DE102020006178A1 - Power supply device for at least one electrical consumer, and method - Google Patents

Power supply device for at least one electrical consumer, and method Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung (10) für zumindest einen elektrischen Verbraucher (12), mit zumindest einem Versorgungskabel (14), welches zum Kontaktieren mit einem elektrischen Energiespeicher (16) eines zumindest teilweise elektrischen betriebenen Kraftfahrzeugs (18) ausgebildet ist, wobei das Versorgungskabel (14) zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers (16) ausgebildet ist, und mit einer Schnittstelle zum Kontaktieren mit dem elektrischen Verbraucher (12), wobei die Schnittstelle als Steckerschnittstelle (20) zum Einstecken eines Versorgungssteckers (22) des elektrischen Verbrauchers(12) ausgebildet ist und die Stromversorgungsvorrichtung (10) einen Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichter (24) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Gleichspannung (26) des elektrischen Energiespeichers (16) in eine Wechselspannung (28) für den elektrischen Verbraucher (12) umzurichten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to a power supply device (10) for at least one electrical consumer (12), with at least one supply cable (14) which is designed for contacting an electrical energy store (16) of an at least partially electrically operated motor vehicle (18), the supply cable (14) is designed for bidirectional charging of the electrical energy store (16), and with an interface for contacting the electrical consumer (12), the interface as a plug interface (20) for plugging in a supply plug (22) of the electrical consumer (12) and the power supply device (10) has a DC / AC converter (24) which is designed to convert a DC voltage (26) of the electrical energy store (16) into an AC voltage (28) for the electrical consumer (12). The invention also relates to a method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für zumindest einen elektrischen Verbraucher gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to a power supply device for at least one electrical consumer according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method.

Es ist bereits bekannt, dass Kraftfahrzeuge, welche zumindest teilweise elektrisch betrieben sind, einen elektrischen Energiespeicher aufweisen, welcher zum Bereitstellen von elektrischer Energie für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mit einer Ladestation verbunden werden, wobei dann wiederum der elektrische Energiespeicher auch als Zwischenspeicher für das Netz dienen kann. Mit anderen Worten kann beispielsweise bei entsprechenden Spitzenlasten im Stromnetz, elektrische Energie aus dem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs in das Netz zurückgespeist werden, sodass Netzschwankungen ausgeglichen werden können.It is already known that motor vehicles which are at least partially operated electrically have an electrical energy store which is designed to provide electrical energy for the motor vehicle. For example, the motor vehicle can be connected to a charging station, in which case the electrical energy store can in turn also serve as an intermediate store for the network. In other words, in the event of corresponding peak loads in the power grid, electrical energy from the electrical energy storage device of the motor vehicle can be fed back into the grid, so that grid fluctuations can be compensated for.

Ferner ist bekannt, dass hierfür das Kraftfahrzeug zum bidirektionalen Laden ausgebildet sein muss. Mit anderen Worten kann sowohl elektrische Energie einer externen Ladestation in den elektrischen Energiespeicher einfließen als auch entsprechend elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher in das Netz zurückgegeben werden. Hierzu sind insbesondere Wechselspannungs-Gleichspannungsumwandler notwendig, sodass der Wechselstrom des Netzes in den Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers umgewandelt werden kann und umgekehrt, der Gleichstrom des elektrischen Energiespeichers in den entsprechenden Wechselstrom für das übergeordnete Netz umgewandelt werden kann.It is also known that for this the motor vehicle must be designed for bidirectional charging. In other words, electrical energy from an external charging station can both flow into the electrical energy store and correspondingly electrical energy can be returned from the electrical energy store to the network. For this purpose, AC / DC voltage converters are particularly necessary so that the alternating current of the network can be converted into the direct current for charging the electrical energy storage device and, conversely, the direct current of the electrical energy storage device can be converted into the corresponding alternating current for the higher-level network.

