ) connected to a vehicle-mounted connection unit ( 15 ) can be coupled. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (14) der Ladestation (1) einen Sensor aufweist, der so ausgebildet ist, dass bei einer fehlenden oder unvollständigen Kopplung mit der fahrzeugseitigen Verbindungseinheit (15) ein Warnsignal gegeben wird und/oder das Aufladen des Energiespeichers (2) gesperrt oder unterbrochen wird.Charging station according to claim 1, characterized in that the connection unit ( 14 ) of the charging station ( 1 ) has a sensor which is designed so that in the case of a missing or incomplete coupling with the vehicle-side connection unit ( 15 ) a warning signal is given and / or the charging of the energy store ( 2 ) is locked or interrupted. Ladestation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ladekabel (5, 16, 17) und wenigstens eine Kühlleitung, vorzugsweise zwei Kühlleitungen (8, 9), als gemeinsame Einheit (13) zusammengefasst sind.Charging station according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one charging cable ( 5 . 16 . 17 ) and at least one cooling line, preferably two cooling lines ( 8th . 9 ), as a common entity ( 13 ) are summarized. Ladestation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladekabel (16, 17) als Hohlleiter ausgebildet ist und in seinem Inneren wenigstens eine Kühlleitung (8, 18) aufweist.Charging station according to claim 3, characterized in that a charging cable ( 16 . 17 ) is formed as a waveguide and in its interior at least one cooling line ( 8th . 18 ) having. Ladestation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlleitung, vorzugsweise zwei Kühlleitungen, hohl ausgebildet ist bzw. sind und in ihrem Inneren ein oder jeweils ein Ladekabel aufweist bzw. aufweisen.Charging station according to claim 3, characterized in that a cooling line, preferably two cooling lines, is or are hollow and has or in its interior one or in each case a charging cable or have. Ladestation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Pumpe oder einen Kompressor und einen Rückkühler aufweist.Charging station according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a pump or a compressor and a recooler. Ladestation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel eine organische nichtleitende Substanz ist, insbesondere ein Öl, ein Mineralöl oder ein Silikonöl.Charging station according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant is an organic non-conductive substance, in particular an oil, a mineral oil or a silicone oil. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein Gas ist.Charging station according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coolant is a gas. Ladestation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Luft oder Stickstoff ist.Charging station according to claim 8, characterized in that the gas is air or nitrogen. Elektrischer Energiespeicher für ein Fahrzeug, mit einem Anschluss für wenigstens ein Ladekabel, der zum Laden an eine externe Ladestation anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (2) ein Kühlmodul mit wenigstens einem Kühlkanal für ein Kühlmittel aufweist, durch den das Kühlmittel bei angeschlossener Ladestation (1) zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers (2) zuführbar ist, wobei das Kühlmodul einen Anschluss für eine Kühlleitung (8, 9, 18) aufweist, der mit einem Anschluss für das wenigstens eine Ladekabel (5, 16, 17) eine gemeinsame fahrzeugseitige Verbindungseinheit (15) bildet, die mit einer Verbindungseinheit (14) der Ladestation (1) koppelbar ist.Electrical energy store for a vehicle, with a connection for at least one charging cable, which can be connected to an external charging station for charging, characterized in that the electrical energy store ( 2 ) has a cooling module with at least one cooling channel for a coolant through which the coolant is connected when the charging station ( 1 ) for cooling the electrical energy store ( 2 ), wherein the cooling module has a connection for a cooling line ( 8th . 9 . 18 ) provided with a connection for the at least one charging cable ( 5 . 16 . 17 ) a common vehicle-mounted connection unit ( 15 ) which is connected to a connection unit ( 14 ) of the charging station ( 1 ) can be coupled. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (15) des elektrischen Energiespeichers (2) einen Sensor aufweist, der so ausgebildet ist, dass bei einer fehlenden oder unvollständigen Kopplung mit der Verbindungseinheit (14) der Ladestation (1) ein Warnsignal gegeben wird und/oder das Aufladen des Energiespeichers (2) gesperrt oder unterbrochen wird.Electrical energy store according to claim 10, characterized in that the connection unit ( 15 ) of the electrical energy store ( 2 ) has a sensor which is designed such that in the event of a missing or incomplete coupling with the connection unit ( 14 ) of the charging station ( 1 ) a warning signal is given and / or the charging of the energy store ( 2 ) is locked or interrupted. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul zwei Anschlüsse für Kühlleitungen (8, 8, 18) aufweist und das Kühlmittel in einem Kreislauf umwälzbar ist.Electrical energy store according to claim 10 or 11, characterized in that the cooling module two connections for cooling lines ( 8th . 8th . 18 ) and the coolant is circulatable in a circuit. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmodul einen Anschluss für eine Kühlleitung aufweist und das Kühlmittel den Energiespeicher um- oder durchströmt.Electrical energy store according to claim 10 or 11, characterized in that the cooling module has a connection for a cooling line and the coolant flows around the energy storage or flows through.
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