KUSCHEL, Boris (Straße der Nationen 28, Chemnitz, 09111, DE)
GÖBEL, Steffen (Mühlenstr. 11, Niederwiesa, 09577, DE)
KUSCHEL, Boris (Straße der Nationen 28, Chemnitz, 09111, DE)
| Patentansprüche 1. Ladesäule (1) zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs , mit einem Netzanschluss (2), einem Ladeab- gang (3), mit zwischen dem Netzanschluss (2) und dem Ladeab¬ gang (3) geschalteten elektrischen und elektromechanischen Komponenten (4), über die der Ladestrom für die Fahrzeugbatterie zuführbar ist, mit einer Fahrzeug-Schnittstelle (6), über die die Höhe des Ladestroms für die Fahrzeugbatterie veränderbar ist und über die eine Kommunikationsverbindung zum Elektrofahrzeug mit der Fahrzeugbatterie herstellbar ist, die zur Übertragung eines elektrischen Datensignals dient, das für den Ladevorgang der Fahrzeugbatterie relevante Daten enthält, und mit einer elektronischen Steuereinheit (5) , die mit den elektrischen und elektromechanischen Komponenten (4) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade¬ säule (1) eine Bediener-Schnittstelle (7) mit einer Anzeige¬ einrichtung und einer Tastatur aufweist, wobei die Bediener- Schnittstelle (7) direkt mit der elektronischen Steuereinheit (5) verbunden ist, um von der elektronischen Steuereinheit (5) an die Bediener-Schnittstelle (7) geleitete Zustandsin¬ formationen anzuzeigen und eine an der Bediener-Schnittstelle (7) eingegebene Steuerinformationen direkt in der elektronischen Steuereinheit (5) zu empfangen und weiterzuverarbeiten, wobei die Steuerinformation den Ladevorgang betrifft. 2. Ladesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) über einen Steuerbus (8) mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden ist. 3. Ladesäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (5) Sensoren (9) zur Er¬ fassung des Raumklimas im Innenraum der Ladesäule (1) auf¬ weist und durch die elektronische Steuereinheit (1) in Abhän- gigkeit von der z.B. durch die Sensoren (9) erfassten Temperatur und/oder Feuchtigkeit nicht nur ein im Innenraum der Ladesäule (1) befindliches Wärme- bzw. Kühlaggregat (10), sondern auch die Höhe des Ladestroms steuerbar ist. 4. Ladesäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strompfad des Ladestroms innerhalb der Ladesäule (1) eine Strom-/Spannungsmess-Sensorik (11) vorgesehen ist, deren Ausgangssignale an die elektronische Steuereinheit (5) zur Realisierung eines Überlastschutzes und/oder zur Energiezählung übertragen werden. 5. Ladesäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Steuereinheit (5) eine Uhrzeitfunktion (13) integriert ist, über die der Lade¬ vorgang abhängig von der Uhrzeit steuerbar ist. 6. Ladesäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Ladestroms abhängig von der Uhrzeit variierbar ist . |
Ladesäule zum Laden einer Fahrzeugbatterie Die Erfindung betrifft eine Ladesäule zum Laden einer Fahrzeugbatterie, mit einem Netzanschluss , einem Ladeabgang, mit zwischen dem Netzanschluss und dem Ladeabgang geschalteten elektrischen und elektromechanischen Komponenten, über die der Ladestrom für die Fahrzeugbatterie zuführbar ist, mit ei- ner Fahrzeug-Schnittstelle, über die die Höhe des Ladestroms für die Fahrzeugbatterie veränderbar ist und über die eine Verbindung zum Fahrzeug mit der Fahrzeugbatterie herstellbar ist, die zur Übertragung eines elektrischen Datensignals dient, das für den Ladevorgang der Fahrzeugbatterie relevante Daten enthält, und mit einer elektronischen Steuereinheit, die mit den elektrischen und elektromechanischen Komponenten in Verbindung steht.
Derartige Ladesäulen zum Laden der Fahrzeugbatterien von Elektrofahrzeugen sind bekannt, wobei die Fahrzeug-Schnitt ¬ stelle in der Norm IEC1851 definiert ist. Als elektronische Steuereinheit ist eine so genannte Pilotbox in der Ladesäule angeordnet, die autonom oder gesteuert durch ein übergeordne ¬ tes System arbeitet. Die Funktionalität der Ladesäulen ist aber darüber hinaus nicht definiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ladesäu ¬ le der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass durch zusätzliche Funktionalität der Aufwand an Kosten und Platzbedarf bei gleichzeitiger Verbesserung der Bedienerfreundlichkeit reduziert wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dabei weist die Ladesäule eine Bediener-Schnittstelle mit ei- ner Anzeigeeinrichtung und einer Tastatur auf. Die Bediener- Schnittstelle ist direkt mit der elektronischen Steuereinheit verbunden, um von der elektronischen Steuereinheit an die Bediener-Schnittstelle geleitete Zustandsinformationen anzuzei- gen und eine an der Bediener-Schnittstelle eingegebene Steu ¬ erinformation direkt in der elektronischen Steuereinheit zu empfangen und weiterzuverarbeiten, wobei die Steuerinformation den Ladevorgang betrifft. Diese Lösung verringert nicht nur den Verdrahtungsaufwand, sondern sie ermöglicht auch kur ¬ ze Reaktionszeiten, da die Tastaturinformationen nicht erst von einer zentralen Steuerung ausgewertet werden müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran- Sprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.
