DE102010031177A1 - Ladesäule zum Laden einer Fahrzeugbatterie - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Ladesäule (1) zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs mit einem Netzanschluss (2), einem Ladeabgang (3) und mit zwischen dem Netzanschluss (2) und dem Ladeabgang (3) geschalteten elektrischen und elektromechanischen Komponenten (4) vorgeschlagen. Außerdem we(6), eine elektronischen Steuereinheit (5) und eine Bediener-Schnittstelle (7) mit einer Anzeigeeinrichtung und einer Tastatur auf, wobei die Bediener-Schnittstelle (7) direkt mit der elektronischen Steuereinheit (5) verbunden ist. Somit können von der elektronischen Steuereinheit (5) an die Bediener-Schnittstelle (7) geleitete Zustandsinformationen angezeigt werden und andererseits an der Bediener-Schnittstelle (7) eingegebene Steuerinformationen direkt in der elektronischen Steuereinheit (5) empfangen und weiterverarbeitet werden.

Description

  • 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 einer 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-Schnittstelle in der Norm IEC1851 definiert ist. Als elektronische Steuereinheit ist eine so genannte Pilotbox in der Ladesäule angeordnet, die autonom oder gesteuert durch ein übergeordnetes System arbeitet. Die Funktionalität der Ladesäulen ist aber darüber hinaus nicht definiert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ladesäule 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 einer 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 anzuzeigen und eine an der Bediener-Schnittstelle eingegebene Steuerinformation 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 kurze Reaktionszeiten, da die Tastaturinformationen nicht erst von einer zentralen Steuerung ausgewertet werden müssen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.
  • Ist die elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 2 über einen Steuerbus mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden, so ermöglicht dies die Funktion der Ladesäule 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 Steuereinheiten den jeweiligen Ladestrom in den Ladesäulen 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 gemäß 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 befindliches 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 Ladestrombelastung 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-/Spannungsmess-Sensorik vorgesehen ist, deren Ausgangssignale an die elektronische Steuereinheit zur Realisierung eines Überlastschutzes 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 Sollwertvorgabe für den maximalen Laststrom eingestellt werden kann. Außerdem bietet die Strom-/Spannungsmess-Sensorik die Möglichkeit, 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 Stromnetzbelastung 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 Elektrofahrzeugs anhand eines Blockdiagramms dargestellt. Die Ladesäule 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 geschaltet. Die Ladesäule 1 umfasst eine elektronische Steuereinheit 5, die mit den elektrischen und elektromechanischen Komponenten 4 in Verbindung steht. Außerdem ist die elektronische 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 Ladestromes 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-Schnittstelle 7 ist direkt mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden, um von der elektronischen Steuereinheit 5 an die Bediener-Schnittstelle 7 geleitete Zustandsinformationen anzuzeigen oder an der Bediener-Schnittstelle 7 über die Tastatur 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 Ladestromdauer 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 Steuereinheiten 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 Erfassung des Raumklimas im Innenraum der Ladesäule 1 auf. Mit der elektronischen Steuereinheit 5 lässt sich beispielsweise abhängig von der durch die Sensoren 9 erfassten Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit nicht nur ein im Innenraum der Ladesäule 1 befindliches Wärme- bzw. Kühlaggregat 10, sondern auch die Höhe des Ladestroms steuern. Zum Beispiel könnte bei einer zu hohen Temperatur anstelle einer kompletten Abschaltung des Systems mit verminderter Ladeleistung geladen werden.
  • Im Strompfad des Ladestroms ist innerhalb der Ladesäule 1 eine Strom-/Spannungsmess-Sensorik 11 vorgesehen, deren Ausgangssignale an die elektronische Steuereinheit 5 zur Realisierung eines Überlastschutzes und/oder zur Energiezählung übertragen werden. Diese Ausführung ermöglicht die Überwachung, 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 abgeschaltet werden. Hierdurch lässt sich also eine integrierte Überlastsicherungsfunktion realisieren, deren Auslöseschwelle variabel an die Sollwertvorgabe für den maximalen Laststrom eingestellt werden kann. Außerdem bietet die Strom-/Spannungsmess-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 Netzstrombelastung und damit die Ausnutzung günstiger Ladestrom-Tarife ermöglicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm IEC1851 [0002]
    • Norm IEC61851 [0012]
    • Norm IEC61851 [0012]

Claims (6)

  1. Ladesäule (1) zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs, mit einem Netzanschluss (2), einem Ladeabgang (3), mit zwischen dem Netzanschluss (2) und dem Ladeabgang (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 Ladesäule (1) eine Bediener-Schnittstelle (7) mit einer Anzeigeeinrichtung 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 Zustandsinformationen 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 Erfassung des Raumklimas im Innenraum der Ladesäule (1) aufweist und durch die elektronische Steuereinheit (1) in Abhängigkeit 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 Ladevorgang abhängig von der Uhrzeit steuerbar ist.
  6. Ladesäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Ladestroms abhängig von der Uhrzeit variierbar ist.
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