DE102011010774A1 - Apparatus for providing electrical power for electrically operable vehicle, has actuator unit for switching protection switching element to monitoring switching position in which occurrence of fault current in connecting line is detected - Google Patents

Apparatus for providing electrical power for electrically operable vehicle, has actuator unit for switching protection switching element to monitoring switching position in which occurrence of fault current in connecting line is detected Download PDF

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Abstract

The apparatus has plug element (1) which is connected with energy storage of vehicle in connection position. A protection switching element (4) detects occurrence of a fault current in connecting line (2) in a monitoring switch position, and disconnects circuit in interruption switching position. An actuator unit (13) is assigned to switching element for switching the switching element to monitoring switching position. A detector unit (9) is assigned to insert (8) of plug element for detection of rest position of plug element, in which plug element is de-energized. An independent claim is included for method for providing electrical power for electrically operable vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge mit einem Steckelement, welches in einer Verbindungsstellung desselben mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden ist, mit einer das Steckelement und eine externe Versorgungsleitung verbindenden Anschlussleitung, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten Schutzschaltelement, wobei in einer Überwachungsschaltstellung des Schutzschaltelements das Auftreten eines Fehlerstromes in der Anschlussleitung detektierbar ist und wobei in einer Unterbrechungsschaltstellung des Schutzschaltelements die Anschlussleitung getrennt ist, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten weiteren Schaltelement, wobei in einer Einschaltstellung des weiteren Schaltelements an dem Steckelement eine Ladespannung anliegt und wobei in einer Ausschaltstellung des weiteren Schaltelements das Steckelement spannungsfrei ist, mit einem Einsetzelement, in welches das Steckelement in einer Ruhestellung desselben zumindest abschnittsweise gehalten ist, und mit einem Gehäuse, welches das Einsetzelement, die Anschlussleitung, das Schutzschaltelement und das weitere Schaltelement zumindest abschnittsweise umgibt und welches eine dem Einsetzelement zugeordnete Ausnehmung aufweist, durch die hindurch das Steckelement in das Einsetzelement einsetzbar ist.The invention relates to a device for providing electrical energy for electrically operable vehicles with a plug-in element, which is connected in a connecting position of the same with an energy storage of the vehicle, with a connection element connecting the plug element and an external supply line, with a connection line associated protective switching element, wherein a monitoring switching position of the protective switching element, the occurrence of a fault current in the connecting line is detected and wherein the connection line is disconnected in an interruption switching position of the protective switching element, with a connecting line associated further switching element, wherein in a closed position of the further switching element to the plug element, a charging voltage is applied and wherein in one Off position of the other switching element, the plug-in element is de-energized, with an insertion, in which the plug-in element in a Ruhestel ment of the same is at least partially held, and with a housing which at least partially surrounds the insert element, the connecting line, the protective switching element and the further switching element and which has a recess associated with the insertion, through which the plug element is inserted into the insertion.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer elektrische Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereitstellenden Ladestation mit einem Steckelement, welches in einer Verbindungsstellung desselben in ein Gegensteckelement des Fahrzeugs eingesetzt ist zum Laden einer Fahrzeugbatterie und welches in einer Ruhestellung desselben in einem Einsetzelement der Ladestation gehalten ist, mit einer das Steckelement und eine externe Versorgungsleitung verbindenden Anschlussleitung, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten Schutzschaltelement, welches in einer Überwachungsschaltstellung desselben einen Fehlerstrom in der Anschlussleitung detektiert und welches in einer Unterbrechungsschaltstellung die Anschlussleitung trennt, und mit einem der Anschlussleitung zugeordneten weiteren Schaltelement, wobei in einer Einschaltstellung des weiteren Schaltelements an dem Steckelement eine Ladespannung anliegt und wobei in einer Ausschaltstellung des weiteren Schaltelements das Steckelement spannungsfrei ist.The invention further relates to a method for operating a charging station that provides electrical energy for electrically operable vehicles with a plug element which is inserted in a connecting position thereof into a mating plug element of the vehicle for charging a vehicle battery and which is held in a rest position thereof in an insertion element of the charging station with a connecting line connecting the plug element and an external supply line, with a protective switching element associated with the connecting line, which detects a fault current in the connecting line in a monitoring switching position and which disconnects the connecting line in a disconnected switching position, and with a further switching element assigned to the connecting line, wherein a switch-on position of the further switching element is applied to the plug-in element, a charging voltage and wherein in an off position of the further switching element, the S Tension element is tension-free.