Die DE 10 2018 217 295 A1 offenbart ein Ladekabel für einen bidirektionalen Energietransfer zwischen einer Wechselstromquelle und mindestens einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs, welches eine wechselstromseitige Schnittstelle zum Anschluss an eine Wechselstromquelle und eine gleichstromseitige Schnittstelle zum Anschluss an eine Ladeschnittstelle des Kraftfahrzeugs aufweist. Die gleichstromseitige Schnittstelle ist als Typ-2 Fahrzeugkupplung oder Kombo-2-Fahrzeugkupplung. Die Fahrzeugkupplung enthält einen bidirektionalen Wandler, welcher dafür eingerichtet ist, wahlweise einen Ladestrom aus der Wechselstromquelle in Gleichstrom umzuwandeln oder einen Ladestrom aus der mindestens einen Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs in Wechselstrom umzuwandeln. In einer Ausführungsform des Ladekabels umfasst der bidirektionale Wandler eine Leistungskorrektur.The DE 10 2018 217 295 A1 discloses a charging cable for bidirectional energy transfer between an AC power source and at least one high-voltage battery of a motor vehicle, which has an AC side interface for connection to an AC power source and a DC side interface for connection to a charging interface of the motor vehicle. The DC-side interface is a type 2 vehicle coupling or a combo 2 vehicle coupling. The vehicle clutch contains a bidirectional converter, which is set up to optionally convert a charging current from the alternating current source into direct current or to convert a charging current from the at least one high-voltage battery of the motor vehicle into alternating current. In one embodiment of the charging cable, the bidirectional converter comprises a power correction.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Stromversorgungsvorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem ein elektrischer Verbraucher mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs direkt versorgt werden kann.The object of the present invention is to create a power supply device and a method by means of which an electrical consumer can be supplied directly with electrical energy from the electrical energy store of the motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch eine Stromversorgungsvorrichtung sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a power supply device and by a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für zumindest einen elektrischen Verbraucher, mit zumindest einem Versorgungskabel, welches zum Kontaktieren mit einem elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei das Versorgungskabel zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist, und mit einer Schnittstelle zum Kontaktieren mit den elektrischen Verbraucher.One aspect of the invention relates to a power supply device for at least one electrical load, with at least one supply cable, which is designed to contact an electrical energy store of an at least partially electrically operated motor vehicle, the supply cable being designed for bidirectional charging of the electrical energy store, and with an interface for contacting the electrical consumer.

Es ist vorgesehen, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle zum Einstecken eines Versorgungssteckers des elektrischen Verbrauchers ausgebildet ist und die Stromversorgungsvorrichtung einen Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichter aufweist, welcher dazu ausgebildet ist eine Gleichspannung des elektrischen Energiespeichers in eine Wechselspannung für den elektrischen Verbraucher umzurichten.It is provided that the interface is designed as a plug interface for plugging in a supply plug of the electrical consumer and the power supply device has a DC / AC voltage converter, which is designed to convert a DC voltage of the electrical energy store into an AC voltage for the electrical consumer.

Es ist somit insbesondere eine Steckervorrichtung offenbart, mittels welcher elektrische Energie von dem Kraftfahrzeug direkt an einen elektrischen Verbraucher durch Einstecken des Versorgungsteckers in die Steckerschnittstelle erzeugt werden kann. Somit erhält der elektrische Verbraucher nicht über ein übergeordnetes elektrisches Netz elektrische Energie, sondern von dem elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs selbst.In particular, a connector device is thus disclosed, by means of which electrical energy can be generated from the motor vehicle directly to an electrical consumer by inserting the supply connector into the connector interface. Thus, the electrical consumer does not receive electrical energy via a higher-level electrical network, but rather from the electrical energy store of the motor vehicle itself.

