DE102018213614B4 - Mobile charging station, method for operating a mobile charging station - Google Patents
Mobile charging station, method for operating a mobile charging station Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018213614B4 DE102018213614B4 DE102018213614.9A DE102018213614A DE102018213614B4 DE 102018213614 B4 DE102018213614 B4 DE 102018213614B4 DE 102018213614 A DE102018213614 A DE 102018213614A DE 102018213614 B4 DE102018213614 B4 DE 102018213614B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy storage
- charging station
- internal energy
- cooling circuit
- power electronics
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 165
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 118
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 114
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 16
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWLBWHPWXLPSNU-UHFFFAOYSA-L [Na].[Cl-].[Cl-].[Ni++] Chemical compound [Na].[Cl-].[Cl-].[Ni++] TWLBWHPWXLPSNU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/302—Cooling of charging equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Mobile Ladesäule (1) zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs, aufweisend einen ersten internen Energiespeicher (2) zum Speichern sowie zum Abgeben elektrischer Energie, eine Ladesäulenschnittstelle (3) zum elektrischen Koppeln der mobilen Ladesäule (1) mit einer Elektrofahrzeugschnittstelle des Elektrofahrzeugs, eine Leistungselektronik (4) zum Steuern eines Ladestroms zum Laden der Batterie des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie aus dem ersten internen Energiespeicher (2), einen Fluidkühlkreislauf (5) zum Kühlen des ersten internen Energiespeichers (2) und eine Heizvorrichtung (6) mit mindestens einem von der Leistungselektronik separat ausgebildeten Heizelement (7) zum Erwärmen des ersten internen Energiespeichers (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (4) derart mit dem Fluidkühlkreislauf (5) thermisch koppelbar ist, dass Verlustwärme der Leistungselektronik (4) zum Aufwärmen des ersten internen Energiespeichers (2) in den Fluidkühlkreislauf (5) einbringbar ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen mobilen Ladesäule.The present invention relates to a mobile charging station for charging a battery of an electric vehicle. The invention further relates to a method for operating a mobile charging station according to the invention.
Zum Laden von Batterien von Elektroautos sind unterschiedliche Ladesäuleninfrastrukturen bekannt. Im Wesentlichen wird hier zwischen zwei Ladesäuleninfrastrukturen unterschieden, nämlich einer Ladesäuleninfrastruktur mit stationären Ladesäulen und einer Ladesäuleninfrastruktur mit mobilen Ladesäulen.Different charging station infrastructures are known for charging batteries in electric cars. Essentially, a distinction is made here between two charging station infrastructures, namely a charging station infrastructure with stationary charging stations and a charging station infrastructure with mobile charging stations.
Stationäre Ladesäulen sind fest an einem Ort installiert und an ein Stromnetz angebunden. Die stationären Ladesäulen weisen eine Ladesäulenschnittstelle zum elektrischen Koppeln der Ladesäule mit einer Elektrofahrzeugschnittstelle eines Elektrofahrzeugs auf. Die Ladesäulenschnittstelle ist beispielsweise als Ladesäulenbuchse oder Ladesäulenstecker mit einem Ladekabel ausgebildet. Mittels einer Leistungselektronik der stationären Ladesäule ist ein Ladevorgang der Batterie des Elektrofahrzeugs steuerbar. Die zum Laden der Batterie erforderliche elektrische Energie wird aus dem Stromnetz bezogen. Zudem können spezielle stationäre Ladesäulen ausgebildet sein, elektrische Energie vom Elektrofahrzeug aufzunehmen und direkt an das Stromnetz weiterzuleiten. Dieses Konzept ist beispielsweise für ein Stromnetz konzipiert, welches relativ starken Schwankungen unterliegt, beispielsweise da es zu einem verhältnismäßig großen Anteil aus regenerativen Energieumwandlern, wie beispielsweise Windrädern oder Photovoltaikanlagen, gespeist wird. Bei Sonnenschein und/oder kräftigen Winden ist verhältnismäßig viel Strom produzierbar, während nachts und bei Windstille verhältnismäßig wenig Strom erzeugbar ist. Wenn der aktuelle Energiebedarf nicht durch die zur Verfügung stehenden Energieumwandler gedeckt werden kann, kann die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie zurückgegriffen werden. Eine hierfür ausgebildete stationäre Ladesäule ist beispielsweise aus der
Mobile Ladesäulen unterscheiden sich von stationären Ladesäulen im Wesentlichen in drei Merkmalen. Zunächst sind mobile Ladesäulen nicht wie stationäre Ladesäulen fest an einem Ort verankert, sondern nur an einem Ort temporär abgestellt und allenfalls über eine Sicherungsvorrichtung gegen ein unbefugtes Bewegen der mobilen Ladesäule gesichert. Mobile charging stations differ from stationary charging stations in three main ways. First of all, mobile charging stations are not firmly anchored in one place like stationary charging stations, but are only temporarily parked in one place and, if necessary, secured against unauthorized movement of the mobile charging station via a security device.
Ferner weisen mobile Ladesäulen einen internen Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie sowie zum Abgeben der elektrischen Energie an eine zu ladende Batterie eines Elektrofahrzeugs auf. Überdies weisen mobile Ladesäulen keine permanente elektrische Verbindung mit dem Stromnetz auf. Eine elektrische Kopplung mit dem Stromnetz ist lediglich zum Aufladen des internen Energiespeichers erforderlich. Hierfür werden mobile Ladesäulen meistens von ihrem Aufstellungsort entfernt und zu einer mit dem Stromnetz gekoppelten Ladestation gebracht. Die mobile Ladesäule weist hierfür neben der Ladesäulenschnittstelle zum elektrischen Koppeln mit einem Elektrofahrzeug eine Ladestationsschnittstelle auf, welche oftmals an einem schwer zugänglichen Bereich der mobilen Ladesäule angeordnet ist. Zum möglichst schnellen Laden des internen Energiespeichers über die Ladestation ist eine zusätzliche Leistungselektronik mit einer höheren Leistung als die Leistungselektronik zum Laden der Batterie des Elektrofahrzeugs erforderlich. Eine gattungsgemäße mobile Ladesäule mit einer Ladesäulenschnittstelle sowie einer Ladestationsschnittstelle ist beispielsweise aus der
Mobile Ladesäulen haben gegenüber stationären Ladesäulen den Vorteil, dass diese an nahezu jedem beliebigen Aufstellungsort aufstellbar sind. Ein Anschluss an das Stromnetz ist am Aufstellungsort nicht erforderlich, sodass mobile Ladesäulen besondere flexibel einsetzbar sind. Überdies hat der interne Energiespeicher den Vorteil, dass mobile Ladesäulen auch bei einem temporären Zusammenbruch des Stromnetzes betreibbar sind, da sie bis zum erforderlichen Aufladen des internen Energiespeichers vom Stromnetz autark betreibbar sind. Bekannte mobile Ladesäulen haben den Nachteil, dass der interne Energiespeicher innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs betrieben werden sollte, um einen Verschleiß des internen Energiespeichers, also einen Kapazitätsverlust, möglichst gering zu halten. Dies ist insbesondere bei verhältnismäßig niedrigen Außentemperaturen problematisch, da der interne Energiespeicher zunächst auf eine bestimmungsgemäße Betriebstemperatur aufheizen muss, bevor eine maximale Ladeleistung der Batterie ohne übermäßige Schädigung des internen Energiespeichers verfügbar ist. Dies kann zu erhöhten Wartezeiten für einen Benutzer einer mobilen Ladesäule führen.Mobile charging stations have the advantage over stationary charging stations in that they can be set up at almost any location. A connection to the power grid is not required at the installation site, meaning that mobile charging stations can be used particularly flexibly. In addition, the internal energy storage has the advantage that mobile charging stations can be operated even in the event of a temporary breakdown of the power grid, as they can be operated independently of the power grid until the internal energy storage is required to be recharged. Known mobile charging stations have the disadvantage that the internal energy storage should be operated within a predetermined temperature range in order to keep wear of the internal energy storage, i.e. loss of capacity, as low as possible. This is particularly problematic at relatively low outside temperatures, since the internal energy storage must first heat up to the intended operating temperature before maximum charging power of the battery is available without excessive damage to the internal energy storage. This can lead to increased waiting times for a user of a mobile charging station.