Bekannt sind Ladestationen zur Bereitstellung elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge, welche für die Installation in der heimischen Garage oder an einem Carport vorgesehen sind. Derartige Ladestationen sind typischerweise als wandmontierte Ladestationen ausgebildet. Sie besitzen mindestens ein Steckelement, welches über eine Anschlussleitung der Ladestation mit einer externen Versorgungsleitung verbunden ist. Das Steckelement ist typischerweise als ein externes, das heißt nicht in das Gehäuse der Ladestation integriertes Steckelement ausgebildet. Indem die Anschlussleitung abschnittsweise außerhalb des Gehäuses verläuft, kann die Ladestation direkt, das heißt ohne Verwendung eines externen Ladekabels, mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden werden. Zu diesem Zweck wird das Steckelement in ein Gegensteckelement des Fahrzeugs eingesetzt. Wird die Ladestation nicht verwendet, kann das Steckelement in ein in dem Gehäuse integrierten und durch eine Gehäuseausnehmung zugängliches Einsetzelement eingesteckt werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei Nichtverwendung der Ladestation elektrische Kontakte des Steckelements vor direktem Kontakt geschützt sind und das Steckelement von dem Gehäuse zumindest teilweise umgeben ist.Charging stations are known for providing electrical energy for electrically operable vehicles, which are intended for installation in the local garage or at a carport. Such charging stations are typically designed as wall-mounted charging stations. They have at least one plug-in element which is connected via a connecting line of the charging station with an external supply line. The plug element is typically formed as an external, that is not integrated into the housing of the charging station plug-in element. By the connecting line runs partially outside the housing, the charging station can be connected directly, that is without the use of an external charging cable, with an energy storage of the vehicle. For this purpose, the plug-in element is inserted into a mating plug-in element of the vehicle. If the charging station is not used, the plug-in element can be plugged into an insert element integrated in the housing and accessible through a housing recess. This ensures that when not using the charging station electrical contacts of the plug element are protected against direct contact and the plug-in element is at least partially surrounded by the housing.

Um in einem Fehlerfall die Stromzufuhr zu dem Steckelement zu unterbrechen, ist der Anschlussleitung ein Schutzschaltelement zugeordnet. Das Schutzschaltelement, welches insbesondere als ein FI-Schutzschalter oder als ein residual current device (RCD) ausgebildet sein kann, arbeitet üblicherweise als ein Differenzstrommesser und detektiert Fehlerströme, die beispielsweise über einen menschlichen Körper oder eine schadhafte Isolierung fließen und die Sicherheit der Ladestation beeinflussen. Zusätzlich ist der Anschlussleitung zwischen dem Schutzschaltelement und dem Steckelement ein weiteres Schaltelement zugeordnet. Das weitere Schaltelement, welches beispielsweise als ein Schutz ausgebildet ist, dient zum Ein- und Ausschalten der Ladespannung, das heißt zum Bestromen des Steckelements.In order to interrupt the power supply to the plug element in case of failure, the connection line is assigned a protective switching element. The protective switching element, which can be designed in particular as a residual current circuit breaker or as a residual current device (RCD), usually operates as a differential current meter and detects fault currents that flow, for example, over a human body or a faulty insulation and affect the safety of the charging station. In addition, the connecting line between the protective switching element and the plug element is assigned a further switching element. The further switching element, which is designed, for example, as a protection, serves for switching the charging voltage on and off, that is, for energizing the plug-in element.

Sofern von dem Schutzschaltelement ein Fehlerstrom detektiert wird, gelangt das Schutzschaltelement selbsttätig aus einer Überwachungsschaltstellung in eine Unterbrechungsschaltstellung, in der die Stromzufuhr zu dem Steckelement unterbrochen ist. Durch die Unterbrechung der Anschlussleitung ist das Steckelement spannungsfrei. Ein eventuell durchgeführter Ladevorgang wird abgebrochen und die Ladestation steht bis auf Weiteres Nutzern nicht zur Verfügung. Um die Ladestation nach einem Ausfall wieder in Betrieb zu nehmen, muss die Ladestation vor Ort überprüft und das Schutzschaltelement manuell in die Überwachungsschaltstellung zurückverbracht werden.If a fault current is detected by the protection switching element, the protection switching element automatically passes from a monitoring switching position into a disconnected switching position in which the power supply to the plug element is interrupted. Due to the interruption of the connecting cable, the plug element is de-energized. Any charging carried out will be aborted and the charging station will not be available until further notice. In order to put the charging station back into operation after a failure, the charging station must be checked on site and the protective switching element manually returned to the monitoring switching position.