Es ist somit ein AC-DC Wechselrichter vorgeschlagen, welcher beispielsweise die Gleichspannung von 200 bis 800 Volt des Kraftfahrzeugs in beispielsweise 110 Volt beziehungsweise 220 Volt Wechselspannung umrichtet. Hierzu kann über ein Kommunikationsmodul über die ISO 15118 die Lade-Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Stromversorgungsvorrichtung, welche auch als Stromversorgungsadapter bezeichnet werden kann, aufgebaut werden. Über einen entsprechenden CCS-Konnektor mit Anschlusskabel wird die Verbindung zum Kraftfahrzeug hergestellt. Der Stromversorgungsadapter verfügt über eine oder mehrere Steckerschnittstellen, welche beispielsweise als 110 Volt beziehungsweise 220 Volt Steckdosen ausgebildet sein können.An AC-DC inverter is therefore proposed which converts, for example, the direct voltage of 200 to 800 volts of the motor vehicle into, for example, 110 volts or 220 volts alternating voltage. This can be done using a communication module via the ISO 15118 the charging communication between the motor vehicle and the power supply device, which can also be referred to as a power supply adapter, can be established. The connection to the vehicle is established via a corresponding CCS connector with connection cable. The power supply adapter has one or more plug interfaces, which can be designed, for example, as 110 volt or 220 volt sockets.

Dadurch ist es ermöglicht, dass Kraftfahrzeuge, welche insbesondere V2G-fähig sind (Vehicle to Grid) mit dem Adapter zur Versorgung von dem elektrischen Verbraucher eingesetzt werden können. Die Lösung ist kompakt, leicht, und witterungsbeständig sowie einfach transportierbar.This makes it possible for motor vehicles that are especially V2G-capable (Vehicle to Grid) can be used with the adapter to supply the electrical consumer. The solution is compact, light, and weatherproof and easy to transport.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Steckerschnittstelle zum Einstecken eines Steckers nach einer der Stecker-Typen A bis F ausgebildet. Insbesondere kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steckerschnittstelle als sogenannte Schuko-Steckerschnittstelle ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment, the connector interface is designed for plugging in a connector according to one of the connector types A to F. In particular, it can be provided, for example, that the plug interface is designed as a so-called Schuko plug interface.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Versorgungskabel zum Kontaktieren mit dem elektrischen Energiespeicher des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels der CCS-Methode ausgebildet ist.It is also advantageous if the supply cable is designed to make contact with the electrical energy store of the at least partially electrically operated motor vehicle using the CCS method.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Stromversorgungsvorrichtung eine Überstromschutzeinrichtung auf.In a further advantageous embodiment, the power supply device has an overcurrent protection device.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Stromversorgungsvorrichtung eine Entladeschutzeinrichtung für den elektrischen Energiespeicher aufweist.Furthermore, it has proven to be advantageous if the power supply device has a discharge protection device for the electrical energy store.

Ein Weiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher mittels einer Stromversorgungsvorrichtung, bei welchem mittels eines Versorgungskabels der Stromversorgungsvorrichtung ein elektrischer Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs kontaktiert ist, wobei das Versorgungskabel zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers ausgebildet ist, und mittels einer Schnittstelle der Stromversorgungsvorrichtung der elektrische Verbraucher kontaktiert wird.Another aspect of the invention relates to a method for providing electrical energy for at least one electrical consumer by means of a power supply device, in which an electrical energy store of an at least partially electrically operated motor vehicle is contacted by means of a supply cable of the power supply device, the supply cable for bidirectional charging of the electrical energy store is formed, and the electrical consumer is contacted by means of an interface of the power supply device.

Es ist dabei vorgesehen, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle zum Einstecken eines Versorgungssteckers des elektrischen Verbrauchers ausgebildet ist und mittels eines Gleichspannungs-Wechelspannungsumrichters der Stromversorgungsvorrichtung eine Gleichspannung des elektrischen Energiespeichers in eine Wechselspannung für den elektrischen Verbrauch umgerichtet wird und elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher über die Stromversorgungsvorrichtung zum elektrischen Verbraucher übertragen wird.It is provided that the interface is designed as a plug interface for plugging in a supply plug of the electrical consumer and a DC voltage of the electrical energy store is converted into an AC voltage for electrical consumption by means of a DC / AC voltage converter of the power supply device and electrical energy from the electrical energy store via the Power supply device is transmitted to the electrical consumer.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Stromversorgungsvorrichtung sind als vorteilshafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens anzusehen. Die Stromversorgungsvorrichtung weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglichen.Advantageous embodiments of the power supply device are to be regarded as advantageous embodiments of the method. For this purpose, the power supply device has objective features which enable the method to be carried out.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the single figure can be used not only in the specified combination, but also in other combinations or on their own, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Stromversorgungsvorrichtung.The single figure shows a schematic side view of an embodiment of a power supply device.