Aus der
Die aus dem Stand der Technik bekannten Ladestationen haben allesamt den Nachteil, dass lediglich eine Kühlung der internen Energiespeicher der Ladestationen vorgesehen ist. Bei besonders niedrigen Außentemperaturen können die internen Energiespeicher vor einer Vorheizphase nur einen Bruchteil ihrer Leistung bringen, ohne dabei Schaden zu nehmen.The charging stations known from the prior art all have the disadvantage that only cooling of the internal energy storage of the charging stations is provided. When outside temperatures are particularly low, the internal energy storage units can only produce a fraction of their output before a preheating phase without being damaged.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer mobilen Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs sowie bei einem Verfahren zum Betreiben einer mobilen Ladesäule zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mobile Ladesäule und ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Ladesäule zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise das Risiko einer Beschädigung des internen Energiespeichers aufgrund einer zu geringen Betriebstemperatur reduzieren und/oder eine Ladeleistung der mobilen Ladesäule bei verhältnismäßig geringen Außentemperaturen, vorzugsweise unterhalb 10 °C, verbessern.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in a mobile charging station for charging a battery of an electric vehicle and in a method for operating a mobile charging station. In particular, it is the object of the present invention to create a mobile charging station and a method for operating a mobile charging station which, in a simple and cost-effective manner, reduce the risk of damage to the internal energy storage due to an operating temperature that is too low and/or a charging power of the Mobile charging station at relatively low outside temperatures, preferably below 10 °C.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine mobile Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen mobilen Ladesäule beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above task is solved by the patent claims. Accordingly, the task is solved by a mobile charging station for charging a battery of an electric vehicle with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine mobile Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs gelöst. Die mobile Ladesäule weist einen ersten internen Energiespeicher zum Speichern sowie zum Abgeben elektrischer Energie, eine Ladesäulenschnittstelle zum elektrischen Koppeln der mobilen Ladesäule mit einer Elektrofahrzeugschnittstelle des Elektrofahrzeugs, eine Leistungselektronik zum Steuern eines Ladestroms zum Laden der Batterie des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie aus dem ersten internen Energiespeicher, einen Fluidkühlkreislauf zum Kühlen des ersten internen Energiespeichers und eine Heizvorrichtung mit mindestens einem von der Leistungselektronik separat ausgebildeten Heizelement zum Erwärmen des ersten internen Energiespeichers auf. Erfindungsgemäß ist die Leistungselektronik derart mit dem Fluidkühlkreislauf thermisch koppelbar, dass Verlustwärme der Leistungselektronik zum Aufwärmen des ersten internen Energiespeichers in den Fluidkühlkreislauf einbringbar ist.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a mobile charging station for charging a battery of an electric vehicle. The mobile charging station has a first internal energy storage for storing and dispensing electrical energy, a charging station interface for electrically coupling the mobile charging station with an electric vehicle interface of the electric vehicle, power electronics for controlling a charging current for charging the battery of the electric vehicle with electrical energy from the first internal energy storage , a fluid cooling circuit for cooling the first internal energy storage and a heating device with at least one heating element designed separately from the power electronics for heating the first internal energy storage. According to the invention, the power electronics can be thermally coupled to the fluid cooling circuit in such a way that heat loss from the power electronics can be introduced into the fluid cooling circuit to warm up the first internal energy storage.
Der erste interne Energiespeicher kann beispielsweise einen Lithium-Ionen- und/oder Lithium-Eisenphosphat- und/oder Lithium-Polymer- und/oder Natrium-Nickelchlorid- Akkumulator oder dergleichen aufweisen. Der erste interne Energiespeicher weist vorzugsweise ein Speichergehäuse auf, welches Zellen des Energiespeichers vor äußeren Einflüssen, insbesondere mechanischen Stößen sowie sonstigen Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Hitze oder dergleichen, schützt. Der erste interne Energiespeicher ist zum Speichern elektrischer Energie ausgebildet. Hierfür ist der erste interne Energiespeicher mit einer Ladestation eines mobilen Ladesäulensystems elektrisch koppelbar. Ferner ist der interne Energiespeicher zum Abgeben elektrischer Energie an eine Batterie eines Elektrofahrzeugs ausgebildet. Hierfür ist die Ladesäulenschnittstelle mit der Elektrofahrzeugschnittstelle des Elektrofahrzeugs elektrisch koppelbar. Der erste interne Energiespeicher produziert im Betrieb Verlustwärme.The first internal energy storage can, for example, have a lithium ion and/or lithium iron phosphate and/or lithium polymer and/or sodium nickel chloride accumulator or the like. The first internal energy storage preferably has a storage housing which protects cells of the energy storage from external influences, in particular mechanical shocks and other environmental influences, such as moisture, heat or the like. The first internal energy storage is designed to store electrical energy. For this purpose, the first internal energy storage can be electrically coupled to a charging station of a mobile charging station system. Furthermore, the internal energy storage is designed to deliver electrical energy to a battery of an electric vehicle. For this purpose, the charging station interface can be electrically coupled to the electric vehicle interface of the electric vehicle. The first internal energy storage produces heat loss during operation.
Die Ladesäulenschnittstelle ist vorzugsweise derart an der mobilen Ladesäule angeordnet, dass diese für einen Benutzer leicht zugänglich ist. Die Ladesäulenschnittstelle ist zum elektrischen Koppeln mit der Elektrofahrzeugschnittstelle des Elektrofahrzeugs ausgebildet. Hierfür weist die Ladesäulenschnittstelle mehrere Ladesäulenschnittstellenkontakte auf, welche jeweils mit einem Elektrofahrzeugschnittstellenkontakt der Elektrofahrzeugschnittstelle elektrisch leitend in Kontakt bringbar sind.The charging station interface is preferably arranged on the mobile charging station in such a way that it is easily accessible to a user. The charging station interface is designed for electrical coupling with the electric vehicle interface of the electric vehicle. For this purpose, the charging station interface has a plurality of charging station interface contacts, which can each be brought into electrically conductive contact with an electric vehicle interface contact of the electric vehicle interface.