Aufgabe der nachfolgenden Erfindung ist es, eine Ladestation derart weiterzubilden, dass eine automatisierte Wiederinbetriebnahme der Ladestation nach einem Fehlerfall möglich wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb der modifizierten Ladestation anzugeben.Object of the following invention is to develop a charging station such that an automated restart of the charging station is possible after an error. It is another object of the invention to provide a method for operating the modified charging station.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Schutzschaltelement eine Betätigungseinheit zugeordnet ist zur Verbringung des Schutzschaltelements in die Überwachungsschaltstellung, dass dem Einsetzelement eine Detektoreinheit zugeordnet ist zur Detektion der Ruhestellung des Steckelements, und dass eine datentechnisch mit der Detektoreinheit, mit der Betätigungseinheit und mit dem weiteren Schaltelement zusammenwirkende Steuereinheit vorgesehen ist. To solve the problem, the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the protective switching element is associated with an actuator for transferring the protection switching element in the monitoring switching position that the insertion element is assigned a detector unit for detecting the rest position of the plug element, and that a data technology with the detector unit, with the operating unit and cooperating with the further switching element control unit is provided.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die automatisierte Wiederinbetriebnahme der Ladestation nach einem durch das Schutzschaltelement detektierten Fehlerfall auf die vergleichsweise teure Wiederinbetriebnahme durch einen Servicetechniker verzichtet werden kann. Überdies kann die Ladestation vergleichsweise schnell wieder in Betrieb genommen werden, da die Anfahrtszeiten für den Servicetechniker entfallen.The particular advantage of the invention is that the automated re-commissioning of the charging station can be dispensed with after a detected by the protection switching element error case on the relatively expensive re-commissioning by a service technician. Moreover, the charging station can be put back into operation relatively quickly, since the travel times for the service technician are eliminated.

Grundsätzlich ist es nicht zulässig, ein Schutzschaltelement automatisiert, beispielsweise durch ein elektromagnetisches Betätigungselement, von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung zurückzuverbringen. Stattdessen sollen die durch das Schutzschaltelement überwachte Leitung von einem Fachmann geprüft und Gefahren beseitigt werden. Eine Ausnahme von diesem Grundsatz existiert für geschlossene technische Systeme, in denen aufgrund ihrer Abgeschlossenheit eine Gefährdung für das Leib und Leben von Menschen ausgeschlossen werden kann.In principle, it is not permissible to automatically return a protective switching element, for example by means of an electromagnetic actuating element, from the interruption switching position to the monitoring switching position. Instead, the monitored by the protection switching element line should be checked by a professional and eliminate dangers. An exception to this principle exists for closed technical systems in which, due to their isolation, a threat to the life and limb of humans can be excluded.