In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figure.

Die Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform einer Stromversorgungsvorrichtung 10. Die Stromversorgungsvorrichtung 10 ist zum Kontaktieren für zumindest einen elektrischen Verbraucher 12 ausgebildet. Die Stromversorgungsvorrichtung 10 weist zumindest ein Versorgungskabel 14 auf, welches zum Kontaktieren mit einem elektrischen Energiespeicher 16 eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 18 ausgebildet ist, wobei das Versorgungskabel 14 zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers 16 ausgebildet ist. Ferner weist die Stromversorgungsvorrichtung 10 eine Schnittstelle zum Kontaktieren mit dem elektrischen Verbraucher 12 auf.The figure shows a schematic side view of an embodiment of a power supply device 10 . The power supply device 10 is for contacting at least one electrical consumer 12th educated. The power supply device 10 has at least one supply cable 14th on, which is for contacting with an electrical energy store 16 an at least partially electrically operated motor vehicle 18th is formed, the supply cable 14th for bidirectional charging of the electrical energy store 16 is trained. Furthermore, the power supply device 10 an interface for contacting the electrical consumer 12th on.

Es ist dabei vorgesehen, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle 20 zum Einstecken eines Versorgungssteckers 22 des elektrischen Verbrauchers 12 ausgebildet ist und die Stromversorgungsvorrichtung 10 einen Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichter 24 aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Gleichspannung 26 des elektrischen Energiespeicher 16 in eine Wechselspannung 28 für den elektrischen Verbraucher 12 umzurichten.It is provided that the interface is used as a plug interface 20th for inserting a supply plug 22nd of the electrical consumer 12th is formed and the power supply device 10 a DC-AC converter 24 has, which is designed to provide a DC voltage 26th of electrical energy storage 16 into an alternating voltage 28 for the electrical consumer 12th to rearrange.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Stromversorgungsvorrichtung 10 insbesondere zwei Steckerschnittstellen 20 auf. Die Steckerschnittstellen 20 sind vorliegend insbesondere als sogenannter Schuko-Stecker beziehungsweise als Stecker-Typ F ausgebildet. Es ist möglich, dass die Steckerschnittstelle 20 zum Einstecken eines Steckers nach einer der Steckertypen A bis F ausgebildet ist.In the present exemplary embodiment, the power supply device 10 especially two connector interfaces 20th on. The connector interfaces 20th are presently designed in particular as a so-called Schuko plug or as a type F plug. It is possible that the connector interface 20th is designed for inserting a plug according to one of the plug types A to F.