Die Leistungselektronik ist zum Steuern des Ladestroms zum Laden der Batterie mit elektrischer Energie aus dem internen Stromspeicher ausgebildet. Mittels der Leistungselektronik sind beispielsweise eine Ladestromstärke sowie eine Ladespannung und somit eine Ladeleistung des Ladestroms steuerbar. Auf diese Weise sind die Lebensdauern der Batterie des Elektrofahrzeugs sowie des internen Energiespeichers verlängerbar. Die Leistungselektronik produziert im Betrieb Verlustwärme.The power electronics are designed to control the charging current for charging the battery with electrical energy from the internal power storage. By means of the power electronics, for example, a charging current and a charging voltage and thus a charging power of the charging current can be controlled. This way the lifespans are the battery of the electric vehicle and the internal energy storage can be extended. The power electronics produce heat loss during operation.
Der Fluidkühlkreislauf ist primär zum Kühlen des ersten internen Energiespeichers ausgebildet. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn der erste interne Energiespeicher eine Betriebstemperatur aufweist, welche oberhalb einer unteren Grenztemperatur liegt. Bei Temperaturen oberhalb der unteren Grenztemperatur können die Zellen des ersten internen Energiespeichers bereits irreversiblen Schaden nehmen. Dies führt beispielsweise zu einem Kapazitätsverlust des ersten internen Energiespeichers. Ab einer höheren, oberen Grenztemperatur droht dem ersten internen Energiespeicher ein sogenanntes „thermisches Durchgehen“, bei welchem eine exotherme Reaktion innerhalb des ersten internen Energiespeichers unkontrollierbar werden kann. Als Resultat dessen könnte der erste interne Energiespeicher anfangen zu brennen oder gar explodieren. Mittels des Fluidkühlkreislaufs ist ein Überschreiten der oberen Grenztemperatur sowie der unteren Grenztemperatur verhinderbar, sodass eine Lebensdauer des ersten internen Energiespeichers auf diese Weise verlängerbar ist.The fluid cooling circuit is primarily designed to cool the first internal energy storage. This is particularly relevant when the first internal energy storage has an operating temperature that is above a lower limit temperature. At temperatures above the lower limit temperature, the cells of the first internal energy storage can suffer irreversible damage. This leads, for example, to a loss of capacity of the first internal energy storage. From a higher, upper limit temperature, the first internal energy storage is at risk of a so-called “thermal runaway”, in which an exothermic reaction within the first internal energy storage can become uncontrollable. As a result, the first internal energy storage could start to burn or even explode. By means of the fluid cooling circuit, exceeding the upper limit temperature and the lower limit temperature can be prevented, so that the service life of the first internal energy storage can be extended in this way.
Neben dem Kühlen des ersten internen Energiespeichers ist der Fluidkühlkreislauf erfindungsgemäß ausgebildet, die Leistungselektronik zu kühlen und somit Verlustwärme der Leistungselektronik aufzunehmen. Hierfür ist der Fluidkühlkreislauf mit der Leistungselektronik thermisch koppelbar. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Leistungselektronik mit dem Fluidkühlkreislauf thermisch gekoppelt ist. Mittels dieser Verlustwärme ist der erste interne Energiespeicher der mobilen Ladesäule erwärmbar. Dies ist insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen von Vorteil, wenn der erste interne Energiespeicher eine Temperatur aufweist, welche unterhalb einer bestimmungsgemäßen Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers liegt, da bei solchen Temperaturen nur eine eingeschränkte Ladeleistung des ersten internen Energiespeichers zum Laden einer Batterie bereitstellbar ist, ohne eine übermäßige Beschädigung des ersten internen Energiespeichers hinnehmen zu müssen. Der Fluidkühlkreislauf ist demnach zum Erwärmen des ersten internen Energiespeichers, wenn dieser eine Temperatur unterhalb einen bestimmungsgemäßen Betriebstemperaturbereichs aufweist, sowie zum Kühlen des ersten internen Energiespeichers ausgebildet, wenn dieser eine Temperatur oberhalb des bestimmungsgemäßen Betriebstemperaturbereichs aufweist.In addition to cooling the first internal energy storage, the fluid cooling circuit is designed according to the invention to cool the power electronics and thus absorb heat loss from the power electronics. For this purpose, the fluid cooling circuit can be thermally coupled to the power electronics. According to the invention, it can also be provided that the power electronics are thermally coupled to the fluid cooling circuit. The first internal energy storage of the mobile charging station can be heated using this lost heat. This is particularly advantageous at low outside temperatures when the first internal energy storage has a temperature which is below a intended operating temperature of the first internal energy storage, since at such temperatures only a limited charging power of the first internal energy storage can be provided for charging a battery, without one having to accept excessive damage to the first internal energy storage. The fluid cooling circuit is therefore designed to heat the first internal energy storage when it has a temperature below a intended operating temperature range, and to cool the first internal energy storage when it has a temperature above the intended operating temperature range.
Die Heizvorrichtung ist ebenfalls zum Erwärmen des ersten internen Energiespeichers ausgebildet. Zum Erzeugen von Wärme weist die Heizvorrichtung mindestens ein Heizelement auf. Das Heizelement ist vorzugsweise von der Leistungselektronik verschieden und/oder von der Leistungselektronik getrennt ausgebildet. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung zum direkten Einbringen von Wärme in den ersten internen Energiespeicher, beispielsweise durch Kontaktieren eines Energiespeichergehäuses des ersten internen Energiespeichers, ausgebildet ist. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung zumindest teilweise innerhalb des ersten internen Energiespeichers angeordnet ist. Die mobile Ladesäule ist vorzugsweise derart ausgebildet, die Heizvorrichtung in Abhängigkeit einer ermittelten, beispielsweise gemessenen und/oder berechneten, Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers zu betreiben. Dies ist vorzugsweise dergestalt, dass die Heizvorrichtung einer verhältnismäßigen geringen Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers betrieben und bei einer verhältnismäßigen hohen Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers mit einer geringeren Leistung betrieben oder abgeschaltet wird.The heating device is also designed to heat the first internal energy storage. To generate heat, the heating device has at least one heating element. The heating element is preferably designed to be different from the power electronics and/or separate from the power electronics. It can be provided, for example, that the heating device is designed to introduce heat directly into the first internal energy storage, for example by contacting an energy storage housing of the first internal energy storage. For example, it can also be provided that the heating device is at least partially arranged within the first internal energy storage. The mobile charging station is preferably designed to operate the heating device depending on a determined, for example measured and/or calculated, operating temperature of the first internal energy storage device. This is preferably such that the heating device is operated at a relatively low operating temperature of the first internal energy storage and is operated with a lower power or switched off at a relatively high operating temperature of the first internal energy storage.