Ist die elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 2 über ei ¬ nen Steuerbus mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden, so ermöglicht dies die Funktion der Ladesäule dezentral zu steuern und zu überwachen. Zum Beispiel erhält das überge ¬ ordnete Steuersystem Informationen über den Bedarf an Ladestrom und die momentane Ladestrombelastung von mehreren Ladesäulen und kann durch Zugriff auf die einzelnen elektronischen Steuereinheiten den jeweiligen Ladestrom in den Lade- säulen zum Zwecke einer Optimierung verändern. Außerdem kann eine zentrale Überwachung stattfinden, die wiederum z.B. bei Störungen das Lastmanagement optimal anpasst.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht, wenn ge- mäß Anspruch 3 die elektronische Steuereinheit Sensoren zur Erfassung des Raumklimas im Innenraum der Ladesäule aufweist und durch die elektronische Steuereinheit in Abhängigkeit von der z.B. durch die Sensoren erfassten Temperatur und/oder Feuchtigkeit nicht nur ein im Innenraum der Ladesäule befind- liches Wärme- bzw. Kühlaggregat, sondern auch die Höhe des Ladestroms steuerbar ist. Durch eine solche Anordnung lässt sich das Raumklima in der Ladesäule angepasst an die Lade ¬ strombelastung und äußere Umgebungsbedingungen regeln, damit ein Ausfall von Komponenten innerhalb der Ladesäule durch Temperaturüberlastung vermieden werden kann. Außerdem kann bei zu hoher Raumtemperatur im Innenraum der Ladesäule der Ladestrom entsprechend reduziert oder vollkommen abgeschaltet werden . Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 4 im Strompfad des Ladestroms innerhalb der Ladesäule eine Strom-/Span- nungsmess-Sensorik vorgesehen ist, deren Ausgangssignale an die elektronische Steuereinheit zur Realisierung eines Über ¬ lastschutzes und/oder zur Energiezählung übertragen werden. Eine solche Lösung ist sinnvoll, um zu überwachen, dass eine Fahrzeugbatterie nur mit dem vorgegebenen Ladestrom geladen wird. Ist dies nicht der Fall kann der Ladestrom z.B. durch eine elektronische Sicherung abgeschaltet werden. Hierdurch lässt sich also eine integrierte Überlastsicherungsfunktion realisieren, deren Auslöseschwelle variabel an die Sollwert ¬ vorgabe für den maximalen Laststrom eingestellt werden kann. Außerdem bietet die Strom-/Spannungsmess-Sensorik die Mög- lichkeit, eine Energiezählung vorzunehmen, so dass ein externer Energiezähler entfallen kann.
Ist in der elektronischen Steuereinheit gemäß Anspruch 5 eine Uhrzeitfunktion integriert, so ist hierüber der Ladevorgang abhängig von der Uhrzeit steuerbar. Auf diese Weise kann z.B. der Ladevorgang zeitlich auf eine vorgegebene Dauer oder ein bestimmtes Zeitintervall beschränkt werden.
Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 6 die Höhe des Ladestroms abhängig von der Uhrzeit variierbar ist. Dies ermöglicht die Höhe des Ladestroms an die Strom ¬ netzbelastung anzupassen und damit günstige Ladestrom-Tarife während geringer Stromnetzbelastung auszunutzen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist schematisch der Aufbau der erfindungsgemäßen Ladesäule 1 zum Laden der Fahrzeugbatterie eines Elek- trofahrzeugs anhand eines Blockdiagramms dargestellt. Die La ¬ desäule 1 weist einen Netzanschluss 2 zur Stromzuführung und einen Ladeabgang 3 gemäß der Norm IEC61851 auf, über den der Ladestrom der Fahrzeugbatterie zugeführt wird. Dazwischen sind elektrische und elektromechanische Komponenten 4 ge ¬ schaltet. Die Ladesäule 1 umfasst eine elektronische Steuer ¬ einheit 5, die mit den elektrischen und elektromechanischen Komponenten 4 in Verbindung steht. Außerdem ist die elektro- nische Steuereinheit 5 mit einer Fahrzeug-Schnittstelle 6 versehen, über die eine Verbindung zum Fahrzeug mit der Fahrzeugbatterie herstellbar ist. Diese Verbindung dient zur Übertragung eines elektrischen Datensignals, das für den Ladevorgang der Fahrzeugbatterie relevante Daten enthält. Die Fahrzeugschnittstelle 6 ist in der Norm IEC61851 definiert.
