DE102010063790A1 - Charging station for e.g. charging energy storage of electric vehicle, has communication interface communicating charging parameter and/or monitoring parameter, where station produces and changes parameter based on preset requirements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ladestation, eine Adaptervorrichtung und ein Ladesystem.The invention relates to a charging station, an adapter device and a charging system.
Aufgrund einer geringen CO2-Emmission nimmt das Interesse an batteriebetriebenen Fahrzeugen, insbesondere an Fahrzeugen mit Hybridantrieb, sehr stark zu. Eine weitere Verbreitung und Akzeptanz von Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen kann unter anderem dadurch unterstützt werden, dass ausreichend Lademöglichkeiten für die Elektro- und/oder Hybridfahrzeuge zur Verfügung stehen. Hierbei sollte jedoch auch sichergestellt sein, dass das Laden eines Energiespeichers des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs für einen Nichtfachmann ausreichend sicher erfolgen kann.Due to low CO2 emissions, interest in battery-powered vehicles, especially hybrid-powered vehicles, is growing rapidly. Further spread and acceptance of electric and / or hybrid vehicles can be supported inter alia by the fact that sufficient charging options for the electric and / or hybrid vehicles are available. In this case, however, it should also be ensured that the charging of an energy store of the electric and / or hybrid vehicle can be carried out sufficiently reliably for a non-specialist.
Die Aufgaben, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Ladestation, eine Adaptervorrichtung sowie ein Ladesystem zu schaffen, die ein zuverlässiges Laden eines Energiespeichers eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs ermöglichen.The objects on which the invention is based is to provide a charging station, an adapter device and a charging system, which enable a reliable charging of an energy store of an electric and / or hybrid vehicle.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Ladestation für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, die einen Energieversorgungseingang, einen Lastausgang und eine Kommunikationsschnittstelle umfasst. Über die Kommunikationsschnittsteile kann zumindest ein Ladeparameter und/oder zumindest ein Überwachungsparameter kommuniziert werden. Die Ladestation ist ausgebildet, abhängig von vorgegebenen Testanforderungen den zumindest einen Ladeparameter und/oder Überwachungsparameter zu erzeugen und/oder zu ändern.According to a first aspect, the invention is characterized by a charging station for an electric and / or hybrid vehicle, which comprises a power supply input, a load output and a communication interface. At least one charging parameter and / or at least one monitoring parameter can be communicated via the communication interface parts. The charging station is designed to generate and / or to change the at least one charging parameter and / or monitoring parameter depending on predetermined test requirements.
Die Ladestation kann zum Laden eines Energiespeichers eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs genutzt werden. Des Weiteren kann die Ladestation genutzt werden, zu testen und/oder zu prüfen, ob eine Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs vorgegebene Anforderungen erfüllt, beispielsweise in Bezug auf gesetzliche Vorschriften und/oder Normen. Die Testanforderungen können beispielsweise auf Basis der gesetzlichen Vorschriften und/oder Normen vorgegeben werden. Die Ladestation ermöglicht verschieden Fahrzeugladeschnittstellen von Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen zu testen und/oder zu prüfen. Die Fahrzeugladeschnittstellen können beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Standards verschieden ausgebildet sein. Das Erzeugen und/oder Ändern der jeweiligen Ladeparameter und/oder der jeweiligen Überwachungsparameter ermöglicht die Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs für verschiedene Betriebsbereiche zu testen. Es können Betriebsbereiche der Fahrzeugladeschnittstelle getestet und/oder geprüft werden, bei denen vorgegebene Sicherheitsfunktionen des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs eine oder mehrere vorgegebene Reaktionen auslösen können. Ein Auswerten der jeweiligen Reaktion des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs ermöglicht, zu beurteilen, ob die Ladestation die vorgegebenen Anforderungen erfüllt.The charging station can be used to charge an energy storage of an electric and / or hybrid vehicle. Furthermore, the charging station can be used to test and / or to check whether a vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle meets predetermined requirements, for example, in relation to statutory regulations and / or standards. The test requirements can be specified, for example, on the basis of legal regulations and / or standards. The charging station enables various vehicle charging interfaces of electric and / or hybrid vehicles to be tested and / or tested. The vehicle charging interfaces may be different, for example due to different standards. Generating and / or changing the respective charging parameters and / or the respective monitoring parameters makes it possible to test the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle for different operating ranges. Operating areas of the vehicle charging interface can be tested and / or tested, in which given safety functions of the electric and / or hybrid vehicle can trigger one or more predetermined reactions. An evaluation of the respective reaction of the electric and / or hybrid vehicle makes it possible to judge whether the charging station meets the specified requirements.