Eine erfindungsgemäße mobile Ladesäule hat gegenüber herkömmlichen mobilen Ladesäulen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Temperierung des ersten internen Energiespeichers sichergestellt ist. Insbesondere bei verhältnismäßig geringen Außentemperaturen ist ein verbessertes Aufheizen des ersten internen Energiespeichers durch Ausnutzung der Verlustwärme der Leistungselektronik gewährleistet. Ein Verschleiß sowie ein Kapazitätsverlust des ersten internen Energiespeichers sind somit reduzierbar. Zudem hat ein verbessertes Aufwärmen des ersten internen Energiespeichers den Vorteil, dass eine maximale Ladeleistung besonders schnell bereitstellbar ist, sodass ein Ladevorgang einer Batterie eines Elektrofahrzeugs auf vorteilhafte Weise verkürzbar ist.A mobile charging station according to the invention has the advantage over conventional mobile charging stations that temperature control of the first internal energy storage is ensured using simple means and in a cost-effective manner. Particularly at relatively low outside temperatures, improved heating of the first internal energy storage is ensured by utilizing the heat loss from the power electronics. Wear and loss of capacity of the first internal energy storage can thus be reduced. In addition, an improved warm-up of the first internal energy storage has the advantage that a maximum charging power can be provided particularly quickly, so that a charging process of a battery of an electric vehicle can be shortened in an advantageous manner.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer mobilen Ladesäule vorgesehen sein, dass der erste interne Energiespeicher mit dem Fluidkühlkreislauf derart thermisch gekoppelt ist, dass ein Temperaturausgleich zwischen unterschiedlich warmen Energiespeicherbereichen des ersten internen Energiespeichers über den Fluidkühlkreislauf bewirkbar ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Fluidkühlkreislauf mit mehreren Energiespeicherbereichen thermisch gekoppelt ist, sodass über den Fluidkühlkreislauf eine Wärmeumverteilung innerhalb des ersten internen Energiespeichers realisierbar ist. Der Fluidkühlkreislauf ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser den ersten internen Energiespeicher mehrfach umgibt, um eine möglichst gleichmäßige thermische Kopplung zwischen den verschiedenen Energiespeicherbereichen bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass beim Laden der Batterie ein besonders gleichmäßiges Aufheizen des ersten internen Energiespeichers mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise bewirkbar ist. Ein Wirkungsgrad des ersten internen Energiespeichers ist somit deutlich verbesserbar. According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a mobile charging station that the first internal energy storage is thermally coupled to the fluid cooling circuit in such a way that temperature compensation between differently warm energy storage areas of the first internal energy storage can be achieved via the fluid cooling circuit. It is preferred here that the fluid cooling circuit is thermally coupled to a plurality of energy storage areas, so that heat redistribution within the first internal energy storage can be achieved via the fluid cooling circuit. The fluid cooling circuit is preferably designed in such a way that it surrounds the first internal energy storage several times in order to provide the most uniform possible thermal coupling between the different energy storage areas. This has the advantage that When charging the battery, a particularly uniform heating of the first internal energy storage can be achieved using simple means and in a cost-effective manner. The efficiency of the first internal energy storage can therefore be significantly improved.
Ebenso sind ein Verschleiß sowie ein Kapazitätsverlust des ersten internen Energiespeichers auf diese Weise wesentlich reduzierbar.Likewise, wear and a loss of capacity of the first internal energy storage can be significantly reduced in this way.
Vorzugsweise ist die Heizvorrichtung mit dem Fluidkühlkreislauf derart thermisch gekoppelt ist, dass der Fluidkühlkreislauf mittels der Heizvorrichtung aufheizbar ist. In diesem Fall ist eine direkte thermische Kopplung zwischen der Heizvorrichtung und dem ersten internen Energiespeicher nicht erforderlich. Mittels der Heizvorrichtung ist Wärme an den Fluidkühlkreislauf abgebbar, welche wiederum vom Fluidkühlkreislauf an den ersten internen Energiespeicher abgebbar ist. Die mobile Ladesäule ist vorzugsweise ausgebildet, die Heizvorrichtung entsprechend einer ermittelten Temperatur des ersten internen Energiespeichers und/oder des Fluidkühlkreislaufs abzuschalten oder zumindest zu steuern, sodass ein Betreiben des ersten internen Energiespeichers mit einer vorteilhaften Betriebstemperatur verbessert ist. Ab einer bestimmten Betriebstemperatur ist kein weiteres Aufheizen mittels der Heizvorrichtung erforderlich und kann sich ggf. sogar negativ auf die Lebensdauer des ersten internen Energiespeichers auswirken. Auf diese Weise ist ein aufheizen des ersten internen Energiespeicherst mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise verbessert.Preferably, the heating device is thermally coupled to the fluid cooling circuit in such a way that the fluid cooling circuit can be heated by means of the heating device. In this case, a direct thermal coupling between the heating device and the first internal energy storage is not required. By means of the heating device, heat can be delivered to the fluid cooling circuit, which in turn can be delivered from the fluid cooling circuit to the first internal energy storage. The mobile charging station is preferably designed to switch off or at least control the heating device according to a determined temperature of the first internal energy storage and/or the fluid cooling circuit, so that operation of the first internal energy storage with an advantageous operating temperature is improved. From a certain operating temperature, no further heating using the heating device is necessary and may even have a negative effect on the service life of the first internal energy storage. In this way, heating of the first internal energy storage is improved using simple means and in a cost-effective manner.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Fluidkühlkreislauf eine Leistungselektronikfluidleitung zum thermischen Koppeln der Leistungselektronik mit dem Fluidkühlkreislauf und eine Leistungselektronikbypassleitung zum thermischen Entkoppeln der Leistungselektronik vom Fluidkühlkreislauf aufweist. Die Leistungselektronikfluidleitung ist vorzugsweise unmittelbar an die Leistungselektronik herangeführt und kontaktiert vorzugsweise die Leistungselektronik, insbesondere verhältnismäßig großflächig, um einen besonders vorteilhaften Wärmeaustausch zwischen der Leistungselektronik und dem Fluidkühlkreislauf sicherzustellen. Unter einem Kontaktieren der Leistungselektronik kann beispielsweise ein Kontaktieren eines Leistungselektronikgehäuses, einer Leistungselektronikleiterplatte oder eines Leistungselektronikbauteils, wie beispielsweise eines Widerstands, einer Diode, eines Kondensators oder dergleichen, verstanden werden. Die Leistungselektronikfluidleitung ist fluidkommunizierend mit dem Fluidkühlkreislauf koppelbar oder gekoppelt. Die Leistungselektronikbypassleitung ist ebenfalls fluidkommunizierend mit dem Fluidkühlkreislauf koppelbar. Die Leistungselektronikfluidleitung