Ferner ist insbesondere gezeigt, dass das Versorgungskabel 14 zum Kontaktieren mit dem elektrischen Energiespeicher 16 des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 18 mittels CCS-Methode ausgebildet ist. Hierzu weist das Versorgungskabel 14 vorliegend insbesondere einen CCS-Konnektor 30 auf.It is also shown in particular that the supply cable 14th for contacting the electrical energy store 16 of the at least partially electrically powered motor vehicle 18th is trained using the CCS method. For this purpose, the supply cable 14th in the present case in particular a CCS connector 30th on.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Stromversorgungsvorrichtung eine Überstromschutzeinrichtung 32 sowie eine Entladeschutzeinrichtung 34 aufweisen kann.Furthermore, it can be provided that the power supply device is an overcurrent protection device 32 as well as a discharge protection device 34 may have.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher 12 mittels der Stromversorgungsvorrichtung 10, bei welchem mittels des Versorgungskabels 14 der Stromversorgungsvorrichtung 10 der elektrische Energiespeicher 16 des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 18 kontaktiert ist, wobei das Versorgungskabel 14 zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers 16 ausgebildet ist, und mittels der Schnittstelle der Stromversorgungsvorrichtung 10 der elektrische Verbraucher 12 kontaktiert wird. Es ist dabei vorgesehen, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle 20 zum Einstecken des Versorgungssteckers 22 des elektrischen Verbrauchers 12 ausgebildet ist und mittels des Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichters 24 der Stromversorgungsvorrichtung 10 die Gleichspannung 26 des elektrischen Energiespeichers 16 in die Wechselspannung 28 für den elektrischen Verbraucher 12 umgerichtet wird und elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher 16 über die Stromversorgungsvorrichtung 10 zum elektrischen Verbraucher 12 übertragen wird.The invention also relates to a method for providing electrical energy for the electrical consumer 12th by means of the power supply device 10 , in which by means of the supply cable 14th the power supply device 10 the electrical energy storage 16 of the at least partially electrically powered motor vehicle 18th is contacted, the supply cable 14th for bidirectional charging of the electrical energy store 16 is formed, and by means of the interface of the power supply device 10 the electrical consumer 12th is contacted. It is provided that the interface is used as a plug interface 20th for inserting the supply plug 22nd of the electrical consumer 12th is formed and by means of the DC-AC voltage converter 24 the power supply device 10 the DC voltage 26th of electrical energy storage 16 into the alternating voltage 28 for the electrical consumer 12th is converted and electrical energy from the electrical energy store 16 via the power supply device 10 to the electrical consumer 12th is transmitted.

Insbesondere ist somit Vorrichtung 12 vorgeschlagen, welches mit dem zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug 18 kontaktierbar ist. Die Stromversorgungsvorrichtung 10 nutzt dabei den „Entladevorgang“ bei einem bidirektionalen-ladefähigen Kraftfahrzeug um die allgemeine Stromversorgung bei beispielsweise 230 Volt und 50 Herz für den elektrischen Verbraucher 12 zu ermöglichen.In particular, is thus a device 12th proposed which with the at least partially electrically powered motor vehicle 18th is contactable. The power supply device 10 uses the "discharging process" in a bidirectional, chargeable motor vehicle to provide the general power supply at, for example, 230 volts and 50 Hz for the electrical consumer 12th to enable.

Es ist somit eine Anschlussbox als Stromversorgungsvorrichtung 10 mit dem üblichen Ladekabel vorgesehen, welches mit dem Kraftfahrzeug 18 über den entsprechenden Ladeanschluss verbunden werden kann und die Anschlussbox mit einer Kommunikation 36 mit dem Kraftfahrzeug 18 analog wie bei einem Smartgrid übernimmt und das Kraftfahrzeug 18 veranlasst den elektrischen Energiespeicher 16, welcher insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet ist, über die Ladedose als Stromquelle für die Anschlussbox freizugeben. Hierzu kann in der Anschlussbox als Stromversorgungsvorrichtung 10 insbesondere auch ein Kommunikationsmodul zu Kommunikation 36 mit dem Kraftfahrzeug 18 über die ISO 15118 der Lade-Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug 18 und der Stromversorgungsvorrichtung 10 vorgesehen sein. Damit kann die Stromversorgungsvorrichtung 10 über das Kommunikationsmodul mit dem Kraftfahrzeug 18 kommunizieren und so die Stromversorgung ermöglichen.It is thus a connection box as a power supply device 10 provided with the usual charging cable that comes with the motor vehicle 18th can be connected via the corresponding charging connection and the connection box with a communication 36 by motor vehicle 18th analogously to a smart grid and takes over the motor vehicle 18th initiates the electrical energy storage 16 , which is designed in particular as a high-voltage battery, to be released via the charging socket as a power source for the connection box. This can be done in the connection box as a power supply device 10 in particular also a communication module for communication 36 by motor vehicle 18th via ISO 15118 of charging communication between motor vehicles 18th and the power supply device 10 be provided. Thus, the power supply device 10 via the communication module with the motor vehicle 18th communicate and thus enable the power supply.