Von der elektronischen Steuereinheit 5 kann die Höhe des La ¬ destromes über die Fahrzeugschnittstelle 6 verändert werden. Die Ladesäule 1 ist außerdem mit einer Bediener-Schnittstelle 7 ausgestattet, die eine Anzeigeeinrichtung, z.B. ein Display, und eine Tastatur aufweist. Diese Bediener-Schnitt ¬ stelle 7 ist direkt mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden, um von der elektronischen Steuereinheit 5 an die Bediener-Schnittstelle 7 geleitete Zustandsinformationen an- zuzeigen oder an der Bediener-Schnittstelle 7 über die Tasta ¬ tur eingegebene Steuerinformationen direkt in der elektronischen Steuereinheit 5 zu empfangen und weiterzuverarbeiten . Dabei betreffen die Steuerinformationen u.a. den Ladevorgang, beispielsweise einen Ladestrom-Tarif, der an die Ladestrom- dauer gekoppelt ist, oder die Ladestromdauer selbst.
Diese Lösung verringert neben den Kosten den Platzbedarf und den Verdrahtungsaufwand und ermöglicht kurze Reaktionszeiten aufgrund der direkten Anbindung der Bediener-Schnittstelle 7 an die elektronische Steuereinheit 5.
Die elektronische Steuereinheit 5 kann über einen Steuerbus 8 mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden sein. Dies ermöglicht die Funktion der Ladesäule 1 dezentral zu steuern und zu überwachen. Zum Beispiel erhält das übergeordnete
Steuersystem Informationen über den Bedarf an Ladestrom und die momentane Ladestrombelastung von mehreren Ladesäulen und kann durch Zugriff auf die einzelnen elektronischen Steuer- einheiten den jeweiligen Ladestrom in den Ladesäulen, beispielsweise zum Zwecke einer Optimierung, verändern. Außerdem kann eine zentrale Überwachung stattfinden, um z.B. bei Störungen das Lastmanagement optimal anzupassen.
Die elektronische Steuereinheit 5 weist Sensoren 9 zur Erfas ¬ sung des Raumklimas im Innenraum der Ladesäule 1 auf. Mit der elektronischen Steuereinheit 5 lässt sich beispielsweise ab ¬ hängig von der durch die Sensoren 9 erfassten Temperatur und/ oder Luftfeuchtigkeit nicht nur ein im Innenraum der Ladesäu ¬ le 1 befindliches Wärme- bzw. Kühlaggregat 10, sondern auch die Höhe des Ladestroms steuern. Zum Beispiel könnte bei ei ¬ ner zu hohen Temperatur anstelle einer kompletten Abschaltung des Systems mit verminderter Ladeleistung geladen werden.
Im Strompfad des Ladestroms ist innerhalb der Ladesäule 1 ei ¬ ne Strom-/Spannungsmess-Sensorik 11 vorgesehen, deren Ausgangssignale an die elektronische Steuereinheit 5 zur Reali ¬ sierung eines Überlastschutzes und/oder zur Energiezählung übertragen werden. Diese Ausführung ermöglicht die Überwa ¬ chung, dass eine Fahrzeugbatterie nur mit dem vorgegebenen Ladestrom geladen wird. Ist dies nicht der Fall, kann der Ladestrom z.B. durch eine elektronische Sicherung 12 abgeschal ¬ tet werden. Hierdurch lässt sich also eine integrierte Über- lastsicherungsfunktion realisieren, deren Auslöseschwelle variabel an die Sollwertvorgabe für den maximalen Laststrom eingestellt werden kann. Außerdem bietet die Strom-/Span- nungsmess-Sensorik die Möglichkeit, eine Energiezählung vorzunehmen, so dass ein externer Energiezähler entfallen kann.
In der elektronischen Steuereinheit 5 ist außerdem eine Uhrzeitfunktion 13 integriert, über die der Ladevorgang abhängig von der Uhrzeit steuerbar ist. Zum Beispiel lässt sich auf diese Weise der Ladevorgang zeitlich auf eine vorgegebene Dauer oder ein bestimmtes Zeitintervall beschränken.
Außerdem kann die Höhe des Ladestroms abhängig von der Uhrzeit variiert werden, was eine Anpassung an die Netzstrombe- lastung und damit die Ausnutzung günstiger Ladestrom-Tarife ermöglicht .