und die Leistungselektronikbypassleitung sind vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass durch den Fluidkühlkreislauf strömender Kühlfluidstrom je nach Kopplungszustand durch die Leistungselektronikfluidleitung und/oder die Leistungselektronikbypassleitung strömt. Vorzugsweise sind die Leistungselektronikfluidleitung und die Leistungselektronikbypassleitung derart mit dem Fluidkühlkreislauf, dass der Kühlfluidstrom in einem ersten Koppelzustand nur durch die Leistungselektronikfluidleitung und in einem zweiten Koppelzustand nur durch die Leistungselektronikbypassleitung strömen kann.It is preferred according to the invention that the fluid cooling circuit has a power electronics fluid line for thermally coupling the power electronics with the fluid cooling circuit and a power electronics bypass line for thermally decoupling the power electronics from the fluid cooling circuit. The power electronics fluid line is preferably brought directly to the power electronics and preferably contacts the power electronics, in particular over a relatively large area, in order to ensure a particularly advantageous heat exchange between the power electronics and the fluid cooling circuit. Contacting the power electronics can be understood to mean, for example, contacting a power electronics housing, a power electronics circuit board or a power electronics component, such as a resistor, a diode, a capacitor or the like. The power electronics fluid line can be coupled or coupled to the fluid cooling circuit in a fluid-communicating manner. The power electronics bypass line can also be coupled to the fluid cooling circuit in a fluid-communicating manner. The power electronics fluid line and the power electronics bypass line are preferably designed and arranged such that cooling fluid flow flowing through the fluid cooling circuit flows through the power electronics fluid line and/or the power electronics bypass line, depending on the coupling state. Preferably, the power electronics fluid line and the power electronics bypass line are connected to the fluid cooling circuit in such a way that the cooling fluid flow can only flow through the power electronics fluid line in a first coupling state and only through the power electronics bypass line in a second coupling state.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die thermische Kopplung der Leistungselektronik mit dem Fluidkühlkreislauf in Strömungsrichtung des Fluidkühlkreislaufs vor der thermischen Kopplung der Heizvorrichtung mit dem Fluidkühlkreislauf angeordnet. Das bedeutet, dass ein durch den Fluidkühlkreislauf strömendes Kühlfluid zunächst Wärme von der Leistungselektronik und anschließend von der Heizvorrichtung aufnehmen kann, um diese anschließend an den ersten internen Energiespeicher zumindest teilweise abzugeben. Dies hat den Vorteil, dass, insbesondere bei einer verhältnismäßig hohen Heizleistung des Heizelements der Heizvorrichtung, ein übermäßiges Erwärmen der Leistungselektronik durch die Heizvorrichtung mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise vermeidbar ist. Somit sind ein Wirkungsgrad sowie eine Lebensdauer der Leistungselektronik verbesserbarIn a preferred embodiment of the invention, the thermal coupling of the power electronics to the fluid cooling circuit is arranged in the flow direction of the fluid cooling circuit upstream of the thermal coupling of the heating device to the fluid cooling circuit. This means that a cooling fluid flowing through the fluid cooling circuit can first absorb heat from the power electronics and then from the heating device in order to then at least partially release this heat to the first internal energy storage. This has the advantage that, particularly with a relatively high heating output of the heating element of the heating device, excessive heating of the power electronics by the heating device can be avoided using simple means and in a cost-effective manner. This means that the efficiency and service life of the power electronics can be improved
Weiter bevorzugt weist der Fluidheizkreislauf eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Fluidkühlkreislaufs mit einer Kühlvorrichtungsfluidleitung und eine Kühlvorrichtungsbypassleitung zum Überbrücken der Kühlvorrichtung auf. Die Kühlvorrichtungsfluidleitung ist fluidkommunizierend mit dem Fluidkühlkreislauf koppelbar. Ferner ist die Kühlvorrichtung ausgebildet, durch die Kühlvorrichtungsfluidleitung strömendes Kühlfluid zu kühlen. Vorzugsweise sind die Kühlvorrichtungsfluidleitung und die Kühlvorrichtungsbypassleitung derart ausgebildet und mit dem Kühlfluidkreislauf fluidkommunizierend koppelbar, dass ein durch den Kühlfluidkreislauf strömender Kühlfluidstrom entweder durch die Kühlvorrichtungsfluidleitung oder die Kühlvorrichtungsbypassleitung geleitet wird. Dies hat den Vorteil, dass bei einem verhältnismäßig kalten ersten internen Energiespeicher die Kühlvorrichtung überbrückbar und somit ein schnelleres Aufheizen des ersten internen Energiespeichers bewirkbar ist. Bei Überschreiten einer unteren Grenztemperatur ist die Kühlvorrichtungsfluidleitung mit dem Fluidkühlkreislauf fluidkommunizierend koppelbar, um ein übermäßiges Erwärmen des ersten internen Energiespeichers sowie der Leistungselektronik zu vermeiden.Further preferably, the fluid heating circuit has a cooling device for cooling the fluid cooling circuit with a cooling device fluid line and a cooling device bypass line for bridging the cooling device. The cooling device fluid line can be coupled to the fluid cooling circuit in a fluid-communicating manner. Furthermore, the cooling device is designed to cool cooling fluid flowing through the cooling device fluid line. Preferably, the cooling device fluid line and the cooling device bypass line are designed and can be coupled to the cooling fluid circuit in fluid communication such that a cooling fluid flow flowing through the cooling fluid circuit is guided either through the cooling device fluid line or the cooling device bypass line. This has the advantage that if the first internal energy storage is relatively cold, the cooling device can be bridged and the first internal energy storage can therefore be heated up more quickly. If a lower limit temperature is exceeded, the cooling device fluid line can be coupled to the fluid cooling circuit in a fluid-communicating manner in order to avoid excessive heating of the first internal energy storage unit and the power electronics.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühlvorrichtung in Strömungsrichtung des Fluidkühlkreislaufs vor der thermischen Kopplung des Fluidkühlkreislaufs mit dem ersten internen Energiespeicher und nach der thermischen Koppelbarkeit der Leistungselektronik mit dem Fluidkühlkreislauf angeordnet. Auf diese Weise ist eine Kühlung des ersten internen Energiespeichers auf Kosten einer Kühlung der Leistungselektronik mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise verbessert.In a particularly preferred embodiment of the invention, the cooling device is arranged in the flow direction of the fluid cooling circuit before the thermal coupling of the fluid cooling circuit to the first internal energy storage and after the thermal coupling of the power electronics to the fluid cooling circuit. In this way, cooling of the first internal energy storage device is improved using simple means and in a cost-effective manner at the expense of cooling the power electronics.