In der Anschlussbox ist wiederum der Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichter 24, welcher auch als DC/AC-Wandler bezeichnet werden kann, eingebaut, sodass die Stromversorgung aus dem Kraftfahrzeug 18 effizient über den DC-Anschluss der Ladebuchse erfolgen kann und die Gleichspannung 26 in Höhe der Bordspannung kann dann auf die übliche Netz-Wechselspannungen umgesetzt werden.The DC / AC converter is in turn in the connection box 24 , which can also be referred to as a DC / AC converter, installed, so that the power supply from the motor vehicle 18th can be done efficiently via the DC connection of the charging socket and the DC voltage 26th the amount of the on-board voltage can then be converted to the usual AC mains voltages.

Die Bordspannungen im Kraftfahrzeug 18 sind meist 400 Volt oder 800 Volt Gleichspannung 26 und die Netzspannung sind beispielsweise in Europa 220 bis 230 Volt bei 50 Hertz Wechselspannung oder in den Vereinigten Staaten bei 110 Volt. Hierzu weist die Anschlussbox dann jeweils genormte und zugelassene/standardisierte Steckdosen auf, welche auch länderspezifisch ausgebildet sein können oder für die jeweilige Spannungsart zugelassen sein können. Alternativ kann die Anschlussbox auch parallel mehrere unterschiedliche Steckdosen aufweisen, die dann auch parallel, beispielsweise mit gleicher und/oder unterschiedlicher Wechselspannung, betrieben werden können oder je nach Auslegung auch nur eine Steckdose aufweisen kann, wobei die anderen dekontaktiert werden wenn die Spannungsversorgung nicht dazu passt beziehungsweise zugelassen ist oder die Leistung ausgeschöpft ist.The on-board voltages in the motor vehicle 18th are mostly 400 volts or 800 volts DC 26th and the mains voltage is, for example, 220 to 230 volts at 50 Hertz AC in Europe or 110 volts in the United States. For this purpose, the connection box then has standardized and approved / standardized sockets, which can also be country-specific or approved for the respective type of voltage. Alternatively, the connection box can also have several different sockets in parallel, which can then also be operated in parallel, for example with the same and / or different AC voltage or, depending on the design, can also have only one socket, the others being disconnected if the power supply does not match or is approved or the service has been exhausted.

In einem ersten Ausführungsbeispiel weist diese Anschlussbox nur eine Steckdosenart auf und ist auch für den DC-AC-Wandler festgelegt. Somit ist die Anschlussbox dann Länder- beziehungsweise Normspezifisch ausgebildet. Es ist hierbei auch möglich, dass die Anschlussbox eine entsprechende Sicherheitsmechanismus aufweist, insbesondere die Überstromschutzeinrichtung 32, sodass nur die genormt maximalen Ströme und Leistungen über die enthaltenen Steckdosen abgerufen werden können, zum Beispiel 16 Ampere. Bei Überlast können dann entsprechende Sicherheitsvorrichtungen die Verbindung zu den Steckdosen der Anschlussbox auftrennen.In a first exemplary embodiment, this connection box has only one type of socket and is also defined for the DC-AC converter. The connection box is then designed to be country-specific or standard-specific. It is also possible here for the connection box to have a corresponding safety mechanism, in particular the overcurrent protection device 32 so that only the standardized maximum currents and powers can be called up via the included sockets, for example 16 amps. In the event of an overload, appropriate safety devices can then cut the connection to the sockets of the connection box.

Es kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass auch ein Dreiphasen AC-Wandler enthalten sein kann, der dann auch einen Dreiphasen-Starkstromanschluss, insbesondere einen sogenannten Drehstrom mit 400 Volt, ermöglicht.It can be provided in a further embodiment that a three-phase AC converter can also be included, which then also enables a three-phase high-voltage connection, in particular a so-called three-phase current with 400 volts.