Vorliegend kann die Ladestation ein derart geschlossenes System bilden. Dies ist der Fall, wenn das Steckelement in der Ruhestellung desselben in dem Einsetzelement gehalten ist. In diesem Fall verschließt das Steckelement selbst die Ausnehmung des Gehäuses. Zudem sind die elektrischen Kontakte des Steckelements in der Ruhestellung nicht frei zugänglich, sondern geschützt und unzugänglich in dem Gehäuse bzw. dem Einsetzelement angeordnet. Die Ladestation ist dann als geschlossenes System ausgebildet mit der Folge, dass das Schutzschaltelement nicht zwingend manuell, sondern optional automatisiert von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung verbracht werden kann.In the present case, the charging station can form such a closed system. This is the case when the plug-in element is held in the rest position thereof in the insertion element. In this case, the plug element itself closes the recess of the housing. In addition, the electrical contacts of the plug-in element in the rest position are not freely accessible, but arranged protected and inaccessible in the housing or the insertion element. The charging station is then designed as a closed system, with the result that the protective switching element can not necessarily be moved manually, but optionally automatically from the interruption switching position to the monitoring switching position.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steckelement in der Ruhestellung desselben verriegelbar. Indem das Steckelement in der Ruhestellung mittels einer Verriegelungseinheit festlegbar ist, kann verhindert werden, dass das Steckelement während der automatisierten Wiederinbetriebnahme der Ladestation aus dem Einsetzelement entnommen wird. Durch das Verriegeln des Steckelements in der Ruhestellung ist demzufolge gewährleistet, dass die Ladestation während der gesamten Wiederinbetriebnahme als ein geschlossenes System ausgebildet ist. Eine Unterbrechung der Wiederinbetriebnahme, welche bei einem manuellen Entnehmen des Steckelements aus Sicherheitsgründen zwingend wäre, kann unterbleiben.According to a preferred embodiment of the invention, the plug-in element in the rest position thereof is lockable. By the plug element can be fixed in the rest position by means of a locking unit, it can be prevented that the plug element is removed during the automated restart of the charging station from the insert. By locking the plug element in the rest position is thus ensured that the charging station is formed during the entire recommissioning as a closed system. An interruption of the recommissioning, which would be mandatory for a manual removal of the plug element for safety reasons, can be omitted.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das weitere Schaltelement der Anschlussleitung zwischen dem Steckelement und dem Schutzschaltelement zugeordnet. Vorteilhaft ist durch diese Anordnung gewährleistet, dass auch ein Fehlerfall an dem weiteren Schaltelement zum Auslösen des Schutzschaltelements und zur Trennung von der Versorgungsleitung führt.According to a development of the invention, the further switching element of the connecting line between the plug element and the protective switching element is assigned. It is advantageously ensured by this arrangement that also leads to a fault on the other switching element for triggering the protection switching element and for the separation of the supply line.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Ladestation nach einem Fehlerfall in der Ruhestellung des Steckelements zunächst das weitere Schaltelement von der Ausschaltstellung desselben in die Einschaltstellung verbracht wird, dass dann das Schutzschaltelement von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung verbracht wird, und dass, sofern das Schutzschaltelement in der Überwachungsschaltstellung verbleibt, dann das weitere Schaltelement in die Ausschaltstellung verbracht wird.To solve the problem, the invention is in connection with the preamble of claim 6, characterized in that the rest of the charging station after a fault in the rest position of the plug element, the other switching element is moved from the off position of the same in the closed position to restore the operational readiness of the charging station that then the Protection switching element is moved from the interruption switching position in the monitoring switching position, and that, if the protection switching element remains in the monitoring switching position, then the further switching element is moved to the off position.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die automatisierte Wiederinbetriebnahme der Ladestation nach einem Fehlerfall nur durchgeführt wird, wenn das Steckelement in seiner Ruhestellung angeordnet und die Ladestation demzufolge als geschlossenes System ausgebildet ist. Befindet sich das Steckelement nicht in dem Einsetzelement, wird der Vorgang der automatisierten Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft entweder nicht gestartet oder unterbrochen. Demzufolge ist zu jedem Zeitpunkt die Sicherheit des Systems gewährleistet. Indem zunächst das weitere Schaltelement in die Einschaltstellung und erst danach das Schutzschaltelement in die Überwachungsschaltstellung verbracht wird, ist sichergestellt, dass die Anschlussleitung über ihre gesamte Länge, das heißt bis zum Steckelement, geprüft wird. Andernfalls könnte ein zwischen dem weiteren Schaltelement und dem Steckelement aufgetretener Fehler nicht detektiert werden.The particular advantage of the invention is that the automated re-commissioning of the charging station is carried out after an error only when the plug-in element is arranged in its rest position and the charging station is therefore designed as a closed system. If the plug-in element is not in the insert element, the process of automated restoration of operational readiness is either not started or interrupted. As a result, the security of the system is guaranteed at all times. By first the further switching element is moved into the closed position and only then the protective switching element in the monitoring switching position, it is ensured that the connecting cable over its entire length, that is, is tested to the plug element. Otherwise, an error occurring between the further switching element and the plug element could not be detected.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Schutzschaltelement mittels einer Betätigungseinheit von einer Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung verbracht. Vorteilhaft erfolgt die Wiederinbetriebnahme automatisiert. Die Betätigungseinheit kann beispielsweise als eine elektrische oder als eine elektromagnetische Betätigungseinheit ausgebildet sein.According to a preferred embodiment of the invention, the protective switching element is moved by means of an actuating unit from a disconnected switching position to the monitoring switching position. Advantageously, the recommissioning is automated. The actuation unit may be, for example, as an electrical or as be formed an electromagnetic actuator.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Ruhestellung des Steckelements sensorisch erfasst und ein die Ruhestellung kennzeichnendes Sensorsignal einer die Betätigungseinheit ansteuernden Steuereinheit zugeführt. Zur sensorischen Überwachung des Steckelements kann eine Detektoreinheit beispielsweise einen optischen Sensor, einen Näherungssensor bzw. einen berührungssensitiven Sensor (z. B. Mikroschalter) aufweisen. Selbstverständlich können mehr als ein Sensor sowie Sensoren, welche nach unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten, vorgesehen sein zur Erfassung der Ruhestellung des Steckelements.According to a development of the invention, the rest position of the plug element is sensory detected and fed to the rest position characterizing sensor signal of an actuating unit controlling the control unit. For sensor-based monitoring of the plug-in element, a detector unit can have, for example, an optical sensor, a proximity sensor or a touch-sensitive sensor (eg microswitch). Of course, more than one sensor and sensors, which operate according to different measuring principles, may be provided for detecting the rest position of the plug element.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the further subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Ladestation mit einem Steckelement in einer Ruhestellung und 1 a schematic diagram of a charging station according to the invention with a plug-in element in a rest position and

2 die Ladestation nach 1 mit einem Steckelement, welches sich nicht in der Ruhestellung befindet, und 2 the charging station after 1 with a plug-in element, which is not in the rest position, and

3 ein Verfahrensbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren. 3 a method example of the inventive method.