Das Testen und/oder Prüfen der Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs kann sehr einfach erfolgen, beispielsweise ohne Kenntnis einer genauen Ausbildung der Ladestation und/oder einer händischen Manipulation der Ladestation. Dies ermöglicht, die Kosten zu reduzieren, und kann einen Beitrag leisten, ein zuverlässiges und sicheres Laden des Energiespeichers des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs zu ermöglichen.The testing and / or testing of the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle can be very simple, for example, without knowledge of a precise design of the charging station and / or a manual manipulation of the charging station. This makes it possible to reduce costs and can contribute to enabling a reliable and safe charging of the energy storage of the electric and / or hybrid vehicle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ladestation ein Pilotsignalmodul auf, das ausgebildet ist, ein Pilotsignal abhängig von den Testanforderungen mit einer vorgegebenen Frequenz, einem vorgegebenen Tastverhältnis und einem vorgegebenen Spannungspegel bezogen auf eine Schutzleiterspannung zu erzeugen und an einem ersten Anschluss der Kommunikationsschnittstelle zu signalisieren. Das Pilotsignal kann genutzt werden, der Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs einen maximal zulässigen Wechselspannungsladestrom oder Gleichspannungsladestrom der Ladestation zu kommunizieren. Es kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs ausgebildet ist, den Spannungspegel des Pilotsignals abhängig von einem Betriebszustand des Energiespeichers des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs zu verändern, beispielsweise durch eine Anpassung eines fahrzeugseitigen Eingangswiderstandes für das Pilotsignal. Das Pilotsignalmodul kann ausgebildet sein, verschiedene Pilotsignale mit jeweils verschiedenen Frequenzen, Tastverhältnissen und Spannungspegel zu erzeugen und somit der Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs verschiedene maximal zulässige Wechselspannungsladeströme oder Gleichspannungsladeströme zu signalisieren. Dies ermöglicht zu testen und/oder zu prüfen, ob die Fahrzeugladeschnittstelle des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs das Pilotsignal korrekt auswertet.In an advantageous embodiment, the charging station has a pilot signal module, which is designed to generate a pilot signal depending on the test requirements with a predetermined frequency, a predetermined duty cycle and a predetermined voltage level based on a protective conductor voltage and to signal at a first terminal of the communication interface. The pilot signal can be used to communicate the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle with a maximum permissible AC charging current or DC charging current of the charging station. It can be provided that the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle is designed to change the voltage level of the pilot signal as a function of an operating state of the energy store of the electric and / or hybrid vehicle, for example by adapting a vehicle-side input resistance for the pilot signal. The pilot signal module can be designed to generate different pilot signals, each with different frequencies, duty cycles and voltage levels, and thus to signal the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle various maximum permissible AC charging currents or DC charging currents. This makes it possible to test and / or to check whether the vehicle charging interface of the electric and / or hybrid vehicle correctly evaluates the pilot signal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ladestation eine Schaltungseinheit, die einen ersten, zweiten, dritten und vierten Anschlussknoten aufweist und ausgebildet ist, ein erstes Widerstandsnetzwerk, wenn es elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschlussknoten gekoppelt ist, auszuwerten und abhängig von dem Auswerteergebnis und/oder den Testanforderungen ein zweites Widerstandsnetzwerk zwischen dem dritten und vierten Anschlussknoten einzustellen. Moderne Fahrzeugladestecker können ein vorgegebenes Widerstandsnetzwerk aufweisen. Die Schaltungseinheit ermöglicht, wenn der Fahrzeugladestecker geeignet elektrisch gekoppelt ist mit der Ladestation, dieses Widerstandsnetzwerk des Fahrzeugladesteckers auszuwerten und das zweite Widerstandsnetzwerk abhängig von dem Auswerteergebnis und/oder den Testanforderungen einzustellen. Durch die geeignete elektrische Kopplung des Fahrzeugladesteckers mit der Ladestation kann das zweite Widerstandsnetzwerk das erste Widerstandsnetzwerk derart ersetzen, dass die Fahrzeugladeschnittstelle das zweite Widerstandsnetzwerk als ein zu dem Fahrzeugladestecker zugehöriges Widerstandsnetzwerk erkennt. Vorteilhafterweise kann, beispielsweise durch ein vorgegebenes Variieren von Widerstandswerten des zweiten Widerstandsnetzwerkes, getestet werden, ob die Fahrzeugladeschnittstelle fehlerfrei funktioniert. Das Widerstandsnetzwerk des Fahrzeugladesteckers kann einen Schalter aufweisen. Ein Schließen des Schalters kann als eine vorgegebene Widerstandsänderung ausgewertet werden.In a further advantageous embodiment, the charging station comprises a circuit unit which has a first, second, third and fourth connection node and is designed to evaluate a first resistance network when it is electrically coupled to the first and second connection nodes and depending on the evaluation result and / or the test requirements a second Resistance network between the third and fourth connection node set. Modern vehicle charging connectors may have a predetermined resistance network. The circuit unit allows, when the vehicle charging connector is suitably electrically coupled to the charging station, to evaluate this resistor network of the vehicle charging connector and to set the second resistor network depending on the evaluation result and / or the test requirements. Through the appropriate electrical coupling of the vehicle charging plug to the charging station, the second resistor network may replace the first resistor network such that the vehicle charging interface recognizes the second resistor network as a resistor network associated with the vehicle charging plug. Advantageously, it can be tested, for example by a predetermined variation of resistance values of the second resistor network, whether the vehicle charging interface is working without errors. The resistor network of the vehicle charging connector may include a switch. Closing of the switch can be evaluated as a predetermined resistance change.