Vorzugsweise weist der erste interne Energiespeicher mehrere separat voneinander ansteuerbare erste Energiespeichersegmente auf. Unter einer separaten Ansteuerbarkeit wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass eine Stromzufuhr sowie eine Stromentnahme aus den einzelnen ersten Energiespeichersegmenten unabhängig beziehungsweise zumindest im Wesentlichen unabhängig voneinander erfolgen können. Weiter bevorzugt können die ersten Energiespeichersegmente unterschiedliche optimale Betriebstemperaturen aufweisen, sodass eine Auswahl eines ersten Energiespeichersegments zum Laden einer Batterie in Abhängigkeit einer aktuellen Betriebstemperatur des ersten Energiespeichersegments erfolgen kann. Zudem kann vorgesehen sein, dass die ersten Energiespeichersegmente unterschiedliche Alter und/oder Qualitäten und/oder Verlustleistungen aufweisen. Auf diese Weise ist beispielsweise ein bestimmtes erstes Energiespeichersegment, welches bereits eine fortgeschrittene Alterung aufweist, für eine besonders Ladeleistung im relativ kalten Betriebszustand verwendbar, um die anderen ersten Energiespeichersegmente zu schonen. Vorzugsweise ist ein solches erstes Energiespeichersegment besonders leicht austauschbar in der mobilen Ladesäule angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine Ladeleistung bei verhältnismäßig geringem Verschleiß des ersten internen Energiespeichers verbesserbar ist.Preferably, the first internal energy storage has a plurality of first energy storage segments that can be controlled separately from one another. In the context of the invention, separate controllability means that a power supply and a power withdrawal from the individual first energy storage segments can take place independently or at least essentially independently of one another. More preferably, the first energy storage segments can have different optimal operating temperatures, so that a first energy storage segment for charging a battery can be selected depending on a current operating temperature of the first energy storage segment. In addition, it can be provided that the first energy storage segments have different ages and/or qualities and/or power losses. In this way, for example, a specific first energy storage segment, which already has advanced aging, can be used for a particularly charging power in a relatively cold operating state in order to protect the other first energy storage segments. Preferably, such a first energy storage segment is arranged in the mobile charging station in a particularly easy-to-replace manner. This has the advantage that charging performance can be improved with relatively little wear on the first internal energy storage.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die mobile Ladesäule einen als Kondensator ausgebildeten zweiten internen Energiespeicher auf, wobei der zweite interne Energiespeicher separat vom ersten internen Energiespeicher ansteuerbar ist. Der zweite interne Energiespeicher ist vorzugsweise als Kondensator, insbesondere als Supercap, ausgebildet. Vorzugsweise ist der erste interne Energiespeicher zum Laden des zweiten internen Energiespeichers ausgebildet. Ferner ist der zweite interne Energiespeicher zum Laden der Batterie des Elektrokraftfahrzeugs ausgebildet. Ein Kondensator hat den Vorteil, dass dieser auch bei verhältnismäßigen niedrigen Betriebstemperaturen eine besonders hohe Ladeleistung sowie einen geringen Verschleiß aufweist, sodass bei relativ kaltem ersten internen Energiespeicher ein Beginn des Ladens der Batterie des Elektrokraftfahrzeugs über den zweiten internen Energiespeicher erfolgen kann. Ferner ist mittels des ersten internen Energiespeichers das Laden der Batterie unterstützbar, wobei die Ladeleistung vorzugsweise in Abhängigkeit der Betriebstemperatur steuerbar ist. Sobald die Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers den unteren Temperaturschwellwert erreicht, kann das Laden der Batterie über den ersten internen Energiespeicher problemlos mit höchster Ladeleistung erfolgen.According to a preferred embodiment of the invention, the mobile charging station has a second internal energy storage designed as a capacitor, wherein the second internal energy storage can be controlled separately from the first internal energy storage. The second internal energy storage is preferably designed as a capacitor, in particular as a supercap. Preferably, the first internal energy storage is designed to charge the second internal energy storage. Furthermore, the second internal energy storage is designed to charge the battery of the electric vehicle. A capacitor has the advantage that it has a particularly high charging capacity and low wear even at relatively low operating temperatures, so that when the first internal energy storage is relatively cold, charging of the battery of the electric vehicle can begin via the second internal energy storage. Furthermore, the charging of the battery can be supported by means of the first internal energy storage, the charging power preferably being controllable as a function of the operating temperature. As soon as the operating temperature of the first internal energy storage reaches the lower temperature threshold, the battery can be charged via the first internal energy storage without any problems at the highest charging power.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen mobilen Ladesäule gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Abführen in der mobilen Ladesäule gespeicherter elektrischer Energie mittels der Leistungselektronik über die Ladesäulenschnittstelle zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs über eine Elektrofahrzeugschnittstelle,
- - Kühlen der Leistungselektronik über den Fluidkühlkreislauf der mobilen Ladesäule, und
- - Erwärmen des ersten internen Energiespeichers der mobilen Ladesäule mittels des Fluidkühlkreislaufs.
- - dissipating electrical energy stored in the mobile charging station by means of the power electronics via the charging station interface for charging a battery of an electric vehicle via an electric vehicle interface,
- - Cooling the power electronics via the fluid cooling circuit of the mobile charging station, and
- - Heating the first internal energy storage of the mobile charging station using the fluid cooling circuit.
Zunächst wird in der mobilen Ladesäule gespeicherte elektrische Energie mittels der Leistungselektronik über die Ladesäulenschnittstelle zum Laden der Batterie des Elektrokraftfahrzeugs abgeführt. Vorzugsweise wird die elektrische Energie zunächst von einem zweiten internen Energiespeicher der mobilen Ladesäule abgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Energie zumindest teilweise von dem ersten internen Energiespeicher abgeführt werden. Solange der erste interne Energiespeicher eine Betriebstemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellwerts aufweist, wird die elektrische Energie vom ersten internen Energiespeicher vorzugsweise mit einer reduzierten Ladeleistung abgeführt, um einen Verschleiß des ersten internen Energiespeichers möglichst gering zu halten. Hierbei entsteht in der Leistungselektronik sowie dem zweiten internen Energiespeicher beziehungsweise dem ersten internen Energiespeicher Verlustwärme. Alternativ kann vorgesehen sein, auch bei einer Betriebstemperatur unterhalb des unteren Schwellwerts das Laden der Batterie mittels des ersten internen Energiespeichers 2 mit maximaler Ladeleistung durchzuführen und den hiermit verbundenen, erhöhten Verschleiß des ersten internen Energiespeichers 2 in Kauf zu nehmen. Dieser Verschleiß kann beispielsweise auf die Kosten für den Ladevorgang aufgeschlagen werden. Über den Fluidkühlkreislauf wird die Leistungselektronik gekühlt. Hierbei wird ein Kühlfluid des Fluidkühlkreislaufs erwärmt. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass über den Fluidkühlkreislauf Bereiche es ersten internen Energiespeichers gekühlt werden, welche eine Betriebstemperatur oberhalb des unteren Temperaturschwellwerts aufweisen. Solange der erste interne Energiespeicher oder zumindest Bereiche des ersten internen Energiespeichers eine Betriebstemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellwerts aufweisen, wird eine Kühlvorrichtung der mobilen Ladesäule vorzugsweise überbrückt oder zumindest deaktiviert. Die von dem Kühlfluid aufgenommene Wärme der Leistungselektronik wird zum Erwärmen des ersten internen Energiespeichers beziehungsweise zumindest von Bereichen des ersten Temperaturspeichers, welche eine Betriebstemperatur unterhalb des ersten Temperaturschwellwerts aufweisen, verwendet. Der erste interne Energiespeicher wird auf diese Weise vorzugsweise solange erwärmt, bis dessen Betriebstemperatur den unteren Temperaturschwellwert erreicht beziehungsweise überschreitet.First, electrical energy stored in the mobile charging station is dissipated by means of the power electronics via the charging station interface to charge the battery of the electric vehicle. Preferably, the electrical energy is initially dissipated by a second internal energy storage unit of the mobile charging station. Alternatively or additionally, the electrical energy can be at least partially dissipated by the first internal energy storage. As long as the first internal energy storage has an operating temperature below the first temperature threshold, the electrical energy from the first internal energy storage is preferably dissipated with a reduced charging power in order to keep wear on the first internal energy storage as low as possible. This creates heat loss in the power electronics and the second internal energy storage or the first internal energy storage. Alternatively, it can be provided to charge the battery using the first
Bei dem beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen mobilen Ladesäule gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer mobilen Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Temperierung des ersten internen Energiespeichers sichergestellt ist. Insbesondere bei verhältnismäßig geringen Außentemperaturen ist ein verbessertes Aufheizen des ersten internen Energiespeichers durch Ausnutzung der Verlustwärme der Leistungselektronik gewährleistet. Ein Verschleiß sowie ein Kapazitätsverlust des ersten internen Energiespeichers sind somit reduzierbar. Zudem hat ein verbessertes Aufwärmen des ersten internen Energiespeichers den Vorteil, dass eine maximale Ladeleistung besonders schnell bereitstellbar ist, sodass ein Ladevorgang einer Batterie eines Elektrofahrzeugs auf vorteilhafte Weise verkürzbar ist.The described method for operating a mobile charging station according to the invention according to the second aspect of the invention results in all the advantages that have already been described for a mobile charging station for charging a battery of an electric vehicle according to the first aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that temperature control of the first internal energy storage is ensured using simple means and in a cost-effective manner. Particularly at relatively low outside temperatures, improved heating of the first internal energy storage is ensured by utilizing the heat loss from the power electronics. Wear and loss of capacity of the first internal energy storage can thus be reduced. In addition, an improved warm-up of the first internal energy storage has the advantage that a maximum charging power can be provided particularly quickly, so that a charging process of a battery of an electric vehicle can be shortened in an advantageous manner.