Eine Ladestation nach den 1 und 2 stellt elektrische Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereit. Die Ladestation ist als eine an einer Wand 14 hängend befestigte Ladestation ausgebildet. Derartige Ladestationen werden beispielsweise im privaten Bereich an einem Carport oder in Garagen installiert. Die Ladestation weist als wesentliche Komponenten ein Steckelement 1, eine Anschlussleitung 2 zur Verbindung des Steckelements 1 mit einer öffentlichen externen Versorgungsleitung 3, ein beispielsweise als ein FI-Schutzschalter oder als ein RCD ausgebildetes Schutzschaltelement 4 zur Detektion eines elektrischen Fehlerstroms sowie ein beispielsweise als ein Schütz ausgebildetes weiteres Schaltelement 5 auf. Das Schutzschaltelement 4 und das weitere Schaltelement 5 sind der Anschlussleitung 2 zugeordnet, wobei das weitere Schaltelement 5 zwischen dem Steckelement 1 und dem Schutzschaltelement 4 vorgesehen ist. Das Schutzschaltelement 4 sowie das weitere Schaltelement 5 sind in einem Gehäuse 6 der Ladestation verbaut. Die Anschlussleitung 2 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Teil der Anschlussleitung 2.1 in dem Gehäuse 6 und ein zweiter Teil der Anschlussleitung 2.2 außerhalb des Gehäuses 6 geführt ist. Das ebenfalls außerhalb des Gehäuses 6 angeordnete Steckelement 1 ist über die externe Anschlussleitung 2.2 mit dem Gehäuse 6 verbunden. Die externe Anschlussleitung 2.2 kann eine besonders stabile Sicherheitsisolierung aufweisen.A charging station after the 1 and 2 provides electrical energy for electrically operable vehicles. The charging station is as one on a wall 14 Hanging attached charging station trained. Such charging stations are installed, for example, in the private sector on a carport or in garages. The charging station has as essential components a plug-in element 1 , a connection cable 2 for connecting the plug element 1 with a public external supply line 3 , an example designed as a RCCB or RCD protection switching element 4 for detecting an electrical fault current and a further switching element designed, for example, as a contactor 5 on. The protection switching element 4 and the other switching element 5 are the connection line 2 assigned, wherein the further switching element 5 between the plug element 1 and the protection switching element 4 is provided. The protection switching element 4 and the other switching element 5 are in a housing 6 the charging station installed. The connection cable 2 is formed in two parts, with a first part of the connecting cable 2.1 in the case 6 and a second part of the connecting line 2.2 outside the case 6 is guided. This also outside the case 6 arranged plug element 1 is via the external connection cable 2.2 with the housing 6 connected. The external connection cable 2.2 can have a particularly stable safety insulation.

Das Gehäuse 6 weist eine Ausnehmung 7 auf. Der Ausnehmung 7 ist ein Einsetzelement 8 derart zugeordnet, dass das Steckelement 1 bei Nichtverwendung desselben durch die Ausnehmung 7 in das Einsetzelement 8 eingesetzt werden kann zur Einnahme einer Ruhestellung. In der Ruhestellung verschließt das Steckelement 1 die Ausnehmung 7. In der Ruhestellung des Steckelements 1 sind elektrische Kontakte des Steckelements 1 unzugänglich in dem Gehäuse 6 angeordnet. Die Ladestation ist dann als ein geschlossenes System ausgebildet.The housing 6 has a recess 7 on. The recess 7 is an insertion element 8th assigned such that the plug element 1 when not using the same through the recess 7 in the insertion element 8th can be used to take a rest position. In the rest position, the plug element closes 1 the recess 7 , In the rest position of the plug element 1 are electrical contacts of the plug element 1 inaccessible in the housing 6 arranged. The charging station is then designed as a closed system.

Zur Detektion der Ruhestellung des Steckelements 1 ist eine Detektoreinheit 9 vorgesehen, welche dem Einsetzelement 8 zugeordnet ist. Die Detektoreinheit 9 weist beispielsweise einen Sensor, insbesondere einen optischen Sensor, einen Näherungssensor oder einen berührungssensitiven Sensor (Mikroschalter oder dergleichen) auf. Die Detektoreinheit 9 wird über eine Datenleitung 10 mit einer Steuereinheit 11 verbunden. Die Steuereinheit 11 wirkt über eine weitere Datenleitung 12 mit einer Betätigungseinheit 13 zusammen. Die Betätigungseinheit 13 ist dem Schutzschaltelement 4 zugeordnet und dient dazu, dass Schutzschaltelement 4 automatisiert von einer Unterbrechungsschaltstellung, in der die Anschlussleitung 2 durchtrennt und das Steckelement 1 nicht mit der externen Versorgungsleitung 3 verbunden ist, in eine Überwachungsschaltstellung zu verbringen. In der Überwachungsschaltstellung kann mittels des Schutzschaltelements 4 ein Fehlerstrom in der Anschlussleitung 2 detektiert werden. Tritt ein Fehlerstrom auf, wird das Schutzschaltelement 4 selbsttätig von der Überwachungsschaltstellung in die Unterbrechungsschaltstellung verbracht. Hierzu dient beispielsweise ein interner Energiespeicher, der es erlaubt, das Schutzschaltelement 4 einmalig zu betätigen.For detecting the rest position of the plug element 1 is a detector unit 9 provided, which the insertion element 8th assigned. The detector unit 9 has, for example, a sensor, in particular an optical sensor, a proximity sensor or a touch-sensitive sensor (microswitch or the like). The detector unit 9 is via a data line 10 with a control unit 11 connected. The control unit 11 acts via another data line 12 with an operating unit 13 together. The operating unit 13 is the protection switching element 4 assigned and serves that protection switching element 4 automated by an interrupt switch position in which the connection line 2 severed and the plug element 1 not with the external supply line 3 connected to spend in a monitoring switch position. In the monitoring switching position can by means of the protection switching element 4 a fault current in the connecting cable 2 be detected. If a fault current occurs, the protective switching element becomes 4 automatically moved from the monitoring switch position to the interruption switch position. For this purpose, for example, an internal energy storage, which allows the protection switching element 4 to operate once.

Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit 11 als eine zentrale Steuereinheit ausgebildet. Die Steuereinheit 11 dient nach diesem Ausführungsbeispiel auch dazu, das weitere Schaltelement 5 zu betätigen und die Ladespannung ein- bzw. auszuschalten.According to the illustrated embodiment of the invention, the control unit 11 designed as a central control unit. The control unit 11 also serves according to this embodiment, the other switching element 5 to activate and switch the charging voltage on or off.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann statt einer zentralen Steuereinheit 11 eine dezentrale Steuereinrichtung mit einer Mehrzahl von Steuereinheiten vorgesehen sein zur Steuerung der Ladestation.According to an alternative embodiment of the invention, instead of a central control unit 11 a decentralized control device may be provided with a plurality of control units for controlling the charging station.

3 zeigt einen Verfahrensablauf zur Wiederinbetriebnahme der Ladestation nach einem Fehlerfall. Beispielsweise kann es während eines Ladevorgangs zu einem Fehler kommen, der dazu führt, dass das Schutzschaltelement 4 aus der Überwachungsschaltstellung in die Unterbrechungsschaltstellung gelangt. In diesem Fall wird der Ladestrom unterbrochen und der Ladevorgang ausgesetzt. Sobald das Steckelement aus dem Gegensteckelement des Fahrzeugs entnommen und in das Einsetzelement 8 eingesetzt ist, kann die Ruhestellung des Steckelements 1 detektiert werden. Nun wird von der Steuereinheit 11 zunächst das weitere Schaltelement 5 in die Einschaltstellung verbracht. Anschließend wird das Schutzschaltelement 4 in die Überwachungsschaltstellung verbracht. Sofern das Schutzschaltelement 4 in der Überwachungsschaltstellung verbleibt, ist der detektierte Fehlerfall durch das Entfernen des Steckelements 1 aus dem Gegensteckelement behoben. Das weitere Schaltelement 5 wird aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung verbracht. Das Steckelement 1 ist spannungsfrei geschaltet und die Betriebsbereitschaft der Ladestation wieder hergestellt. 3 shows a procedure for restarting the charging station after an error. For example, an error may occur during a charging process that results in the protection switching element 4 from the monitoring switching position reaches the interruption switching position. In this case, the charging current is interrupted and the charging process suspended. As soon as the plug element is removed from the mating plug element of the vehicle and into the insertion element 8th is used, the rest position of the plug element 1 be detected. Now it will be from the control unit 11 First, the other switching element 5 spent in the on position. Subsequently, the protection switching element 4 spent in the monitoring switch position. If the protective switching element 4 remains in the monitoring switching position, the detected error case by the removal of the plug element 1 removed from the mating plug element. The further switching element 5 is moved from the closed position to the off position. The plug element 1 is de-energized and the operational readiness of the charging station is restored.

So lange das Steckelement 1 sich nicht in der Ruhestellung befindet, sind die elektrischen Kontakte des Steckelements 1 zugänglich außerhalb des Gehäuses 6 angeordnet. Die Ladestation bildet kein geschlossenes System mit der Folge, dass eine automatisierte Wiederinbetriebnahme der Ladestation unzulässig ist. Die Ladestation verbleibt in einem nicht betriebsbereiten Zustand.As long as the plug element 1 is not in the rest position, the electrical contacts of the plug element 1 accessible outside the case 6 arranged. The charging station does not form a closed system, with the result that an automated restart of the charging station is inadmissible. The charging station remains in a non-operational state.

Ebenfalls verbleibt die Ladestation in einem nicht betriebsbereiten Zustand, wenn das Schutzschaltelement 4 nach Verbringung desselben in die Überwachungsschaltstellung wieder auslöst, das heißt selbsttätig in die Unterbrechungsschaltstellung gelangt. In diesem Fall ist der zu der Unterbrechung des Ladevorgangs führende Fehler nicht behoben. Die Ladestation kann nicht wieder in Betrieb genommen werden. In der Regel wird es erforderlich sein, die Ladestation durch einen Servicetechniker vor Ort prüfen zu lassen. Schlägt die Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Ladestation fehl, kann eine entsprechende Benachrichtigung an einen Betreiber der Ladestation bzw. einen Servicepartner gesendet werden. Weiterhin kann der nichtbetriebsbereite Zustand der Ladestation an der Ladestation selbst angezeigt werden. Potentielle Nutzer sind dann über den Ausfall informiert und können für den Ladevorgang eine andere Ladestation wählen.Also, the charging station remains in a non-operational state when the protection switching element 4 after the same in the monitoring switching position triggers again, that is, automatically enters the interruption switching position. In this case, the error leading to the interruption of the charging process is not resolved. The charging station can not be put into operation again. As a rule, it will be necessary to have the charging station checked by a service technician on site. If the restoration of the operational state of the charging station fails, a corresponding notification can be sent to a charging station operator or a service partner. Furthermore, the non-operational state of the charging station can be displayed on the charging station itself. Potential users are then informed about the failure and can choose a different charging station for the charging process.