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Anschlussknoten der Schaltungseinheit mit einem zweiten Anschluss der Kommunikationsschnittstelle, der zweite Anschlussknoten der Schaltungseinheit mit dem dritten Anschluss der Kommunikationsschnittstelle, der vierte Anschlussknoten der Anschlusseinheit mit einem vierten Anschluss der Kommunikationsschnittstelle und der dritte Anschlussknoten mit einem Schutzleiter elektrisch gekoppelt. Dies ermöglicht die geeignete Kopplung des Fahrzeugladesteckers mit der Ladestation.In a further advantageous refinement, the first connection node of the circuit unit is electrically coupled to a second connection of the communication interface, the second connection node of the circuit unit to the third connection of the communication interface, the fourth connection node of the connection unit to a fourth connection of the communication interface and the third connection node to a protective conductor , This allows the appropriate coupling of the vehicle charging plug with the charging station.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ladestation eine Schaltereinheit auf, die ausgebildet und angeordnet ist, den Energieversorgungseingang und den Lastausgang zumindest teilweise elektrisch zu entkoppeln und/oder zu koppeln. Die Schaltereinheit ermöglicht vorteilhafterweise während des Ladens des Energiespeichers des Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs einen Stromfluss in einem oder mehreren Leitern vorgegeben zu unterbrechen.In a further advantageous embodiment, the charging station has a switch unit, which is designed and arranged to at least partially electrically decouple and / or couple the power supply input and the load output. The switch unit advantageously makes it possible to interrupt a current flow in one or more conductors during charging of the energy store of the electric and / or hybrid vehicle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ladestation einen Transformator, der angeordnet und ausgebildet ist, eine vorgegebene erste Leiterspannung eines jeweiligen Phasenleiters in eine zweite vorgegebene zweite Leiterspannung zu wandeln. Dies ermöglicht vorteilhafterweise ein Laden an verschiedenen Stromnetzen nachzubilden und so beispielsweise eine Spannungskompatibilität der Fahrzeugladeschnittstelle zu testen. Beispielsweise ist es möglich, die Ladestation an ein Energieversorgungsnetz mit 230 V anzuschließen und ausgangsseitig eine Leiterspannung von zirka 120 V auszugeben.In a further advantageous embodiment, the charging station comprises a transformer, which is arranged and configured to convert a predetermined first conductor voltage of a respective phase conductor into a second predetermined second conductor voltage. This advantageously makes it possible to simulate charging on different power grids and thus to test, for example, a voltage compatibility of the vehicle charging interface. For example, it is possible to connect the charging station to a power supply network with 230 V and to output a conductor voltage of approximately 120 V on the output side.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Transformator derart ausgebildet, dass ein Wandlungsverhältnis des Transformators vorgegeben werden kann.In a further advantageous embodiment, the transformer is designed such that a conversion ratio of the transformer can be specified.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ladestation eine Strommesseinheit auf, die ausgebildet und angeordnet ist, einen jeweiligen Strom eines oder mehrerer Leiter und/oder von Signalen, die an den Anschlüssen der Kommunikationsschnittstelle anliegen können, zu erfassen. Dies ermöglicht, einen zeitlichen Verlauf des Stroms der Leiter und/oder der Signale, die an den Anschlüssen der Kommunikationsschnittstelle anliegen, beispielsweise den Strom des Pilotsignals und/oder eines Proximitysignals, zu erfassen.In a further advantageous embodiment, the charging station has a current measuring unit, which is designed and arranged to detect a respective current of one or more conductors and / or of signals which may be present at the terminals of the communication interface. This makes it possible to detect a time profile of the current of the conductors and / or of the signals applied to the connections of the communication interface, for example the current of the pilot signal and / or of a proximity signal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ladestation eine Spannungsmesseinheit auf, die ausgebildet und angeordnet ist, jeweils eine Spannung des einen oder der mehreren Leiter und/oder von den Signalen, die an den Anschlüssen der Kommunikationsschnittstelle anliegen können, zu erfassen. Dies ermöglicht einen zeitlichen Verlauf der Spannung der Leiter und/oder beispielsweise des Pilotsignals und/oder des Proximitysignals zu erfassen.In a further advantageous embodiment, the charging station has a voltage measuring unit which is designed and arranged to detect in each case a voltage of the one or more conductors and / or of the signals which may be present at the terminals of the communication interface. This makes it possible to detect a time profile of the voltage of the conductors and / or, for example, of the pilot signal and / or of the proximity signal.