Die Anschlussbox nutzt somit die Funktionen des bidirektionalen Ladens aus und übernimmt den Teil des Energieabnehmers aus dem Auto um eine „übliche“ Steckdose als Energiequelle für den elektrischen Verbraucher 12 nutzbar zu machen. Die Freigabe der zu entnehmenden Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 16 kann dabei entweder nach dem Anschließen eines entsprechenden Gerätes, beispielsweise mit oder ohne Leistungsmessung des jeweilig angeschlossenen Geräts, erfolgen oder auch einfach vorab generell über die maximal verfügbar beziehungsweise abrufbare Energiemenge der Anschlussbox aus dem elektrischen Energiespeicher 16.The connection box thus uses the functions of bidirectional charging and takes over the part of the energy consumer from the car around a "normal" socket as an energy source for the electrical consumer 12th to make usable. The Release of the energy to be drawn from the electrical energy store 16 can be done either after connecting a corresponding device, for example with or without power measurement of the respective connected device, or simply in advance using the maximum amount of energy available or retrievable from the connection box from the electrical energy store 16 .

Wird dann bei der Versorgung der Anschlussbox die angefragte beziehungsweise bereitzustellende Energiemenge überschritten und der elektrische Energiespeicher 16 entsprechend entladen, so kann die Stromversorgung der Anschlussbox beispielsweise auch mit einer Warnmeldung nach einer vorher festgelegten Vorlaufzeit beziehungsweise Vorlaufenergiemenge, vom Kraftfahrzeug 18 eingestellt werden, damit der elektrische Energiespeicher 16 entsprechend dann immer noch genügen Energie für das Kraftfahrzeug 18 und eine Restfahrstrecke enthält. Dies kann insbesondere über die Entladeschutzeinrichtung 34 realisiert werden. Hierbei sind entsprechende interne Sicherheitsmaßnahmen gegeben, sodass auch der elektrische Energiespeicher 16 vor beispielsweise maximalen Stromstärken, Temperaturen, Widerständen oder Zellbalancing geschützt ist.If the requested or to be provided amount of energy is then exceeded when supplying the connection box, and the electrical energy storage 16 Discharged accordingly, the power supply of the connection box can, for example, also with a warning message after a predetermined lead time or lead energy amount, from the motor vehicle 18th be set so that the electrical energy storage 16 accordingly there is still enough energy for the motor vehicle 18th and contains a remaining distance. This can be done in particular via the discharge protection device 34 will be realized. Corresponding internal safety measures are in place here, so that the electrical energy storage device as well 16 is protected against, for example, maximum currents, temperatures, resistance or cell balancing.

Insgesamt zeigt die Erfindung einen Stromversorgungsadapter für Vehicel-to-Grid Fahrzeuge auf Basis des CCS-StandardsOverall, the invention shows a power supply adapter for vehicle-to-grid vehicles based on the CCS standard

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
StromversorgungsvorrichtungPower supply device
1212
Elektrischer VerbraucherElectrical consumer
1414th
VersorgungskabelSupply cable
1616
Elektrischer EnergiespeicherElectrical energy storage
1818th
KraftfahrzeugMotor vehicle
2020th
SteckerschnittstelleConnector interface
2222nd
VersorgungsteckerSupply connector
2424
Gleichspannungs-WechselspannungsumrichterDC-AC converter
2626th
GleichspannungDC voltage
2828
WechselspannungAC voltage
3030th
CCS-KonnektorCCS connector
3232
Überstrom SchutzeinrichtungOvercurrent protection device
3434
EntladeschutzeinrichtungDischarge protection device
3636
Kommunikationcommunication

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018217295 A1 [0004]DE 102018217295 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • ISO 15118 [0010]ISO 15118 [0010]

Claims (6)