Lediglich exemplarisch ist eine Ladestation mit einem einzigen Steckelement 1 dargestellt worden. Selbstverständlich können zwei oder mehr Steckelemente 1 in einer einzigen Ladestation angeordnet werden. Die Steckelemente 1 werden dann vorzugsweise über separate Anschlussleitungen 2 an die externe Versorgungsleitung 3 angeschlossen. Jedem Steckelement 1 ist hierbei ein eigener Schütz (weiteres Schaltelement 5) zugeordnet. Das Schutzschaltelement 4 kann als ein zentrales Schutzschaltelement zur Überwachung aller Anschlussleitungen 2 ausgebildet sein. Beispielsweise kann jedem Steckelement 1 ein eigenes Schutzschaltelement 4 zugeordnet sein.By way of example only, a charging station with a single plug-in element 1 been presented. Of course, two or more plug-in elements 1 be arranged in a single charging station. The plug-in elements 1 are then preferably via separate connecting cables 2 to the external supply line 3 connected. Each plug-in element 1 Here is a separate contactor (another switching element 5 ). The protection switching element 4 can be used as a central protection switching element to monitor all connection lines 2 be educated. For example, each plug element 1 its own protection switching element 4 be assigned.

Als Fahrzeuge im Sinne der Erfindung gelten alle Automobile (PKW, LKW, Wohnmobile, Zweiräder usw.), Schienenfahrzeuge (insbesondere Lokomotiven), Wasserfahrzeuge (Schiffe), Luftfahrzeuge sowie Anhänger (Wohnanhänger, mobile Verkaufsstände usw.).Vehicles for the purposes of the invention are all automobiles (cars, trucks, motorhomes, two-wheelers, etc.), rail vehicles (especially locomotives), watercraft (ships), aircraft and trailers (caravans, mobile stalls, etc.).

Claims (9)