In einer weiteren. vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ladestation in einem Gehäuse angeordnet. Dies kann einen Beitrag leisten, eine Bedienung der Ladestation zu vereinfachen.In another. advantageous embodiment, the charging station is arranged in a housing. This can make a contribution to simplify operation of the charging station.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Adaptervorrichtung für eine Ladestation, insbesondere die Ladestation gemäß dem ersten Aspekt. Die Adaptervorrichtung umfasst ein Leistungssteckerelement mit mehreren Leistungsanschlüssen, ein Signalsteckerelement mit mehreren Signalanschlüssen und ein Fahrzeugladesteckerelement. Das Fahrzeugladesteckerelement
Gemäß einem dritten Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch ein Ladesystem aus, das eine Ladestation gemäß dem ersten Aspekt und eine Adaptervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt aufweist. Das Leistungssteckerelement der Adaptervorrichtung ist vorgegeben elektrisch gekoppelt mit dem Lastausgang der Ladestation und das Signalsteckerelement der Adaptervorrichtung ist vorgegeben elektrisch gekoppelt mit der Kommunikationsschnittstelle der Ladestation.According to a third aspect, the invention is characterized by a charging system having a charging station according to the first aspect and an adapter device according to the second aspect. The power plug element of the adapter device is predetermined electrically coupled to the load output of the charging station and the signal plug element of the adapter device is predetermined electrically coupled to the communication interface of the charging station.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings.
Es zeigt:It shows:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Das Ladesystem
Die Ladestation
Die Ladestation
Die Ladestation
Die Ladestation
Ferner kann die Ladestation
Die Ladestation
Die Ladestation
Die Ladestation
Ferner kann die Ladestation
Die Ladestation
Des Weiteren kann die Ladestation
Die Ladestation
Die Ladestation
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ladesystemcharging system
- 1010
- Ladestationcharging station
- 1212
- EnergieversorgungseingangPower supply input
- 1414
- Lastausgangload output
- 1616
- Leistungspfadpower path
- 1818
- Sicherungseinheitbackup unit
- 2020
- Transformatortransformer
- 2222
- Schaltereinheitswitch unit
- 2424
- KommunikationsschnittstelleCommunication Interface
- 24_124_1
- erster Anschluss der Kommunikationsschnittstellefirst connection of the communication interface
- 24_224_2
- zweiter Anschluss der Kommunikationsschnittstellesecond connection of the communication interface
- 24_324_3
- dritter Anschluss der Kommunikationsschnittstellethird connection of the communication interface
- 24_424_4
- vierter Anschluss der Kommunikationsschnittstellefourth connection of the communication interface
- 2525
- PilotsignalmodulPilot signal module
- 2626
- Schaltungseinheitcircuit unit
- 26_126_1
- erster Anschlussknoten der Schaltungseinheitfirst connection node of the circuit unit
- 26_226_2
- zweiter Anschlussknoten der Schaltungseinheitsecond connection node of the circuit unit
- 26_326_3
- dritter Anschlussknoten der Schaltungseinheitthird connection node of the circuit unit
- 26_426_4
- vierter Anschlussknoten der Schaltungseinheitfourth connection node of the circuit unit
- 28a28a
- erste Strommesseinheitfirst current measuring unit
- 28b28b
- zweite Strommesseinheitsecond current measuring unit
- 28c28c
- dritte Strommesseinheitthird current measuring unit
- 30a30a
- erste Spannungsmesseinheitfirst voltage measuring unit
- 30b30b
- zweite Spannungsmesseinheitsecond voltage measuring unit
- 30c30c
- dritte Spannungsmesseinheitthird voltage measuring unit
- 100100
- Adaptervorrichtungadapter device
- 110110
- LeistungssteckerelementPower connector element
- 120120
- SignalsteckerelementSignal connector element
- 130130
- FahrzeugladesteckerelementVehicle charging connector element
- L1L1
- erster Phasenleiterfirst phase conductor
- L2L2
- zweiter Phasenleitersecond phase conductor
- L3L3
- dritter Phasenleiterthird phase conductor
- NN
- Neutralleiterneutral
- PEPE
- Schutzleiterprotective conductor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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