Eine erfindungsgemäße mobile Ladesäule zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen mobilen Ladesäule werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 in einer Frontalansicht eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mobilen Ladesäulensystems, -
2 einen funktionellen Aufbau eines Temperierungssystems der mobilen Ladesäule aus1 , und -
3 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 in a front view a preferred first embodiment of a mobile charging station system according to the invention, -
2 a functional structure of a temperature control system for the mobile chargingstation 1 , and -
3 in a flow chart a preferred embodiment of a method according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
Über den Fluidkreislauf 5 ist die vom Kühlfluid Wärme an den ersten internen Energiespeicher 2 weiterleitbar. Der erste interne Energiespeicher 2 weist ein erstes Energiespeichersegment 12 sowie ein zweites Energiespeichersegment 16 auf, welche unterschiedliche Betriebstemperaturen aufweisen können. Mittels des Fluidkreislaufs 5 ist ein solches Temperaturgefälle innerhalb des ersten internen Energiespeichers 2 ausgleichbar beziehungsweise zumindest teilweise ausgleichbar. In Strömungsrichtung S nach dem ersten internen Energiespeicher 2 ist der zweite interne Energiespeicher 13 der mobilen Ladesäule 1 angeordnet. Dieser ist je nach Bedarf mittels des Fluidkühlkreislaufs 5 aufheizbar oder abkühlbar. Eine Kühlvorrichtung 9 ist über eine Kühlvorrichtungsfluidleitung 10 des Fluidkühlkreislaufs 5 mit diesem verbunden. Über eine Kühlvorrichtungsbypassleitung 11 ist die Kühlvorrichtung 9 überbrückbar. Eine Überbrückung der Kühlvorrichtung 9 ist insbesondere in einer Aufwärmphase des ersten internen Energiespeichers 2 vorteilhaft. Die Leistungselektronikfluidleitung 7 und die Kühlvorrichtungsbypassleitung 11 sind vorzugsweise über Fluidventile schaltbar. Die Fluidventile sind vorzugsweise ausgebildet, die Leistungselektronikfluidleitung 7 und die Leistungselektronikbypassleitung 8 und/oder die Kühlvorrichtungsfluidleitung 10 und die Kühlvorrichtungsbypassleitung 11 derart zu schalten, dass jeweils eine Fluidleitung abgesperrt und die zugehörige andere Fluidleitung offen ist. Weiter bevorzugt sind die Fluidventile ausgebildet, den Kühlfluidstrom auf mehrere Fluidleitungen aufzuteilen.The heat from the cooling fluid can be passed on to the first
In
In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird die Leistungselektronik 4 über den Fluidkühlkreislauf 5 der mobilen Ladesäule 1 gekühlt. Hierbei wird Wärme an das Kühlfluid des Fluidkühlkreislaufs 5 abgegeben. Das erwärmte Kühlfluid wird über den Fluidkühlkreislauf 5 zum ersten internen Energiespeicher 2 geleitet. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird der erste interne Energiespeicher 2 mittels des erwärmten Kühlfluids des Fluidkühlkreislaufs 5 erwärmt. Je näher die Betriebstemperatur des ersten internen Energiespeichers 2 dem unteren Temperaturschwellwert kommt, desto geringer ist der Verschleiß und desto schneller ist die Batterie des Elektrokraftfahrzeugs aufladbar.In a
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- mobile Ladesäulemobile charging station
- 22
- erster interner Energiespeicherfirst internal energy storage
- 33
- LadesäulenschnittstelleCharging station interface
- 44
- LeistungselektronikPower electronics
- 55
- FluidkühlkreislaufFluid cooling circuit
- 66
- HeizvorrichtungHeating device
- 77
- LeistungselektronikfluidleitungPower electronics fluid line
- 88th
- LeistungselektronikbypassleitungPower electronics bypass line
- 99
- KühlvorrichtungCooling device
- 1010
- KühlvorrichtungsfluidleitungCooler fluid line
- 1111
- KühlvorrichtungsbypassleitungCooler bypass line
- 1212
- erstes Energiespeichersegmentfirst energy storage segment
- 1313
- zweiter interner Energiespeichersecond internal energy storage
- 1414
- BenutzerschnittstelleUser interface
- 1515
- Radwheel
- 1616
- zweites Energiespeichersegmentsecond energy storage segment
- 1717
- LadesäulengehäuseCharging station housing
- 1818
- Ladesteckdosen Charging sockets
- 100100
- erster Verfahrensschrittfirst step of the process
- 200200
- zweiter Verfahrensschrittsecond procedural step
- 300300
- dritter Verfahrensschritt third step of the process
- SS
- StrömungsrichtungDirection of flow
Claims (10)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018213614.9A DE102018213614B4 (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Mobile charging station, method for operating a mobile charging station |
| CN201910743743.0A CN110816342B (en) | 2018-08-13 | 2019-08-13 | Mobile charging pile, method for operating a mobile charging pile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018213614.9A DE102018213614B4 (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Mobile charging station, method for operating a mobile charging station |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102018213614A1 DE102018213614A1 (en) | 2020-02-13 |
| DE102018213614B4 true DE102018213614B4 (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=69186386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102018213614.9A Active DE102018213614B4 (en) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | Mobile charging station, method for operating a mobile charging station |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110816342B (en) |
| DE (1) | DE102018213614B4 (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113715651A (en) * | 2020-05-25 | 2021-11-30 | 广东亿顶新能源汽车有限公司 | Distributed charging pile capable of changing electricity and storing energy |
| CN112918292A (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-08 | 广西科技大学 | Mobile charging vehicle charging device |
| CN113978294A (en) * | 2021-12-08 | 2022-01-28 | 江西科技学院 | Electric automobile that can swiftly remove fills electric pile |
| DE102021133042B4 (en) * | 2021-12-14 | 2024-02-22 | Ads-tec Energy GmbH | Charging station for an electric or hybrid vehicle and method for operating an air conditioning device of a charging station |
| CN115320427B (en) * | 2022-10-12 | 2023-01-03 | 石家庄科林电气股份有限公司 | Charging pile heat dissipation system control method and control equipment and direct-current charging pile |
| CN116088606B (en) * | 2022-12-30 | 2025-02-18 | 深圳驿普乐氏科技有限公司 | Charging pile startup control method, device, equipment and storage medium |
| CN116278855B (en) * | 2023-04-06 | 2025-08-08 | 深圳昂湃技术股份有限公司 | Integrated charging pile heat pump thermal management system |
| CN116373641B (en) * | 2023-04-23 | 2024-02-13 | 江阴市富仁高科股份有限公司 | Energy-saving efficient heat dissipation charging pile |
| CN117485168B (en) * | 2023-12-22 | 2024-04-26 | 江苏日盈电子股份有限公司 | Charging pile and charging method for electric automobile |
| FI20245509A1 (en) * | 2024-04-19 | 2025-10-20 | Vensum Power Oy | CHARGING STATION FOR ELECTRIC VEHICLES AND METHOD AND SYSTEM FOR THEIR HEAT MANAGEMENT |
| CN118700883A (en) * | 2024-07-22 | 2024-09-27 | 惠州市丝鹭新能源科技有限公司 | A charging pile operation platform and operation management method thereof |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010007975A1 (en) | 2010-02-15 | 2011-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft, 80333 | Loading station for e.g. accumulator of electric car, has cooling device that is provided with cooling conduit, which is connected to car for supplying coolant e.g. gas such as air or nitrogen, to electrical energy storage of car |