Vorrichtung zum Bereitstellen elektrischer Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge mit einem Steckelement, welches in einer Verbindungsstellung desselben mit einem Energiespeicher des Fahrzeugs verbunden ist, mit einer das Steckelement und eine externe Versorgungsleitung verbindenden Anschlussleitung, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten Schutzschaltelement, wobei in einer Überwachungsschaltstellung des Schutzschaltelements das Auftreten eines Fehlerstromes in der Anschlussleitung detektierbar ist und wobei in einer Unterbrechungsschaltstellung des Schutzschaltelements die Anschlussleitung getrennt ist, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten weiteren Schaltelement, wobei in einer Einschaltstellung des weiteren Schaltelements an dem Steckelement eine Ladespannung anliegt und wobei in einer Ausschaltstellung des weiteren Schaltelements das Steckelement spannungsfrei ist, mit einem Einsetzelement, in welches das Steckelement in einer Ruhestellung desselben zumindest abschnittsweise gehalten ist, und mit einem Gehäuse, welches das Einsetzelement, die Anschlussleitung, das Schutzschaltelement und das weitere Schaltelement zumindest abschnittsweise umgibt und welches eine dem Einsetzelement zugeordnete Ausnehmung aufweist, durch die hindurch das Steckelement in das Einsetzelement einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schutzschaltelement (4) eine Betätigungseinheit (13) zugeordnet ist zur Verbringung des Schutzschaltelements (4) in die Überwachungsschaltstellung, dass dem Einsetzelement (8) eine Detektoreinheit (9) zugeordnet ist zur Detektion der Ruhestellung des Steckelements (1), und dass eine datentechnisch mit der Detektoreinheit (9), mit der Betätigungseinheit (13) und mit dem weiteren Schaltelement (5) zusammenwirkende Steuereinheit (11) vorgesehen ist.Device for providing electrical energy for electrically operable vehicles with a plug-in element which is connected in a connecting position of the same with an energy storage of the vehicle, with a connection element connecting the plug element and an external supply line, with a protection element connected to the connection line, wherein in a monitoring switching position of the protection switching element the occurrence of a fault current in the connecting line is detectable and wherein the connecting line is disconnected in an interruption switching position of the protective switching element, with a connecting line associated further switching element, wherein in a closed position of the further switching element to the plug element, a charging voltage is applied and wherein in an open position of the further switching element the plug element is free of stress, with an insert element, in which the plug element in a rest position of the same at least abs is held chnittsweise, and with a housing, which surrounds the insert, the connecting line, the protective switching element and the other switching element at least partially and which has a recess assigned to the insertion, through which the plug element can be inserted into the insert, characterized in that the Protective switching element ( 4 ) an actuating unit ( 13 ) is assigned to the transfer of the protective switching element ( 4 ) in the monitoring switch position that the insert element ( 8th ) a detector unit ( 9 ) is assigned to detect the rest position of the plug element ( 1 ), and that a data technology with the detector unit ( 9 ), with the operating unit ( 13 ) and with the further switching element ( 5 ) cooperating control unit ( 11 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (1) in der Ruhestellung desselben mittels einer Verriegelungseinheit festlegbar ist.Device according to claim 1, characterized in that the plug element ( 1 ) In the rest position of the same by means of a locking unit can be fixed. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) in der Ruhestellung des Steckelements (1) geschlossen ausgebildet ist. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 6 ) in the rest position of the plug element ( 1 ) is closed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (9) einen optischen Sensor und/oder einen Näherungssensor und/oder einen berührungssensitiven Sensor aufweist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detector unit ( 9 ) comprises an optical sensor and / or a proximity sensor and / or a touch-sensitive sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltelement (5) der Anschlussleitung (2) zwischen dem Steckelement (1) und dem Schutzschaltelement (4) zugeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the further switching element ( 5 ) of the connecting cable ( 2 ) between the plug element ( 1 ) and the protective switching element ( 4 ) assigned. Verfahren zum Betrieb einer elektrische Energie für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereitstellenden Ladestation mit einem Steckelement, welches in einer Verbindungsstellung desselben in ein Gegensteckelement des Fahrzeugs eingesetzt ist zum Laden einer Fahrzeugbatterie und welches in einer Ruhestellung desselben in einem Einsetzelement der Ladestation gehalten ist, mit einer das Steckelement und eine externe Versorgungsleitung verbindenden Anschlussleitung, mit einem der Anschlussleitung zugeordneten Schutzschaltelement, welches in einer Überwachungsschaltstellung desselben einen Fehlerstrom in der Anschlussleitung detektiert und welches in einer Unterbrechungsschaltstellung die Anschlussleitung trennt, und mit einem der Anschlussleitung zugeordneten weiteren Schaltelement, wobei in einer Einschaltstellung des weiteren Schaltelements an dem Steckelement eine Ladespannung anliegt und wobei in einer Ausschaltstellung des weiteren Schaltelements das Steckelement spannungsfrei ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Ladestation nach einem Fehlerfall in der Ruhestellung des Steckelements (1) zunächst das weitere Schaltelement (5) von der Ausschaltstellung desselben in die Einschaltstellung verbracht wird, dass dann das Schutzschaltelement (4) von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung verbracht wird, und dass, sofern das Schutzschaltelement (4) in der Überwachungsschaltstellung verbleibt, dann das weitere Schaltelement (5) in die Ausschaltstellung verbracht wird.A method for operating an electric power for electrically operable vehicles providing charging station with a plug-in element which is inserted in a connecting position thereof in a mating plug of the vehicle for charging a vehicle battery and which is held in a rest position thereof in an insertion of the charging station, with a plug-in element and a connection line connecting an external supply line, with a protective switching element assigned to the connecting line which detects a fault current in the connecting line in a monitoring switching position and which disconnects the connecting line in an interrupting switching position, and with a further switching element assigned to the connecting line, wherein in a closed position of the further switching element a charging voltage is applied to the plug-in element and wherein in a switch-off position of the further switching element, the plug-in element is de-energized, dad characterized in that to restore the operational readiness of the charging station after a fault in the rest position of the plug element ( 1 ) first the further switching element ( 5 ) is brought from the off position thereof in the closed position that then the protective switching element ( 4 ) is brought from the interruption switch position to the monitor switch position, and that, if the protective switching element ( 4 ) remains in the monitoring switching position, then the further switching element ( 5 ) is brought into the off position. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschaltelement (4) mittels einer Betätigungseinheit (13) von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung verbracht wird.Method according to Claim 6, characterized in that the protective switching element ( 4 ) by means of an actuating unit ( 13 ) is moved from the interruption switch position to the monitor switch position. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhestellung des Steckelements (1) sensorisch erfasst und ein die Ruhestellung kennzeichnendes Sensorsignal einer die Betätigungseinheit (13) ansteuernden Steuereinheit (11) zugeführt wird.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the rest position of the plug element ( 1 ) sensory detected and a rest position characterizing sensor signal of the operating unit ( 13 ) controlling control unit ( 11 ) is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachricht über die gescheiterte Wiederinbetriebnahme an einen Betreiber der Ladestation gesendet oder der Ausfall der Ladestation an der Ladestation selbst angezeigt wird, sofern das Schutzschaltelement (4) nach der Verbringung desselben von der Unterbrechungsschaltstellung in die Überwachungsschaltstellung nicht in der Überwachungsschaltstellung verbleibt.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that a message about the failed recommissioning sent to an operator of the charging station or the failure of the charging station is displayed on the charging station itself, provided that the protection switching element ( 4 ) does not remain in the monitoring switching position after the same from the interruption switching position to the monitoring switching position.
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