Stromversorgungsvorrichtung (10) für zumindest einen elektrischen Verbraucher (12), mit zumindest einem Versorgungskabel (14), welches zum Kontaktieren mit einem elektrischen Energiespeicher (16) eines zumindest teilweise elektrischen betriebenen Kraftfahrzeugs (18) ausgebildet ist, wobei das Versorgungskabel (14) zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers (16) ausgebildet ist, und mit einer Schnittstelle zum Kontaktieren mit dem elektrischen Verbraucher (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle (20) zum Einstecken eines Versorgungssteckers (22) des elektrischen Verbrauchers(12) ausgebildet ist und die Stromversorgungsvorrichtung (10) einen Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichter (24) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Gleichspannung (26) des elektrischen Energiespeichers (16) in eine Wechselspannung (28) für den elektrischen Verbraucher (12) umzurichten.Power supply device (10) for at least one electrical load (12), with at least one supply cable (14), which is designed to contact an electrical energy store (16) of an at least partially electrically operated motor vehicle (18), the supply cable (14) for bidirectional charging of the electrical energy store (16) is formed, and with an interface for contacting the electrical consumer (12), characterized in that the interface is designed as a plug interface (20) for plugging in a supply plug (22) of the electrical consumer (12) and the power supply device (10) has a DC / AC voltage converter (24) which is designed to convert a DC voltage (26) of the electrical energy store (16) into an AC voltage (28) for the electrical consumer (12). Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerschnittstelle (20) zum Einstecken eines Versorgungssteckers (22) nach einer der Stecker-Typen A bis F ausgebildet ist.Power supply device (10) according to Claim 1 , characterized in that the connector interface (20) is designed for plugging in a supply connector (22) according to one of the connector types A to F. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungskabel (14) zum Kontaktieren mit dem elektrischen Energiespeicher (16) des zumindest teilweise elektrische betriebene Kraftfahrzeugs (18) mittels der CCS-Methode ausgebildet ist.Power supply device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the supply cable (14) is designed to make contact with the electrical energy store (16) of the at least partially electrically powered motor vehicle (18) by means of the CCS method. Stromversorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsvorrichtung (10) eine Überstromschutzeinrichtung (32) aufweist.Power supply device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply device (10) has an overcurrent protection device (32). Stromversorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsvorrichtung (10) eine Entladeschutzeinrichtung (34) für den elektrischen Energiespeicher (16) aufweist.Power supply device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply device (10) has a discharge protection device (34) for the electrical energy store (16). Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie für zumindest einen elektrischen Verbraucher (12) mittels einer Stromversorgungsvorrichtung (10), bei welchem mittels eines Versorgungskabels (14) der Stromversorgungsvorrichtung (10) ein elektrischer Energiespeicher (16) eines zumindest teilweise elektrischen betriebenen Kraftfahrzeugs (18) kontaktiert ist, wobei das Versorgungskabel (14) zum bidirektionalen Laden des elektrischen Energiespeichers (16) ausgebildet ist, und mittels einer Schnittstelle der Stromversorgungsvorrichtung (10) der elektrische Verbraucher (12) kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als Steckerschnittstelle (20) zum Einstecken eines Versorgungssteckers (22) des elektrischen Verbrauchers (12) ausgebildet ist und mittels eines Gleichspannungs-Wechselspannungsumrichters (24) der Stromversorgungsvorrichtung (10) eine Gleichspannung (26) des elektrischen Energiespeichers (16) in eine Wechselspannung (28) für den elektrischen Verbraucher (12) umgerichtet wird und elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher (16) über die Stromversorgungsvorrichtung (10) zum elektrischen Verbraucher (12) übertragen wird.Method for providing electrical energy for at least one electrical consumer (12) by means of a power supply device (10), in which an electrical energy store (16) of an at least partially electrically operated motor vehicle (18) makes contact with the power supply device (10) by means of a supply cable (14) is, wherein the supply cable (14) is designed for bidirectional charging of the electrical energy store (16), and the electrical consumer (12) is contacted by means of an interface of the power supply device (10), characterized in that the interface as a plug interface (20) to Insertion of a supply plug (22) of the electrical consumer (12) is formed and a direct voltage (26) of the electrical energy storage device (16) is converted into an alternating voltage (28) for the electrical consumer by means of a DC / AC voltage converter (24) of the power supply device (10) (12) is converted and electrical energy is transmitted from the electrical energy store (16) via the power supply device (10) to the electrical consumer (12).
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Cited By (4)

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DE102021105585A1 (en) 2021-03-09 2022-09-15 Audi Aktiengesellschaft External power adapter for bi-directional chargeable electric vehicles
DE102021125345A1 (en) 2021-09-30 2023-03-30 Ford Global Technologies Llc Coupling device for an electric vehicle
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