| EP2469682A1 (en) | 2009-08-21 | 2012-06-27 | JFE Engineering Corporation | Quick charging device |
| DE102011107628A1 (en) | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Rwe Ag | LOADING DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLES AND METHOD FOR LOADING ELECTRIC VEHICLES |
| DE102012213855A1 (en) | 2012-08-06 | 2014-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Battery charging system for charging motor vehicle in e.g. public area, has battery arranged in vehicle, and charging station comprising tempering body in which tempering medium is accommodated, where battery comprises cooling elements |
| US20140277869A1 (en) | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for controlling an electric vehicle while charging |
| DE102014208191A1 (en) | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Robert Bosch Gmbh | A storage device for storing electrical energy with a battery management system |
| DE102014114768A1 (en) | 2014-10-13 | 2016-04-28 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for charging a battery of a vehicle |
| DE102016202798A1 (en) | 2016-02-24 | 2017-08-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Electric vehicle and method for temporary use of an electric vehicle as a network buffer for an electrical supply network |
| DE102016121362A1 (en) | 2016-11-08 | 2018-05-09 | Hanon Systems | Device for distributing heat in a motor vehicle and method for operating the device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9786961B2 (en) * | 2011-07-25 | 2017-10-10 | Lightening Energy | Rapid charging electric vehicle and method and apparatus for rapid charging |
| JP2014230301A (en) * | 2013-05-17 | 2014-12-08 | 株式会社エネルギー応用技術研究所 | Power supply system for quick charging |
-
2018
- 2018-08-13 DE DE102018213614.9A patent/DE102018213614B4/en active Active
-
2019
- 2019-08-13 CN CN201910743743.0A patent/CN110816342B/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2469682A1 (en) | 2009-08-21 | 2012-06-27 | JFE Engineering Corporation | Quick charging device |
| DE102010007975A1 (en) | 2010-02-15 | 2011-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft, 80333 | Loading station for e.g. accumulator of electric car, has cooling device that is provided with cooling conduit, which is connected to car for supplying coolant e.g. gas such as air or nitrogen, to electrical energy storage of car |
| DE102011107628A1 (en) | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Rwe Ag | LOADING DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLES AND METHOD FOR LOADING ELECTRIC VEHICLES |
| DE102012213855A1 (en) | 2012-08-06 | 2014-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Battery charging system for charging motor vehicle in e.g. public area, has battery arranged in vehicle, and charging station comprising tempering body in which tempering medium is accommodated, where battery comprises cooling elements |
| US20140277869A1 (en) | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for controlling an electric vehicle while charging |
| DE102014208191A1 (en) | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Robert Bosch Gmbh | A storage device for storing electrical energy with a battery management system |
| DE102014114768A1 (en) | 2014-10-13 | 2016-04-28 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for charging a battery of a vehicle |
| DE102016202798A1 (en) | 2016-02-24 | 2017-08-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Electric vehicle and method for temporary use of an electric vehicle as a network buffer for an electrical supply network |
| DE102016121362A1 (en) | 2016-11-08 | 2018-05-09 | Hanon Systems | Device for distributing heat in a motor vehicle and method for operating the device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102018213614A1 (en) | 2020-02-13 |
| CN110816342A (en) | 2020-02-21 |
| CN110816342B (en) | 2023-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102018213614B4 (en) | Mobile charging station, method for operating a mobile charging station | |
| DE102012215056B4 (en) | Battery system and motor vehicle | |
| DE102013002847B4 (en) | Battery assembly for a vehicle and method for operating a battery assembly | |
| EP2953227B1 (en) | Electrical system for a motor vehicle | |
| DE102017110703B4 (en) | Cooling device and method for operating a plurality of charging stations | |
| DE19803312A1 (en) | Process for improving the charging and discharging capacity of accumulators | |
| DE102011084749A1 (en) | Battery module with temperature control unit for lithium-ion cells | |
| DE102012213855A1 (en) | Battery charging system for charging motor vehicle in e.g. public area, has battery arranged in vehicle, and charging station comprising tempering body in which tempering medium is accommodated, where battery comprises cooling elements | |
| DE102013206776A1 (en) | SAFETY DEVICE OF A BATTERY MODULE FOR A VEHICLE | |
| DE102016103829A1 (en) | Power supply unit and power supply system for a vehicle | |
| DE102015222703A1 (en) | Charging station for charging energy storage of motor vehicles and storage device for a motor vehicle | |
| WO2020182508A1 (en) | System and method and device for controlling the temperature of an electrochemical store disposed in a vehicle | |
| DE102020117581A1 (en) | System and method for temperature control of an electrical battery system and / or power electronics | |
| DE102013013170A1 (en) | Battery e.g. high voltage lithium ion battery for electric vehicle, has battery management system that closes semiconductor switches to short-circuit poles of single cells, when temperature of cells is below threshold temperature | |
| DE102018213612A1 (en) | Mobile charging station, mobile charging station system and method for operating a charging station system | |
| DE102014105764B4 (en) | Battery with at least one resistor | |
| DE102017213257A1 (en) | Battery module and use of such a battery module | |
| EP2442390A1 (en) | Battery with reduced risk of fire | |
| DE102010013026A1 (en) | Battery e.g. lithium ion battery, for use as traction energy storage for storing electrical energy in electrically driven car, has heating wire insulated against sleeve e.g. heat shrink sleeve, surrounding wire and housing | |
| EP3720733A1 (en) | Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle | |
| DE102018219824A1 (en) | Drive system for an electric vehicle, method for operating a drive system and electric vehicle | |
| DE102014214313A1 (en) | Device and method for heating a battery and battery, battery system and vehicle | |
| WO2010089077A2 (en) | Dynamic rechargeable battery management | |
| DE102009000392A1 (en) | Air conditioning electrochemical energy storage by means of adjustable latent heat storage | |
| EP2801496A2 (en) | Method for heating up an energy storage assembly and energy storage assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60S0005000000 Ipc: B60L0053310000 |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |