DE102013200102A1

DE102013200102A1 - Ladestation mit Notbetriebsart, Verfahren zum Betreiben einer Ladestation und Elektroauto

Info

Publication number: DE102013200102A1
Application number: DE102013200102.9A
Authority: DE
Inventors: Josef Maier; Bernhard Schmid; Wolfgang Niedenzu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-07-10
Also published as: WO2014106549A3; WO2014106549A2

Abstract

Erläutert wird eine Ladestation (12): – mit einer Steuereinheit (20), – mit einer Erfassungseinheit zum Erfassen des Ausfalls einer Versorgungsspannung eines Energieversorgungsnetzes (24), wobei die Erfassungseinheit an die Steuereinheit (20) gekoppelt ist, – und mit einer Sendeeinheit zum Senden einer Nachricht oder eines Signals an ein Elektro-Transportmittel (14), wobei die Sendeeinheit an die Steuereinheit (20) gekoppelt ist und wobei die Nachricht oder das Signal ein Liefern von elektrischer Energie aus einem Traktionsakku des Transportmittels (14) zu der Ladestation (12) betrifft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation mit Notbetriebsart, ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation und ein Elektro-Transportmittel. Das Elektro-Transportmittel ist bspw. eine elektrisch angetriebenes Landfahrzeug, Luftfahrzeug oder Wasserfahrzeug, das mit der Ladestation über ein Ladekabel, induktiv oder auf andere Weise verbunden wird.
Die Erfindung betrifft eine Ladestation:

– mit einer Steuereinheit,
– mit einer Erfassungseinheit zum Erfassen des Ausfalls einer Versorgungsspannung eines Energieversorgungsnetzes, wobei die Erfassungseinheit an die Steuereinheit gekoppelt ist,
– und mit einer Sendeeinheit zum Senden einer Nachricht oder eines Signals an ein Elektro-Transportmittel, wobei die Sendeeinheit an die Steuereinheit gekoppelt ist und wobei die Nachricht oder das Signal ein Liefern von elektrischer Energie aus einem Akku des Transportmittels zu der Ladestation betrifft.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation, bei dem in einer Notbetriebsart eine Ladestation oder sowohl eine Ladestation als auch ein Gebäude von einem Elektro-Transportmittel mit elektrischer Energie versorgt wird oder werden.
Auch betrifft die Erfindung ein Elektro-Transportmittel:

– mit einer Empfangseinheit, die Nachrichten oder Signale von einer Ladestation empfangen kann,
– mit einer Schalteinheit, die eine Betriebsart ermöglicht, in der von einem Akkumulator des Transportmittels elektrische Energie an eine externe Einheit, insbesondere an eine Ladestation, geliefert wird,
– und mit einer Steuereinheit, die eingangsseitig mit der Empfangseinheit und ausgangsseitig mit der Schalteinheit verbunden ist.

Es ist Aufgabe einer Weiterbildung der Erfindung eine einfach aufgebaute Ladestation anzugeben, die insbesondere einen Notbetriebe erlaubt. Außerdem sollen ein zugehöriges Verfahren und ein zugehöriges Elektro-Transportmittel angegeben werden.
Die auf die Ladestation bezogene Aufgabe wird durch eine Ladestation gemäß Anspruch 1 gelöst. Außerdem wird die auf ein Verfahren bezogene Aufgabe durch ein Verfahren gemäß nebengeordnetem Verfahrensanspruch gelöst. Die auf ein Transportmittel bezogene Aufgabe wird durch ein Transportmittel nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Weiterbildungen sind für die Ladestation, das Verfahren und für das Transportmittel in den Unteransprüchen angegeben.
Die Ladestation kann enthalten:

– eine Steuereinheit,
– eine Erfassungseinheit zum Erfassen des Ausfalls einer Versorgungsspannung eines Energieversorgungsnetzes, wobei die Erfassungseinheit an die Steuereinheit gekoppelt ist,
– und eine Sendeeinheit zum Senden einer Nachricht oder eines Signals an ein Elektro-Transportmittel, wobei die Sendeeinheit an die Steuereinheit gekoppelt ist und

Die Ladestation kann eine Ladesäule eine Wandbox oder eine ähnliche zum Laden geeignete Vorrichtung sein, bspw. ergänzt um ein Abrechungs- und/oder Bezahlsystem bzw. eine Zugangskontrolle.
Die Ladestation kann ein Gleichspannungsladen, bspw. ein Schnellladen in Zeiten, die kürzer als 30 Minuten sind, und/oder ein Wechselspannungsladen ermöglichen, das bspw. mehrere Stunden dauern kann.
Das Laden kann mit einem Kabel, d. h. konduktiv, mit Spulen, d. h. induktiv, oder auf andere Art und Weise erfolgen.
Die Steuereinheit ist bspw. ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller, der einen Prozessor und periphere Einheiten enthält. Der Prozessor arbeitet in einem elektronischen Speicher gespeicherte Programmbefehle ab. Alternativ kann eine Steuereinheit verwendet werden, die keinen Prozessor enthält, z. B. eine Zustandsmaschine, die z. B. in einem FPGA (Field Programmable Gate Array), realisiert ist.
Die Erfassungseinheit kann ein Spannungssensor, ein Stromsensor oder ein anderer Sensor sein. Der Begriff ”gekoppelt” betrifft insbesondere eine elektrisch leitfähige Verbindung oder eine Datenübertragungsverbindung. Die Datenübertragung kann drahtgebunden, fasergebunden oder über Funk erfolgen.
Die Sendeeinheit kann eine Pulweitenmodulationseinheit enthalten. Es kann auch eine Power Line Kommunikation verwendet werden, d. h. eine Übertragung über eine Spannungsversorgung. Alternativ kann die Sendeeinheit auch über Funk senden.
Die Nachricht oder das Signal kann die Energieübertragung für den Notbetrieb vorbereiten, z. B. signalisiert die Ladestation, dass sie für einen Notbetrieb geeignet ist, was im Transportmittel vermerkt werden kann. Alternativ kann die Nachricht oder das Signal die Energieübertragung für den Notbetrieb auch direkt veranlassen oder bewirken, bspw. wenn die Energieversorgung gerade ausgefallen ist, und die Ladestation bspw. kurzzeitig, z. B. für weniger als 10 Minuten oder für weniger als eine Minute, von einer Puffereinheit versorgt wird, bspw. von einem internen Akku der Ladestation oder einem Kondensator (SuperCap, GoldCap).
Das Signal oder die Nachricht, das bzw. die anzeigt, dass die Ladestation für einen Notbetrieb geeignet ist, kann bspw. in einem internationalen Standard festgelegt sein. Alternativ wird eine firmenspezifische bzw. proprietäre Signalisierung bzw. Nachricht verwendet. Von Bedeutung können hier die Standards IEC (International Electrotechnical Commission) 61439, DIN Deutsch Industrie Norm) EN (Euronarm) 61851, z. B. DIN EN 61851-22, IEC 62196 usw. sein.
Das Elektro-Transportmittel kann ein Elektroauto ein Elektro-Lastfahrzeug, ein Elektroflugzeug, ein Elektroboot oder ein Elektroschiff sein. Das Elektro-Transportmittel kann neben dem Elektroantrieb auch noch einen Verbrennungsantrieb oder einen anderen Antrieb enthalten, so dass es sich um ein Hybrid-Transportmittel handelt. Aber auch kleinere Transportmittel können einen Notbetrieb ermöglichen, z. B. Elektroroller, Elektromotorrad, oder Elektrofahrrad.
Der Akku wird genauer auch als Akkumulator bezeichnet. Umgangssprachlich spricht man auch von einer Batterie bzw. von einer wieder aufladbaren Batterie. Der Akku kann eine Vielzahl von Zellen enthalten, die jeweils im voll geladenen Zustand eine aus der Spannungsreihe ableitbare Galvano-Spannung erzeugen, die bspw. kleiner als 5 Volt ist.
Viele Zellen können in Reihe geschaltet werden, so dass Ausgangsspannungen von mehreren 100 Volt entstehen, die zum Antrieb eines Elektromotors geeigneter Leistung und damit zum Antrieb des Transportmittels geeignet sind. Typische Spannungen liegen im Bereich von 400 Volt bis 800 Volt.
Somit kann die Ladestation auch ohne großen eigenen Pufferakku bzw. ohne große eigene Pufferbatterie bzw. ohne eigenen Pufferakku bzw. ohne eigene Pufferbatterie einen Notbetrieb gewährleisten.
Eine im Notbetrieb funktionsfähige Ladestation kann eine Voraussetzung für ein Notenergieversorgungssystem eines Gebäudes sein. Das Notenergieversorgungssystem kann auf der Nutzung des Akkus eines Transportmittels oder sogar auf der Nutzung der Akkus von mehreren Transportmitteln für die Notenergieversorgung des Gebäudes beruhen. Zumindest kann diese Nutzung wesentlicher Teil des Notenergieversorgungssystems sein, bspw. mindestens 20 Prozent der maximal benötigten Energie.
Die Ladestation kann einen AC DC Wandler enthalten, der einen Akku des Transportmittels laden kann. Der AC DC Wandler kann ein bidirektionaler Wandler sein. Alternativ kann die Ladestation einen DC AC Wandler mit einer Leistung größer als 1 Kilowatt, größer als 5 Kilowatt oder größer als 10 Kilowatt enthalten. Damit kann es sich um eine Gleichspannungsladestation handeln, bei der im Ladebetrieb eine Netzwechselspannung in eine Ladegleichspannung umgewandelt wird, die direkt an den Traktions-Akku des Transportmittels angelegt werden kann.
Im Notbetrieb liegt die Akkuspannung an einem DC AC Wandler in der Ladestation an.
Ein AC DC Wandler ist eine Wechselstrom (alternated current) zu Gleichstrom (directed current) Wandler, was entsprechend auch für die Spannungen gilt, d. h. Wechselspannung zu Gleichspannung. Ein DC AC Wandler wandelt Gleichspannung in Wechselspannung um.
Die Wandler können elektronische Leistungsschaltelemente enthalten, insbesondere auf Halbleiterbasis, z. B. Schalttransistoren (FET, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) o. ä.). Bidirektional bedeutet, dass der Wandler abhängig von der Ansteuerung der Schaltelement entweder aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung oder aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung erzeugt.
Die Ladestation kann an Stelle eines bidirektionalen Wandlers auch zwei Leistungswandler enthalten, d. h. einen AC DC Wandler und einen DC AC Wandler.
Der Wandler befindet sich somit bei einer Gleichspannungsladestation in der Ladestation selbst und kann damit von der Steuereinheit auf einfache Art und Weise angesteuert werden. Im Transportmittel ist für das Gleichspannungsladen bzw. für das Liefern von elektrischer Energie auf der Basis von Gleichspannung an externe Verbraucher kein Wandler erforderlich.
Der DC AC Leistungswandler kann für eine Notenergieversorgung der Ladestation und/oder von Verbrauchern, die nicht im Gehäuse der Ladestation untergebracht sind, verwendet werden, z. B. für die Notstromversorgung eines Gebäudes.
Die Ladestation kann einen DC AC Wandler oder einen DC DC-Wandler oder einen AC DC AC Wandler enthalten, der eine Leistung kleiner als 1 Kilowatt hat, und der vorzugsweise mit dem Ladeanschluss für das Transportmittel verbunden ist.
Der DC AC Wandler kann für die Notenergieversorgung der Ladestation selbst verwendet werden, z. B. der Steuereinheit und der Sendeeinheit.
Damit können zwei DC AC Wandler in der Ladestation vorhanden sein, d. h. ein DC AC Wandler großer Leistung und eine DC AC Wandler kleiner Leistung.
Insbesondere werden auch AC DC AC Wandler eingesetzt, bei denen eine Zwischenkreisgleichspannung erzeugt wird. Der Zwischenkreis ist auch zum direkten Anlegen einer Gleichspannung geeignet. Der AC DC AC Wandler kann dann sowohl im Normalbetrieb als auch im Notbetrieb für die Versorgung der Steuereinheit der Ladestation und ggf. weiterer Einheiten verwendet werden.
Der bidirektional arbeitende AC DC Wandler kann in der DC AC Betriebsart nicht netzgeführt arbeiten, d. h. einen sogenannten Inselbetrieb ermöglichen. Alternativ kann der DC AC Wandler mit einer Leistung größer als 1 Kilowatt, größer als 5 Kilowatt oder größer als 10 Kilowatt nicht netzgeführt arbeiten. Der Inselbetrieb kann erforderlich sein, wenn im Notbetrieb kein Pilotsignal für eine netzgeführte Einspeisung vorhanden ist.
Werden mehrere Ladestation auch im Notbetrieb im Verbund betrieben, bspw. durch Parallelschalten von Ladestationen, so muss zunächst nur einer der Wandler netzunabhängig arbeiten. Die anderen Wandler können sich dann diesem Wandler aufsynchronisieren.
Auch Wechselrichter mit internem Frequenzgenerator können verwendet werden, die sowohl netzgeführt als auch nicht netzgeführt arbeiten können, siehe bspw. Wechselrichter der Firma Studer.
Die Ladestation kann einen ankommenden Wechselstrom zu dem Transportmittel durchleiten und kann damit keinen Leistungs-Wandler enthalten. Damit kann beim Laden eine Wechselspannung von der Ladestation zum Transportmittel unverändert übertragen werden. In umgekehrter Richtung kann in der Notbetriebsart eine Wechselspannung vom Transportmittel zu der Ladestation und ggf. weiter zu einem Gebäude übertragen werden.
Wenn die Ladestation selbst keinen Leistungswandler enthält, kann das Transportmittel einen AC DC Wandler enthalten bspw. einen bidirektional arbeitenden AC DC Wandler, der in der DC AC Betriebsart vorzugsweise wieder nicht netzgeführt arbeiten kann.
Alternativ kann in dem Transportmittel ein separater DC AC Wandler vorhanden sein, der nur unidirektional arbeitet und für eine Einspeisung oder für einen Notbetrieb verwendet wird. Auch dieser unidirektionale DC AC Wandler kann bspw. nicht netzgeführt oder netzgeführt arbeiten, insbesondere wahlweise. Für den Notbetrieb der Ladestation kann der nicht netzgeführte DC AC Wandler verwendet werden, zumindest solange noch kein anderes Fahrzeug elektrische Energie an die Ladestation liefert.
Auch Wechselrichter bzw. Wandler mit internem Frequenzgenerator können im Fahrzeug verwendet werden, die sowohl netzgeführt als auch nicht netzgeführt arbeiten, d. h. im Inselbetrieb einspeisen können, siehe bspw. Wechselrichter der Firma Studer oder von anderen Anbietern.
Das Fahrzeug kann auch ein Kleinwechselspannung liefern. Dadurch können Beschädigungen der Ladestationen verringert oder ausgeschlossen werden. Die Kleinwechselspannung kann für einen Notbetrieb der Ladestation ausreichend sein.
Die Steuereinheit kann mit einer Trenneinheit verbunden sein, mit der die Ladestation vom Energieversorgungsnetz getrennt werden kann. Die Trenneinheit unterscheidet sich insbesondere von einem Spannungswandler.
Durch die Trenneinheit kann gewährleistet werden, dass es beim Liefern der elektrischen Energie vom Transportmittel zur Ladestation keine unerwünschten Rückwirkungen auf elektrische Anlagen gibt, die nicht direkt an der Ladestation betrieben werden.
Die Trenneinheit ermöglicht auch einen definierten Betrieb bei Spannungswiederkehr nach einem Netzausfall. So kann die Trenneinheit über Servicemitarbeiter oder automatisch angeschaltet werden, wenn bspw. sichergestellt ist, dass keine Energie mehr vom Transportmittel zur Versorgung der Ladestation übertragen wird.
Weiterhin ermöglicht die Trenneinheit, dass ein Wechselrichter einen vergleichsweise großen Widerstand an seinem Ausgang hat, so dass er ordnungsgemäß arbeitet. Bei einem Kurzschluss bzw. bei einem kurzschlussähnlichem Widerstand wäre das nicht der Fall.
Die Erfassungseinheit kann von der Ladestation aus gesehen hinter der Trenneinheit angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Spannungswiederkehr auf einfache Art erfasst werden.
Die Ladestation kann ein separates Spannungsnetz enthalten, z. B. ein Kleinspannungsnetz, das mindestens eine, mindestens zwei, mindestens drei oder alle der folgenden Einheiten speist:

– die Steuereinheit,
– die Sendeeinheit,
– eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten der Umgebung der Ladestation,
– eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten einer Anzeigeeinheit der Ladestation, insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung,
– eine Verriegelungseinheit und/oder eine Entriegelungseinheit für eine Anschlussvorrichtung eines Ladekabels,
– eine Kühleinheit der Elektronik der Ladestation, insbesondere ein Lüfter,
– eine Notrufeinheit.

Die Kleinspannung kann insbesondere kleiner als 50 Volt sein. Bei der Kleinspannung kann es sich um eine Gleichspannung oder um eine Wechselspannung handeln. Viele Komponenten der Automatisierungstechnik oder der Haustechnik arbeiten bspw. mit 24 Volt Wechselspannung, siehe bspw. Siemens SIEMATIC.
Die Beleuchtungseinheit zum Beleuchten der Umgebung der Ladestation kann z. B. eine Lampe sein, eine LED, insbesondere eine Hochleistungs-LED (Light Emitting Device), bzw. mehrere LEDs, d. h. diese Beleuchtung kann verschieden sein von einem Anzeigelement der Ladestation, wie einem Display, mit dem Betriebszustände der Ladestation angezeigt werden können.
Kühleinheiten, wie Lüfter, werden insbesondere bei Schnellladestationen eingesetzt, d. h. beim Gleichspannungsladen. Die Kühlung ist auch in einem Notbetrieb wichtig, um eine Zerstörung der elektronischen Bauelemente durch sich stauende Wärme zu vermeiden, insbesondere der Leistungsbauelemente. Insbesondere können im Notbetrieb nicht mehr genutzte Bauteile nachgekühlt werden, die bspw. kurz zuvor im Normalbetrieb noch für das Laden verwendet worden sind.
Die Notrufeinheit kann bspw. in Parkhäusern Verwendung finden. Es kann sich insbesondere um einen hausinternen Notruf handeln, der bspw. über Leitungen erfolgt.
Die Ladestation kann mit mindestens einer weiteren Ladestation im Notbetrieb im Energieverbund verschaltet werden. Solange noch ein Transportmittel an einer Ladestation angeschlossen ist, können alle Ladestationen und die daran angeschlossenen Geräte im Notbetrieb arbeiten. Nutzer von Ladestationen könnten so auch im Notbetrieb ihr Fahrzeug anschließen, wobei bei Spannungswiederkehr das Laden automatisch erfolgt. Auch kann das Fahrzeug von der Ladestation entfernt werden, wobei weiterhin bspw. ordnungsgemäß bezahlt werden kann oder ein ordnungsgemäßes Abmelden erfolgen kann.
Vorzugsweise kann mindestens eine Ladestation festgelegt werden, die im Notbetrieb nicht netzgeführt elektrische Energie liefert. Alternativ kann auch ein Verfahren festgelegt werden, um eine solche Ladestation zu bestimmen.
Bei der Verwendung von geeigneten Wechselrichtern in der Ladestation bzw. in den Fahrzeugen kann der Hochlauf des Verbunds im Notbetrieb auch ohne vorherige Absprachen funktionieren, bspw. wenn der erste Wechselrichter nicht netzgeführt arbeitet und sich die anderen Wechselrichter von Ladestationen bzw. Transportmitteln dann netzgeführt zuschalten.
Aus einem Verbund heraus kann bspw. ein ganzes Gebäude mit Notstrom versorgt werden, bspw. ein Gebäude mit mehr als fünf Etagen oder ein Einfamilienhaus, ein Reihenhaus oder ein Doppelhaus.
Der Verbund kann mindestens eine Gleichspannungsladestation und mindestens eine Wechselspannungsladestation enthalten.
Die Ladestation kann an einem Datenübertragungsnetz eines Gebäudemanagementsystems angeschlossen sein, wobei im Notbetrieb das Gebäudemanagementsystem die Ladestationen in die Energieversorgung des Gebäudes einbezieht, insbesondere in eine Notbeleuchtung und/oder ein Notrufsystem und/oder eine Notbelüftung. Ein solches Gebäudemanagementsystem ist bspw. das Gebäudemanagementsystem Design der Firma Siemens.
Das Gebäudemanagementsystem kann alle im Notbetrieb vorhandenen elektrischen Energiequellen erfassen, d. h. z. B. Notstromakkus, Notstromdieselaggregate, Akkus in Fahrzeugen usw. Danach kann das Gebäudemanagementsystem bspw. selektiv auf diese Energiequellen zugreifen, bspw. unter der Berücksichtigung von zeitlichen Prioritäten und/oder Verbraucherprioritäten. Ggf. kann das Gebäudemanagementsystem auch eine geeignete Segmentierung des Energieversorgungsnetzes des Gebäudes veranlassen.
Gebäudemanagementsysteme können standardisierte Bussysteme verwenden, wie KNX Konnex), BacNet (Building Automatisation and Control Network), LonTalk (Local Operating Network), Ethernet oder Funk etc.
Gebäudemanagementsystem dienen der Steuerung der Anlagen eines Gebäudes, insbesondere mindestens einer, mindestens zweier oder aller der folgenden Anlagen,

– Raumheizungen,
– Lüftung,
– Beleuchtung,
– Jalousien,
– Warmwasser.

Bei einer Ausgestaltung ist das Gebäude eine Veranstaltungsstätte für mehr als 100 Personen für mehr als 500 Personen oder für mehr als 1000 Personen. Mit zunehmender Größe sind strengere gesetzliche Auflagen an Notversorgungssysteme zu erfüllen. Das Gebäude kann bspw. ein Theater, ein Kino, eine Diskothek o. ä. sein. Aber auch andere Gebäude, in denen sich viele Menschen aufhalten können das Notbetriebssystem nutzen, z. B. ein Krankenhaus, insbesondere Notstromersorgung von Operationsräumen, ein mehrstöckiges Bürogebäude oder ein Hochhaus, z. B. mit mehr als 10 Etagen.
Aber auch bei privaten Häusern kann die Notversorgung eingesetzt werden, z. B. für den Betrieb des Kühlschranks und/oder einer Kühltruhe und/oder einer Notbeleuchtung. Wieder kann ein Gebäudemanagementsystem des Hauses einbezogen werden.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Ladestation, insbesondere einer Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, kann in einer Notbetriebsart eine Ladestation oder sowohl eine Ladestation als auch ein Gebäude von einem Elektro-Transportmittel mit elektrischer Energie versorgt wird oder werden.
Somit gelten die oben für die Ladestationen angesprochenen technischen Wirkungen auch für das Verfahren, insbesondere die Erhöhung des Ladekomforts auch im Notbetrieb.
Die Ladestation kann beim Ausfall einer Spannung eines Energieversorgungsnetzes von dem Transportmittel aus mit elektrischer Energie versorgt werden.
Bei einer Ausgestaltung ist die Ladesäule eine Gleichspannungsladesäule. Bei einer anderen Ausgestaltung ist die Ladesäule eine Wechselspannungsladesäule.
Die Ladesäulen können, wie oben bereits erwähnt, auch im Verbund im Notbetrieb betrieben werden, bspw. mindestens eine Gleichspannungsladesäule im Verbund mit mindestens einer Wechselspannungsladesäule. Der Verbund aus Ladesäulen kann im Notbetrieb auch vom Energieversorgungsnetz getrennt werden, um Rückwirkungen zu vermeiden bzw. um die Energieversorgung vom Transportmittel aus zu ermöglichen. Große Energieversorgungsnetze stellen einen kleinen Widerstand dar, z. B. kleiner als 100 Mikroohm, und könnten sonst das Starten eines Wechselrichter verhindern, der bspw. bei einem so kleinen Widerstand von einem Kurzschluss ausgeht.
Alternativ, kann der Verbund auch mit dem Energieversorgungsnetz eines Gebäudes verbunden werden, insbesondere unter Steuerung eines Gebäudemanagementsystems, wie oben ausgeführt.
Ein Elektro-Transportmittel kann enthalten:

– eine Empfangseinheit, die Nachrichten oder Signale von einer Ladestation empfangen kann,
– eine Schalteinheit, die eine Betriebsart ermöglicht, in der von einem Akkumulator des Transportmittels elektrische Energie an eine externe Einheit, insbesondere an eine Ladestation, geliefert wird,
– und eine Steuereinheit, die eingangsseitig mit der Empfangseinheit und ausgangsseitig mit der Schalteinheit verbunden ist.

Die Steuereinheit kann abhängig von einem mit der Empfangseinheit empfangenen Signal oder abhängig von einer mit der Empfangseinheit empfangenen Nachricht die Schalteinheit ansteuern, insbesondere in einer Notbetriebsart der Ladesäule.
Das Transportmittel kann mit einer oben erwähnten Ladestation oder mit den oben erwähnten Verfahren zum Betreiben solcher Ladestationen verwendet werden, so dass die oben genannten technischen Wirkungen auch für das Transportmittel gelten.
Die Schalteinheit kann mindestens zwei Anschlüsse haben, die durch die Schalteinheit für eine Zeitspanne von mehr als einer Sekunde oder von mehr als 10 Sekunden miteinander verbunden werden. Somit ist die Schalteinheit kein Wandler sondern ein Schalter. Diese Schalteinheit kann insbesondere in einem Transportmittel bzw. Teil eines Transportmittels verwendet werden, das bzw. der für Schnellladen bzw. für Gleichspannungsladen verwendet wird.
Die elektrische Energie kann eine Gleichspannung kleiner als 50 Volt sein, was bspw. durch Umschalten auf eine Bordnetzspannung erfolgt.
Alternativ kann die Schalteinheit ein DC AC Wandler sein, mit dem elektrische Energie an eine externe Einheit geliefert wird, insbesondere ein bidirektional arbeitender Wandler. Diese Schalteinheit kann insbesondere in einem Transportmittel bzw. Teil eines Transportmittels verwendet werden, das bzw. der für Wechselspannungsladen verwendet wird.
Die externe Einheit ist bspw. eine Ladestation oder sowohl eine Ladestation als auch ein Gebäude, wobei das Gebäude vorzugsweise über die Ladestation versorgt wird.
Der Wandler kann in der DC AC Betriebsart nicht netzgeführt arbeiten, so dass Inselbetrieb möglich ist. Der Wandler kann eine Spannung kleiner als 50 Volt liefern, was für die Versorgung einer Ladestation ausreichend sein kann und potentielle Schäden an Personen oder an der Ladestation erheblich verringert. Die Kleinwechselspannung kann auch ohne Anforderung durch eine Ladestation zur Verfügung gestellt werden, insbesondere wenn der Ladevorgang unvermittelt unterbrochen wird. Bei Spannungsrückkehr kann dann die Kleinwechselspannung automatisch abgeschaltet werden
Es kann aber auch eine Gleichstromladestation mit einer Kleinsignalwechselspannung oder eine Wechselstromladestation mit einer Kleinsignalgleichspannung im Notbetrieb versorgt werden.
Es wird auch ein Transportmittel allein beansprucht, das einen Wandler enthält, der in einer DC AC Betriebsart nicht netzgeführt arbeitet und der für einen Notbetrieb einer Ladestation und/oder eines Gebäudes verwendet wird.
Bei einer Ausgestaltung befindet sich die Ladestation bzw. der Verbund aus Ladestationen auf einem Firmengelände. Die Transportmittel können ebenfalls zu einem Firmenfuhrpark gehören. Damit kann die Firma entscheiden, ob die Fahrzeuge für die Notbetriebsart entladen werden können. Kosten für Notstromsysteme lassen sich so erheblich senken.
Bei anderen Szenarien gibt der Fahrer sein explizites Einverständnis dazu, dass der Akku seines Fahrzeugs für den Notbetrieb genutzt werden kann und/oder in welchem Maße.
Bei einem weiteren Szenario wird im öffentlichen Interesse, vorzugsweise basierend auf einer gesetzlichen Grundlage, auf die Akkus im Notfall zugegriffen.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird eine CPU (Central Processing Unit) mit Notbetrieb bei Ladeeinheiten/Ladestationen (z. B. Wallbox, Ladesäule) unter Zuhilfenahme der Fahrzeugbatterie angegeben.
Beim Ausfall der öffentlichen Stromversorgung, z. B. längerfristig (mehr als 10 Minuten oder mehr als eine Stunde) oder kurzfristig (z. B. weniger als 10 Minuten) kann über die Fahrzeugbatterie die Funktionalität der Ladeeinheit erhalten werden. Durch den Funktionserhalt der Ladeeinheit können weitere Funktionalitäten aufrecht erhalten werden, die ggf. von öffentlichem Interesse sind, z. B. Notbetrieb, Notruf, Notbeleuchtung, und ggf. weitere Funktionen.
Die Steuereinheit kann den Ausfall der öffentlichen Energieversorgung detektieren, bspw. durch Erfassen eines Spannungsabfalls, o. ä. Die Steuereinheit kann Funktionalitäten haben, um einen Notbetrieb durch Speisung über die Fahrzeugbatterie sicherzustellen.
Unter Zuhilfenahme der angeschlossenen Batterie/Akku können wichtige Funktionalitäten aufrecht erhalten werden, wie z. B.:

– Kühlung der Ladeeinheit, z. B. Schnellladeeinheiten bzw. Fastcharger, die noch nachgekühlt werden müssen,
– Notruf,
– Notbeleuchtung, z. B. in Parkhäusern, öffentlichen Gebäuden bzw. an der Säule selbst,
– Memory Funktion bzw. Speicherfunktion von Benutzungseinstellungen wie z. B. Ladezeit, Ladedauer, Parkzeit usw.,
– Funktionserhalt der Verriegelung am Stecker, z. B. als Diebstahlschutz für den Nutzer der Ladestation bzw. für den Fahrer des Elektroautos,
– auch Entriegelung des Steckers bei motorbetriebener Verriegelung, z. B. auf Anforderung des Fahrers hin,
– Notversorgung von Geräten, die von der Ladeinheit umgeben sind oder die an die Ladeinheit angeschlossen bzw. an der Ladeinheit angeordnet sind.

Die 1 zeigt eine Funktionsskizze, wobei bei einer Störung im öffentlichen Netz die CPU der Ladeeinheit einen Notbetrieb sichert und entsprechende Maßnahmen einleitet, z. B.:

– Notruf,
– Notbetrieb,
– Information an den Fahrer,
– Erhalt der Verriegelung,
– usw.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff ”kann” verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff ”etwa” verwendet wird, bedeutet dies, dass auch der exakte Wert offenbart ist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 eine Ladeinfrastruktur, die für einen Notbetrieb geeignet ist,
2 Einheiten einer AC Ladestation,
3 Einheiten eines Elektroautos mit AC DC Ladewandler,
4 Einheiten einer DC Ladestation,
5 Einheiten eines Elektroautos mit DC Lademöglichkeit,
6 Verfahrensschritte beim Anschluss eine Elektroautos an eine Ladesäule, und
7 Verfahrensschritte bei einem Netzausfall.
Die 1 zeigt eine Ladeinfrastruktur 10, die für einen Notbetrieb einer Ladestation 12 bzw. mehrerer im Verbund betriebener Ladestationen geeignet ist.
Die Ladeinfrastruktur 10 ermöglicht das Laden des Traktionsakkus eines Elektroautos 14 an der Ladestation 12. Die Ladestation 12 ist bspw. eine Ladesäule, eine Wallbox bzw. Wandbox, o. ä. Beispiele für den Aufbau der Ladestation 12 werden unten an Hand der 2 für eine AC Ladestation 12a und an Hand der 4 für eine DC Ladestation 12b näher erläutert. Der Aufbau eines Elektroautos 14 wird unten an Hand der 3 für ein Elektroauto 14a bzw. an Hand der 5 für ein Elektroauto 14b bspw. erläutert.
Zwischen dem Elektroauto 14 und der Ladestation 12 gibt es eine Energieübertragungsstrecke 1b, z. B. ein Ladekabel oder zwei Spulen, zwischen denen über Induktion Energie übertragen werden kann. Beim Laden ist der Energiefluss von der Ladestation 12 zum Elektroauto 14 gerichtet. Ein Energiefluss 18 vom Elektroauto 14 zur Ladestation 18 gilt für eine Notbetriebsart der Ladestation 12.
Die Ladestation 12 enthält eine Steuerschaltung 20, z. B. eine CPU (Central Processing Unit), die das Laden und auch den Notbetrieb der Ladestation 12 steuert. So wird der von dem Elektroauto 14 kommende Energiefluss vollständig oder teilweise als Energiefluss 22 im Notbetrieb der Ladestation 12 genutzt, z. B. für ein Notrufsystem, einen Notbetrieb, zum Senden einer Information an den Fahrer des Elektroautos 14, z. B. dass kein Laden möglich ist, für den Erhalt der Verriegelung des Ladekabels 16, usw.
Die Ladestation 12 ist an ein Energieversorgungsnetz 24 angeschlossen. Es sei angenommen, dass zwischen einem Leitungsabschnitt 26 und einem Leitungsabschnitt 28 eine Störung 30 auftritt, die zu einem Ausfall der Netzspannung an der Ladestation 12 führt. Die Störung ist bspw. ein Kabelbruch oder der Ausfall einer Schalteinrichtung. Obwohl eine Störung vorliegt, bleibt die Ladestation 12 funktionsfähig, weil sie die elektrische Energie für den Notbetrieb aus dem Akku des Elektroautos 14 entnehmen kann, was unten an Hand der 2 bis 7 näher erläutert wird. Die Störung 30 kann aber auch an einer anderen Stelle im Energieversorgungsnetz 24 auftreten.
Außerdem ermöglicht der Notbetrieb der Ladestation 12 bspw., dass eine Gebäudemanagement DVA 32 Datenverarbeitungsanlage) den Akku des Elektroautos 14 für eine Notversorgung eines Gebäudes nutzen kann. Ein solches Gebäudemanagementprogramm ist bspw. das Programm Design der Firma Siemens. Die DVA 32 und die Ladestation 12 sind bspw. über eine Datenübertragungsverbindung 34 gekoppelt. Jedoch ist der Anschluss der Ladestation 12 an ein Gebäudemanagementsystem optional.
Die 2 zeigt Einheiten einer AC (alternated current) Ladestation 12a, die bspw. mit 230 Volt Wechselspannung lädt oder mit einem anderen Spannungswert, der in einem Energieversorgungsnetz eines Landes gebräuchlich ist. Von der Ladestation 12a führt ein Ladekabel 16a zu einer Verbindungseinrichtung 94a, z. B. zu einem Stecker. Alternativ kann auch induktives Laden verwendet werden. Der Stecker 94a wird in eine Aufnahmevorrichtung an einem Elektroauto 14a gesteckt, das unten bspw. an Hand der 3 erläutert wird.
Die Ladestation 12a kann wieder als Ladesäule oder als Wallbox oder auf andere Art ausgeführt sein. Die Ladestation 12a ist über die Leitung 28a mit einem Energieversorgungsnetz verbunden, das im Normalbetrieb das Laden der Akkus eines Elektroautos an der Ladestation 12a ermöglicht. Im Normalbetrieb ist ein optionaler Schalter S1a zwischen der Leitung 28a und der Ladestation 12a geschlossen.
Die Ladestation 12a enthält:

– ein optionales Messgerät 50a, bspw. zum Erfassen der beim Laden entnommenen elektrischen Energie (Wirkleistung und/oder Blindleistung),
– einen optionalen FI (F-Fehler, I-Strom) Schalter 52a, der beim Auftreten von Fehlerströmen die Ladestation 12a vom Netz trennt und so eine Gefährdung von Personen verhindert,
– einen optionalen Schutzschalter 54a, der bei Überspannungen oder Überstrom selbsttätig schaltet, bspw. wenn der zulässige maximale Ladestrom überschritten wird,
– ein Schütz 56a, mit dem das Laden begonnen und beendet werden kann,
– ein Steuermodul 58a, dessen Aufbau unten noch näher erläutert wird,
– einen AC AC Wandler 62a, der das Steuermodul 58a und weitere Einheiten der Ladestation bspw. mit einer Kleinwechselspannung versorgt, z. B. mit einem Effektivwert kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt,
– eine optionale Puffereinheit 64a, die bspw. für einige Sekunden, z. B. kleiner als 60 Sekunden oder kleiner als 10 Sekunden das Steuermodul 58a und ggf. weitere Einheiten 96a bis 100a versorgen kann, um das Umschalten zwischen Normalbetrieb und Notbetrieb bzw. in umgekehrte Richtung zu ermöglichen.

Die Puffereinheit 64a kann bspw. auch Bestandteil des Wandlers 62a bzw. des Steuermoduls 58a sein. Die Puffereinheit enthält bspw. einen Kondensator und/oder einen Akku, z. B. mit einer Ladekapazität kleiner als 1 kWh (Kilowattstunde) oder kleiner als 100 Ws (Wattsekunden).
Das Steuermodul 58a enthält:

– eine Steuereinheit 66a, z. B. eine CPU, die der in der 1 gezeigten Steuereinheit 20 entspricht, und
– eine Kommunikationseinheit 68a, bspw. eine Pulsweitenmodulationseinheit, mit der Steuerinformationen über das Ladekabel 16a zu dem an die Ladestation 12a angeschlossenen Elektroauto 14b, siehe 3, gesendet werden können.

Die Steuereinheit 66a und die Kommunikationseinheit 68a sind im Steuermodul 58a gekoppelt, insbesondere zum Datenaustausch.
An Stelle einer Pulsweitenmodulation kann auch eine Powerline-Kommunikation oder eine Übertragung über Funk verwendet werden.
Es gibt die folgenden Verbindungen der Einheiten der Ladestation 12a:

– eine Leitung 70a zwischen dem Schalter S1a und dem optionalen Messgerät 50a,
– eine Leitung 72a zwischen dem optionalen Messgerät 50a und dem FI Schalter 52a,
– eine Leitung 74a zwischen dem FI Schalter 52a und dem Schutzschalter 54a,
– eine Leitung 76a zwischen dem Schütz 56a und dem Ladekabel 16a,
– eine Leitung 80a zwischen dem Schalter S1a und dem AC AC Wandler 62a zum Erzeugen der Kleinwechselspannung,
– eine Leitung 82a zwischen dem AC AC Wandler 62a und dem Steuermodul 58a,
– eine Leitung 84a zwischen der Steuereinheit 66a und dem Schütz 56a, und
– eine Leitung 86a zwischen dem optionalen Puffer 64a und dem AC AC Wandler 62a.

Der FI Schalter 52a und der Schutzschalter 54a ermöglichen bspw. einen normkonformen bzw. normgerechten Betrieb der Ladestation 12a in der Ladebetriebsart 3 nach IEC 61851, ggf. auch mit einem zusätzlichen Überspannungsableiter.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Reihenfolge der Schalter vertauscht sein. Weiterhin können zusätzliche Schalter vorgesehen sein, z. B. mindestens ein Überspannungsableiter. Auch kann der Eingang des AC AC Wandlers 62a an einer anderen Stelle angeschlossen sein.
Eine Datenübertragungsverbindung 90a liegt zwischen der Kommunikationseinheit 68a und dem Ladekabel 16a. Im Ausführungsbeispiel ist die Verbindung 90a am Schütz 56a angeschlossen. Alternativ können andere Anschlussstellen verwendet werden, bspw. direkt an dem einen Ende des Ladekabels 16a.
Verbraucher 96a bis 100a der Ladestation 12a sind ebenfalls am Ausgang des AC AC Wandlers 62a angeschlossen, z. B.

– eine Umfeld-Beleuchtungseinheit 96a, z. B. eine Glühlampe, eine Energiesparlampe oder eine Leuchtstoffröhre,
– eine Displaybeleuchtungseinheit 98a,
– weitere Einheiten 100a, wie Verriegelungseinheit für eine Verbindungsvorrichtung des Ladekabels 16a direkt an der Ladestation 12a, eine entsprechende Entriegelungseinheit, eine Kühleinheit für die Elektronik der Ladestation 12a, eine Notrufeinheit usw.

Eine optionale Erfassungsleitung 110a liegt zwischen der Leitung 28a und der Steuereinheit 66a. Die Erfassungsleitung 110a ermöglicht der Steuereinheit 66a den Netzausfall und ggf. auch die Spannungswiederkehr zu erfassen und den Schalter S1a bspw. über eine optionale Fernwirkleitung 112a zu betätigen, d. h. zunächst Öffnen bei Netzausfall und bei Spannungswiederkehr Schließen. Alternativ kann der Netzausfall auch in der Ladestation 12a erfasst werden, bspw. an der Leitung 82a.
Die Funktion der Ladestation 12a wird unten an Hand der 6 bzw. 7 noch näher erläutert. Im Normalbetrieb arbeitet die Ladestation 12a, wie eine bekannte Ladestation, ggf. kann dem Elektroauto jedoch auch schon im Normalbetrieb signalisiert werden, dass die Ladestation 12a für einen Notbetrieb geeignet ist. Ebenso kann die Ladestation 12a im Normalbetrieb ermitteln, ob das gerade angeschlossene Elektroauto 14, 14a einen Notbetrieb unterstützt.
Im Notbetrieb kann die Ladestation 12a dann elektrische Energie vom Elektroauto 14a anfordern und für die eigene Energieversorgung nutzen. Im Zusammenwirken mit einem Gebäudemanagementsystem kann ggf. auch Energie an die Leitung 28a geliefert werden.
Optional kann die Ladestation 12a auch an ein Gebäudemanagementsystem angeschlossen sein, um im Notbetrieb bspw. den Traktions-Akku des Elektroautos 14, 14a nicht nur zur Notstromversorgung der Ladestation 12a sondern darüber hinaus auch für weitere an die Leitung 28a angeschlossene Verbraucher des Gebäudes zu nutzen, was vorzugsweise unter Steuerung des Gebäudemanagementsystems erfolgt.
An Stelle des AC AC Wandlers 62a kann auch ein AC DC Wandler verwendet werden, der eine Kleingleichspannung erzeugt, bspw. kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt.
Wenn eine Kleinwechselspannung im Notbetrieb vom Elektroauto kommt, sollte der Wandler 62a ein Weitbereichswandler sein, der einen großen Eingangsspannungsbereich ermöglicht, in dem insbesondere die Netzspannung und die Kleinwechselspannung liegen. Somit wird der Wandler 62a im Notbetrieb über die Leitung 70a und die Leitung 80a versorgt.
Auch kann eine Kleingleichspannung bei einer Wechselstromladesäule für den Notbetrieb vom Fahrzeug aus eingespeist werden.
Die 3 zeigt Einheiten eines Elektroautos 14a mit AC DC Ladewandler 124. Das Elektroauto 14a kann bspw. an der Ladestation 12a betrieben werden.
Das Elektroauto 14a enthält die folgenden für das Laden der Akkus des Elektroautos 14a bzw. für den Notbetrieb der Ladestation 12a relevanten Einheiten:

– eine Verbindungseinheit 120a, z. B. eine Buchse für den Stecker des Ladekabels,
– eine Kommunikationseinheit 122a, die bspw. PWM-Signale (Pulweitenmodulation) sendet und/oder empfängt, insbesondere eine Information, d. h. eine Nachricht bzw. ein Signal, bspw. dass die Ladestation 12a notbetriebsfähig ist und/oder dass der Notbetrieb gestartet werden soll,
– einen AC DC Wandler 124a, der bspw. bidirektional ist,
– ein Batteriemanagementsystem 126a (BMS), bspw. zur Überwachung der Temperatur im Traktionsakku 130a und/oder zum sogenannten Zellausgleich zwischen den Zellen des Traktionsakkus 130a,
– einen optionalen Bordnetzakku 128a, der bspw. ein Gleichkleinspannung liefert, von bspw. kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt,
– einen Traktionsakku 130a, der bspw. im voll geladenen Zustand eine Gleichspannung im Bereich von 400 bis 800 Volt liefert.

An Stelle einer Pulsweitenmodulation kann in der Kommunikationseinheit 122a auch eine Powerline-Kommunikation oder eine Übertragung über Funk verwendet werden.
An Stelle des bidirektionalen AC DC Wandler 124a können auch ein AC DC Wandler und ein DC AC Wandler verwendet werden. Das Batteriemanagementsystem 126a kann bspw. auch Bestandteil des Traktionsakkus 130a sein.
Zusätzlich kann das Elektroauto 14a auch einen DC Ladeteil enthalten, wie er unten an Hand der 5 erläutert wird. Abhängig von der Art der Ladestation 14a kann dann festgelegt sein oder festgelegt werden, welcher Notbetrieb möglich sein soll, d. h. Wechselspannung (AC) oder Gleichspannung (DC). Kann die Ladestation beide Ladearten, so kann sie bspw. explizit festlegen, welcher Notbetrieb erfolgen soll.
Zwischen den genannten Einheiten gibt es die folgenden Verbindungen:

– eine Leitung 134a zwischen der Verbindungseinheit 120a und einem ersten Anschluss des AC DC Wandlers 124a,
– eine Leitung 136a zwischen der Verbindungseinheit 120a und einem zweiten Anschluss des AC DC Wandlers 124a,
– eine Leitung 138a zwischen dem Traktionsakku 130a, z. B. dem Pluspol, und einem dritten Anschluss des AC DC Wandlers 124a,
– eine Leitung 140a zwischen dem Traktionsakku 130a, z. B. einem Massepol bzw. Minuspol, und einem vierten Anschluss des AC DC Wandlers 124a,
– eine Leitung 142a bzw. mehrere Leitungen 142a zwischen dem Wandler 124a und dem Batteriemanagementsystem 126a, wobei die Leitung 142a bspw. eine Steuerleitung ist,
– eine Leitung 144a bzw. mehrere Leitungen 144a zwischen dem Batteriemanagementsystem 126a und dem Traktionsakku 130a, bspw. Steuerleitungen und/oder Erfassungsleitungen,
– eine Leitung 146a bzw. mehrere Leitungen 146a zwischen dem Batteriemanagementsystem 126a und der Kommunikationseinheit 122a, insbesondere zum Weiterleiten der im Zusammenhang mit dem Notbetrieb der Ladestation 14a empfangenen Signale oder Nachrichten von der Kommunikationseinheit 122a zum Batteriemanagementsystem 126a, und
– eine Datenübertragungsverbindung 148a zwischen der Verbindungseinheit 120a und der Kommunikationseinheit 122a, insbesondere zum Übertragen von im Zusammenhang mit dem Notbetrieb der Ladestation 14a übertragenen Signalen.

Das Elektroauto 14a enthält außerdem einen Traktionsmotor 132a, der bspw. zwei oder vier nicht dargestellte Räder antreibt. An Stelle eines Traktionsmotors 132a können auch zwei oder vier Radnabenmotore(n) verwendet werden. Auch die Antriebsmotore(n) werden ggf. über Wechselrichter bzw. Wandler angesteuert, z. B. über AC DC Wandler.
Das Elektroauto 14a ist bspw. ein übliches Elektroauto, dessen Kommunikationseinheit 122a und Batteriemanagementsystem 126a jedoch so modifiziert worden sind, dass ein Notbetrieb einer Ladestation möglich ist. Insbesondere können zugehörige Anforderungen der Ladestation erfüllt werden. Die Anforderung wird als entsprechende Nachricht oder als Signal über das Ladekabel 1ba bzw. auf andere Art übertragen.
Bei einer Variante liefert das Elektroauto 14a im Notbetrieb eine Wechselspannung, die etwa den gleichen maximalen Spannungsbetrag bzw. Effektivspannungsbetrag hat wie die im Ladebetrieb empfangene Ladewechselspannung.
Bei einer anderen Variante liefert das Elektroauto 14a im Notbetrieb eine Wechselspannung, die einen erheblich kleineren Maximalspannungsbetrag bzw. Effektivspannungsbetrag hat als die im Ladebetrieb empfangene Ladewechselspannung, was durch entsprechende Ansteuerung des betreffenden Wandlers erreicht werden kann, z. B. des bidirektionalen Wandlers 124a. Die Notbetriebswechselspannung beträgt bspw. weniger als 50 Prozent oder weniger als 20 Prozent der Ladewechselspannung.
Die im Notbetrieb zu liefernde Wechselspannung kann bei einer nächsten Variante auch von der Ladestation vorgegeben werden, wobei das Elektroauto 14a für den Notbetrieb mindestens zwei voneinander verschiedene Wechselspannungen erzeugen kann.
Die vom Wandler 124a bzw. einem zusätzlichen Wandler im Notbetrieb erzeugte Wechselspannung ist insbesondere nicht netzgeführt, so dass ein Inselbetrieb möglich ist.
Die 4 zeigt Einheiten einer DC (directed current) Ladestation 12b, die bspw. mit einer Gleichspannung im Bereich von 400 bis 800 Volt lädt. Von der Ladestation 12b führt ein Ladekabel 1bb zu einer Verbindungseinrichtung 94b, z. B. zu einem Stecker. Der Stecker 94b wird in eine Aufnahmevorrichtung an einem Elektroauto 14b gesteckt, das unten bspw. an Hand der 5 erläutert wird.
Die Ladestation 12b kann als Ladesäule oder als Wallbox oder auf andere Art ausgeführt sein. Die Ladestation 12b ist über die Leitung 28b mit einem Energieversorgungsnetz verbunden, das im Normalbetrieb das Laden der Akkus eines Elektroautos an der Ladestation 12b ermöglicht. Im Normalbetrieb ist ein optionaler Schalter S1b zwischen der Leitung 28b und der Ladestation 12b geschlossen.
Die Ladestation 12b enthält:

– ein optionales Messgerät 50b, bspw. zum Erfassen der beim Laden entnommenen elektrischen Energie (Wirkleistung und/oder Blindleistung),
– einen optionalen FI (F-Fehler, I-Strom) Schalter 52b, der beim Auftreten von Fehlerströmen die Ladestation 12b vom Netz trennt und so eine Gefährdung von Personen verhindert,
– einen optionalen Schutzschalter 54b, der bei Überspannungen oder Überstrom selbsttätig schaltet, bspw. wenn der zulässige maximale Ladestrom überschritten wird,
– einen AC DC Wandler 150, der eine Netzwechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt und der bspw. bidirektional arbeiten kann,
– ein Schütz 56b, mit dem das Laden begonnen und beendet werden kann,
– ein Steuermodul 58b, dessen Aufbau unten noch näher erläutert wird,
– einen AC DC AC Wandler 62b, der das Steuermodul 58b und weitere Einheiten der Ladestation 12b bspw. mit einer Kleinwechselspannung versorgt, z. B. mit einem Effektivwert kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt,
– eine optionale Puffereinheit 64b, die bspw. für einige Sekunden, z. B. kleiner als 60 Sekunden oder kleiner als 10 Sekunden das Steuermodul 58b und ggf. weitere Einheiten 96b bis 100b versorgen kann, um das Umschalten zwischen Normalbetrieb und Notbetrieb bzw. in umgekehrter Richtung zu ermöglichen.

An Stelle eines bidirektionalen Wandlers 150 kann auch ein AC DC Wandler und ein DC AC Wandler verwendet werden. Der bidirektionale Wandler 150 arbeitet in der DC AC Betriebsart vorzugsweise nicht netzgeführt, so dass ein Inselbetrieb möglich ist. Gleiches gilt für einen separaten DC AC Wandler.
Die Puffereinheit 64b kann bspw. auch Bestandteil des Wandlers 62b bzw. des Steuermoduls 58b sein. Die Puffereinheit enthält bspw. einen Kondensator und/oder einen Akku, z. B. mit einer Ladekapazität kleiner als 1 kWh (Kilowattstunde) oder kleiner als 100 Ws Wattsekunden).
Das Steuermodul 58b enthält:

– eine Steuereinheit 66b, z. B. eine CPU, die der in der 1 gezeigten Steuereinheit 20 entspricht, und
– eine Kommunikationseinheit 68b, bspw. eine Pulsweitenmodulationseinheit, mit der Steuerinformationen über das Ladekabel 16b zu dem an die Ladestation 12b angeschlossenen Elektroauto 14b, siehe 5, gesendet werden können.

Die Steuereinheit 66b und die Kommunikationseinheit 68b sind im Steuermodul 58b gekoppelt, insbesondere zum Datenaustausch.
An Stelle einer Pulsweitenmodulation kann auch eine Powerline-Kommunikation oder eine Übertragung über Funk verwendet werden.
Es gibt die folgenden Verbindungen der Einheiten der Ladestation 12b:

– eine Leitung 70b zwischen dem Schalter S1b und dem optionalen Messgerät 50b,
– eine Leitung 72b zwischen dem optionalen Messgerät 50b und dem FI Schalter 52b,
– eine Leitung 74b zwischen dem FI Schalter 52b und dem Schutzschalter 54b,
– eine Leitung 160 zwischen dem Schutzschalter 54b und dem AC DC Wandler 150,
– eine Leitung 162 zwischen dem AC DC Wandler 150 und dem Schütz 56b,
– eine optionale Leitung 164 zwischen dem Schütz 56b und dem Ladekabel 16b,
– eine Leitung 170 zwischen der Leitung 164 und einem Gleichspannungspin bzw. Gleichspannungsanschluss des AC DC AC Wandlers 62b,
– eine Leitung 80b zwischen dem Schalter S1b und dem AC AC Wandler 62b zum Erzeugen der Kleinwechselspannung,
– eine Leitung 82b zwischen dem AC AC Wandler 62b und dem Steuermodul 58b,
– eine Leitung 84b zwischen der Steuereinheit 66b und dem Schütz 56b, und
– eine Leitung 86b zwischen dem optionalen Puffer 64b und dem AC AC Wandler 62b.

Der FI Schalter 52b und der Schutzschalter 54b ermöglichen bspw. einen normkonformen bzw. normgerechten Betrieb der Ladestation 12b in der Ladebetriebsart 4 nach IEC 61851, ggf. auch mit einem zusätzlichen Überspannungsableiter bzw. mehreren zusätzlichen Überspannungsableitern und/oder einem Isolationswächter.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Reihenfolge der Schalter vertauscht sein. Weiterhin können zusätzliche Schalter vorgesehen sein, z. B. mindestens ein Überspannungsableiter. Auch kann der Eingang des AC AC Wandlers 62b an einer anderen Stelle angeschlossen sein.
Eine Datenübertragungsverbindung 90b liegt zwischen der Kommunikationseinheit 68b und dem Ladekabel 16b. Im Ausführungsbeispiel ist die Verbindung 90b am Schütz 56b angeschlossen. Alternativ können andere Anschlussstellen verwendet werden, bspw. direkt an dem einen Ende des Ladekabels 16b.
Verbraucher 96b bis 100b der Ladestation 12b sind ebenfalls am Ausgang des AC AC Wandlers 62b angeschlossen, z. B.

– eine Umfeld-Beleuchtungseinheit 96b, z. B. eine Glühlampe, eine Energiesparlampe oder eine Leuchtstoffröhre,
– eine Displaybeleuchtungseinheit 98b,
– weitere Einheiten 100b, wie Verriegelungseinheit für eine Verbindungsvorrichtung des Ladekabels 16b direkt an der Ladestation 12b, eine entsprechende Entriegelungseinheit, eine Kühleinheit für die Elektronik der Ladestation 12b, eine Notrufeinheit usw.

Eine optionale Erfassungsleitung 110b liegt zwischen der Leitung 28b und der Steuereinheit 66b. Die Erfassungsleitung 110b ermöglicht der Steuereinheit 66b den Netzausfall und ggf. auch die Spannungswiederkehr zu erfassen und den Schalter S1b bspw. über eine optionale Fernwirkleitung 112b zu betätigen, d. h. zunächst Öffnen bei Netzausfall und bei Spannungswiederkehr Schließen. Alternativ kann der Netzausfall auch in der Ladestation 12b erfasst werden, z. B. an der Leitung 80b.
Die Funktion der Ladestation 12b wird unten an Hand der 6 bzw. 7 noch näher erläutert. Im Normalbetrieb arbeitet die Ladestation 12b, wie eine bekannte Ladestation, ggf. kann dem Elektroauto jedoch auch schon im Normalbetrieb signalisiert werden, dass die Ladestation 12b für einen Notbetrieb geeignet ist. Ebenso kann die Ladestation 12b im Normalbetrieb ermitteln, ob das gerade angeschlossene Elektroauto 14, 14b einen Notbetrieb unterstützt.
Im Notbetrieb kann die Ladestation 12b dann elektrische Energie vom Elektroauto 14b anfordern und für die eigene Energieversorgung nutzen. Im Zusammenwirken mit einem Gebäudemanagementsystem kann ggf. auch elektrische Energie an die Leitung 28b geliefert werden.
Optional kann die Ladestation 12b auch an ein Gebäudemanagementsystem angeschlossen sein, um im Notbetrieb bspw. den Traktions-Akku des Elektroautos 14b nicht nur zur Notstromversorgung der Ladestation 12b sondern darüber hinaus auch für weitere an die Leitung 28b angeschlossene Verbraucher des Gebäudes zu nutzen, was vorzugsweise unter Steuerung des Gebäudemanagementsystems erfolgt.
An Stelle des AC DC AC Wandlers 62b kann auch ein AC DC Wandler verwendet werden, der eine Kleingleichspannung erzeugt, bspw. kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt.
Es könnte an der Leitung 170 auch ein DC AC Wandler oder ein DC DC Wandler angeschlossen sein, der zusätzlich zum Wandler 62b verwendet wird. Eine geeignete Umschalteinheit ist dann ggf. vorzusehen.
Der AC DC AC Wandler 62b enthält bspw. auch eine Umschalteinheit, die sicher stellt, dass nur eine Spannungsquelle verwendet wird, d. h. entweder die über die Leitung 170 kommende Gleichspannung oder eine über die Leitung 80b kommende und vom Wandler 150 bzw. einem zusätzlichen Wandler erzeugte Wechselspannung.
Bei einer Variante kann auch nur eine Kleinsignalgleichspannung, z. B. kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt, vom Elektroauto 14b kommen, bspw. eine Bordnetzspannung. Diese Spannung kann ohne Umwandlung, nur mit Spannungswertanpassung oder nach Umwandlung in eine Wechselspannung zur Versorgung der Ladestation 12b im Notbetrieb verwendet werden.
Auch kann eine Kleinsignalwechselspannung an eine Gleichspannungsladesäule vom Fahrzeug aus für den Notbetrieb der Ladesäule eingespeist werden.
Die 5 zeigt Einheiten eines Elektroautos 14b, das für Gleichspannungsladen geeignet ist. Das Elektroauto 14b kann somit bspw. an der Ladestation 12b betrieben werden.
Das Elektroauto 14b enthält die folgenden für das Laden der Akkus des Elektroautos 14b bzw. für den Notbetrieb der Ladestation 12b relevanten Einheiten:

– eine Verbindungseinheit 120b, z. B. eine Buchse für den Stecker des Ladekabels,
– eine Kommunikationseinheit 122b, die bspw. PWM-Signale (Pulweitenmodulation) sendet und/oder empfängt, insbesondere eine Information, d. h. eine Nachricht bzw. ein Signal, bspw. dass die Ladestation 12b notbetriebsfähig ist und/oder dass der Notbetrieb gestartet werden soll,
– eine Trenneinheit 200, z. B. mit nur zwei Leistungsschaltern,
– ein Batteriemanagementsystem 126b (BMS), bspw. zur Überwachung der Temperatur im Traktionsakku 130b und/oder zum sogenannten Zellausgleich zwischen den Zellen des Traktionsakkus 130b,
– einen optionalen Bordnetzakku 128b, der bspw. ein Gleichkleinspannung liefert, von bspw. kleiner als 50 Volt und größer als 5 Volt,
– einen Traktionsakku 130b, der bspw. im voll geladenen Zustand eine Gleichspannung im Bereich von 400 bis 800 Volt liefert.

An Stelle einer Pulsweitenmodulation kann in der Kommunikationseinheit 122b auch eine Powerline-Kommunikation oder eine Übertragung über Funk verwendet werden.
Das Batteriemanagementsystem 126b kann bspw. auch Bestandteil des Traktionsakkus 130b sein.
Zusätzlich kann das Elektroauto 14b auch einen AC Ladeteil enthalten, wie er oben an Hand der 3 erläutert worden ist. Abhängig von der Art der Ladestation 14b kann dann festgelegt sein oder festgelegt werden, welcher Notbetrieb möglich sein soll, d. h. Wechselspannung (AC) oder Gleichspannung (DC). Kann die Ladestation beide Ladearten, so kann sie bspw. explizit festlegen, welcher Notbetrieb erfolgen soll.
Zwischen den genannten Einheiten gibt es die folgenden Verbindungen:

– eine Leitung 210 zwischen der Verbindungseinheit 120b und einem ersten Anschluss der Trenneinheit 200,
– eine Leitung 212 zwischen der Verbindungseinheit 120b und einem zweiten Anschluss der Trenneinheit 200,
– eine Leitung 214 zwischen dem Traktionsakku 130b, z. B. dem Pluspol, und einem dritten Anschluss der Trenneinheit 200,
– eine Leitung 216a zwischen dem Traktionsakku 130b, z. B. einem Massepol bzw. Minuspol, und einem vierten Anschluss der Trenneinheit 200,
– eine Leitung 142b bzw. mehrere Leitungen 142b zwischen der Trenneinheit 200 und dem Batteriemanagementsystem 126b, wobei die Leitung 142b bspw. eine Steuerleitung ist,
– eine Leitung 144b bzw. mehrere Leitungen 144b zwischen dem Batteriemanagementsystem 126b und dem Traktionsakku 130b, bspw. Steuerleitungen und/oder Erfassungsleitungen,
– eine Leitung 146b bzw. mehrere Leitungen 146b zwischen dem Batteriemanagementsystem 126b und der Kommunikationseinheit 122b, insbesondere zum Weiterleiten der im Zusammenhang mit dem Notbetrieb der Ladestation 14b empfangenen Signale oder Nachrichten von der Kommunikationseinheit 122b zum Batteriemanagementsystem 126b, und
– eine Datenübertragungsverbindung 148b zwischen der Verbindungseinheit 120b und der Kommunikationseinheit 122b, insbesondere zum Übertragen von im Zusammenhang mit dem Notbetrieb der Ladestation 14b übertragenen Signalen.

Das Elektroauto 14b enthält außerdem einen Traktionsmotor 132b, der bspw. zwei oder vier nicht dargestellte Räder antreibt. An Stelle eines Traktionsmotors 132b können auch zwei oder vier Radnabenmotore(n) verwendet werden. Auch die Antriebsmotore(n) werden ggf. über Wechselrichter bzw. Wandler angesteuert, z. B. AC DC Wandler.
Das Elektroauto 14b ist bspw. ein übliches Elektroauto, dessen Kommunikationseinheit 122b und Batteriemanagementsystem 126b jedoch so modifiziert worden sind, dass ein Notbetrieb einer Ladestation 12b möglich ist. Insbesondere können zugehörige Anforderung der Ladestation 12b erfüllt werden. Die Anforderung wird als entsprechende Nachricht oder als Signal über das Ladekabel 16b bzw. auf andere Art übertragen.
Bei einer Variante liefert das Elektroauto 14b im Notbetrieb eine Gleichspannung, die etwa den gleichen maximalen Spannungsbetrag wie die im Ladebetrieb empfangene Ladegleichspannung hat.
Bei einer anderen Variante liefert das Elektroauto 14b im Notbetrieb eine Gleichspannung, die einen erheblich kleineren Spannungsbetrag hat als die im Ladebetrieb empfangene Ladegleichspannung, was bspw. durch Umschalten auf eine Bordnetzspannung erreicht werden kann. Die Notgleichspannung beträgt bspw. weniger als 50 Prozent oder weniger als 20 Prozent der Ladegleichspannung.
Die im Notbetrieb zu liefernde Gleichspannung kann bei einer nächsten Variante auch von der Ladestation 12b vorgegeben werden, wobei das Elektroauto 14b für den Notbetrieb mindestens zwei voneinander verschiedene Gleichspannungen erzeugen kann.
Die 6 zeigt Verfahrensschritte beim Anschluss eines Elektroautos, z. B. 14, 14a, 14b, an eine Ladesäule bzw. Ladestation, z. B. 12, 12a bzw. 12b. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden auch kurz als Schritte bezeichnet. Das Verfahren beginnt in einem Schritt 300 bspw. mit dem Verbinden von Fahrzeug und Ladestation über ein Ladekabel oder durch Positionieren einer Spule im Fahrzeug bzw. Elektroauto 14, 14a, 14b, und einer Spule außerhalb des Fahrzeugs beim induktiven Laden.
In einem folgenden Schritt 302 erkennt das Fahrzeug das Ladekabel. In einem Schritt 304, der auch vor dem Schritt 302 liegen bzw. gleichzeitig zu diesem Schritt ausgeführt werden kann, erfasst die Ladestation bzw. die Ladesäule, dass ein Fahrzeug ladebereit ist.
In einem Schritt 304 signalisiert die Ladestation, dass eine Notbetriebsart mit Nutzung des Fahrzeugakkus (Traktionsakku oder Bordnetzakku) vorhanden ist. Es kann auch die in der Notbetriebsart erwartete Spannungsart, d. h. Gleichspannung oder Wechselspannung, sowie die Höhe der Spannung von der Ladestation vorgegeben werden oder zwischen der Ladestation und dem Elektroauto ausgehandelt werden.
In einem Schritt 308 erzeugt die Ladestation dann einen Ladestrom, bspw. einen von ihr maximal zu liefernden Ladestrom IMax. Der Ladestrom kann ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein.
In einem Schritt 310 wird der Akku des Fahrzeugs dann geladen, bspw. bis fahrzeugseitig eine Abschaltung erfolgt, z. B. bei voll geladenem Akku.
Damit werden auch für den Notbetrieb relevante Verfahrensschritte im Normalbetrieb ausgeführt.
Die Reihenfolge der in der 6 gezeigten Schritte kann auch verändert werden. Außerdem können weitere Schritte vor, zwischen oder nach den genannten Schritten ausgeführt werden.
Die 7 zeigt Verfahrensschritte bei einem Netzausfall. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden auch kurz als Schritte bezeichnet. Das Verfahren beginnt in einem Schritt 350 bspw. mit den an Hand der 6 erläuterten Schritten.
In einem folgenden Schritt 352 kommt es zu einem Netzausfall oder zu einer Störung in der Energiezuleitung der Ladestation (LS). Dies kann bspw. während des Ladens oder auch nach dem Laden erfolgen. Bei zeitgetriggertem Laden kann sich der Ausfall auch vor dem Laden ereignen. Alternativ kann das Fahrzeug bzw. Elektroauto, z. B. 14, 14a, 14b, auch nur vorsorglich an die Ladestation angeschlossen werden, bspw. um gerade einen Notbetrieb zu gewährleisten.
In einem Schritt 354 erfasst die Ladestation, z. B. 12, 12a bzw. 12b, den Spannungsausfall, bspw. über einen Sensor am Versorgungsnetz oder an einer Kleinspannungsstromversorgung innerhalb der Ladestation.
In einem optionalen Schritt 356 trennt sich die Ladestation anschließend vom nun ggf. spannungslosen Netz, bspw. durch Öffnen des Schalters S1a bzw. S1b oder eines anderen Schalters. Die Funktion der Steuerung der Ladestation kann durch eine Pufferschaltung (Ladstationsinterner Akku, Kondensator) oder auf andere Art gewährleistet werden. Konflikte zwischen Ladestation und Versorgungsnetz können aber auch auf andere Weise vermieden werden, bspw. durch Maßnahmen außerhalb der Ladestation.
In einem ebenfalls optionalen Schritt 358 wird dann das Fahrzeug von der Ladestation angewiesen mit der Notstromversorgung zu beginnen. Alternativ kann bspw. der Notbetrieb vom Fahrzeug automatisch gestartet werden, bspw. bei einer unerwarteten Unterbrechung des Ladevorgangs, auf Anforderung des Fahrers hin oder auf Grund eines anderen geeigneten Ereignisses.
In einem Schritt 360 speist dann der Traktions-Akku des Fahrzeugs oder ein Bordnetz bzw. Bordnetzakku die Ladestation und ggf. noch weitere Verbraucher eines Gebäudes im Notbetrieb. Die Ausführung des Schritts 360 kann bspw. von der Zustimmung des Fahrers, Halters oder Besitzers abhängen. Alternativ kann bspw. in Katastrophenfällen der Schritt 360 auch ahne Zustimmung des Fahrers bzw. anderer Personen ausgeführt werden.
Das Verfahren wird in einem Schritt 362 beendet, bspw. bei Spannungswiederkehr oder durch einen Servicemitarbeiter. Alternativ wird der Notbetrieb vom Fahrzeug bzw. Fahrer beendet, bspw. wenn der Akku auf ein vorgegebenes Maß entladen ist.
Die Reihenfolge der in der 7 gezeigten Verfahrensschritte kann auch verändert werden. Außerdem können weitere Verfahrensschritte vor, zwischen oder nach den genannten Schritten ausgeführt werden.
Die für eine Elektroauto bzw. Elektrofahrzeug erläuterten Ausführungsbeispiele gelten entsprechend für andere Elektrotransportmittel.
Die Ladestationen können einphasig, zweiphasig oder dreiphasig an das Energieversorgungsnetz 24 bzw. an ein entsprechendes Energieversorgungsnetz mit anderer Versorgungsspannung und/oder andrer Netzfrequenz als 50 Hertz angeschlossen sein. Das AC Laden kann ebenfalls einphasig, zweiphasig oder dreiphasig erfolgen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können untereinander kombiniert werden. Die in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispiele können ebenfalls untereinander kombiniert werden. Weiterhin können die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen mit den in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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

IEC (International Electrotechnical Commission) 61439, DIN Deutsch Industrie Norm) EN (Euronarm) 61851, z. B. DIN EN 61851-22, IEC 62196 [0015]
IEC 61851 [0108]
IEC 61851 [0140]

Claims

Ladestation (12, 12a, 12b), mit einer Steuereinheit (20, 66a, 66b), mit einer Erfassungseinheit (11Da, 110b) zum Erfassen des Ausfalls einer Versorgungsspannung eines Energieversorgungsnetzes (24, 28a, 28b), wobei die Erfassungseinheit (110a, 110b) an die Steuereinheit (20, 66a, 66b) gekoppelt ist, und mit einer Sendeeinheit (68a, 68b) zum Senden einer Nachricht oder eines Signals an ein Elektro-Transportmittel (14, 14a, 14b), wobei die Sendeeinheit (68a, 68b) an die Steuereinheit (20, 66a, 66b) gekoppelt ist und wobei die Nachricht oder das Signal ein Liefern von elektrischer Energie aus einem Akku (130a, 130b) des Transportmittels (14, 14a, 14b) zu der Ladestation (12, 12a, 12b) betrifft.
Ladestation (12, 12b) nach Anspruch 1, wobei die Ladestation (12, 12b) einen AC DC Wandler (150) enthält, der einen Akku (130b) des Transportmittels (14, 14a, 14b) laden kann, wobei der AC DC Wandler (150) ein bidirektionaler Wandler ist oder wobei die Ladestation (12, 12b) einen DC AC Wandler enthält mit einer Leistung größer als 1 Kilowatt, größer als 5 Kilowatt oder größer als 10 Kilowatt.
Ladestation (12, 12b) nach Anspruch 2, wobei die Ladestation einen DC AC Wandler (156) oder einen DC DC-Wandler oder einen AC DC AC (156) Wandler enthält, der eine Leistung kleiner als 1 Kilowatt hat, und der vorzugsweise mit dem Ladeanschluss (16, 16b) für das Transportmittel (14, 14b) verbunden ist.
Ladestation (12, 12b) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der bidirektional arbeitende AC DC Wandler (150) in der DC AC Betriebsart oder der DC AC Wandler mit einer Leistung größer als 1 Kilowatt, größer als 5 Kilowatt oder größer als 10 Kilowatt nicht netzgeführt arbeiten kann.
Ladestation (12, 12a) nach Anspruch 1, wobei die Ladestation (12, 12a) einen ankommenden Wechselstrom zu dem Transportmittel (14, 14a) durchleitet oder durchleiten kann.
Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20, 66a, 66b) mit einer Trenneinheit (S1a, S1b) verbunden ist, mit der die Ladestation (12, 12a, 12b) vom Energieversorgungsnetz (24, 28a, 28b) getrennt werden kann.
Ladestation (12, 12a, 12b) nach Anspruch 6, wobei die Erfassungseinheit (110a, 110b) von der Ladestation (12, 12a, 12b) aus gesehen hinter der Trenneinheit (S1a, S1b) angeordnet ist.
Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladestation (12, 12a, 12b) ein separates Spannungsnetz (82a, 82b) enthält, das mindestens eine, mindestens zwei, mindestens drei oder alle der folgenden Einheiten speist: die Steuereinheit (20, 66a, 66b), die Sendeeinheit (68a, 68b), eine Beleuchtungseinheit (98a, 98b) zum Beleuchten der Umgebung der Ladestation (12, 12a, 12b), eine Beleuchtungseinheit (100a, 110b) zum Beleuchten einer Anzeigeeinheit der Ladestation (12, 12a, 12b), insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung, eine Verriegelungseinheit (100a, 110b) und/oder eine Entriegelungseinheit (100a, 110b) für eine Anschlussvorrichtung eines Ladekabels (16, 16a, 16b), eine Kühleinheit (100a, 110b) der Elektronik der Ladestation (12, 12a, 12b), insbesondere ein Lüfter, eine Notrufeinheit (100a, 110b).
Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladestation (12, 12a, 12b) mit mindestens einer weiteren Ladestation im Notbetrieb im Energieverbund verschaltet werden kann.
Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladestation (12, 12a, 12b) an einem Datenübertragungsnetz (34) eines elektronischen Gebäudemanagementsystems (32) angeschlossen ist, und wobei im Notbetrieb das Gebäudemanagementsystem (32) die Ladestationen (12, 12a, 12b) in die Energieversorgung eines Gebäudes einbezieht, insbesondere in eine Notbeleuchtung und/oder ein Notrufsystem und/oder eine Notbelüftung.
Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (12, 12a, 12b), insbesondere einer Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einer Notbetriebsart eine Ladestation (12, 12a, 12b) oder sowohl eine Ladestation (12, 12a, 12b) als auch ein Gebäude von einem Elektro-Transportmittel (14, 14a, 14b) mit elektrischer Energie versorgt wird oder werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Ladestation (12, 12a, 12b) beim Ausfall einer Spannung eines Energieversorgungsnetzes (24, 28a, 28b) von dem Transportmittel (14, 14a, 14b) aus mit elektrischer Energie versorgt wird.
Elektro-Transportmittel (14, 14a, 14b), insbesondere zur Verwendung mit einer Ladestation (12, 12a, 12b) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, mit einer Empfangseinheit (148a, 148b), die Nachrichten oder Signale von einer Ladestation (12, 12a, 12b) empfangen kann, mit einer Schalteinheit (124a, 200), die eine Betriebsart ermöglicht, in der von einem Akkumulator (130a, 130b) des Transportmittels (14, 14a, 14b) elektrische Energie an eine externe Einheit, insbesondere an eine Ladestation (12, 12a, 12b), geliefert wird, und mit einer Steuereinheit (126a, 126b), die eingangsseitig mit der Empfangseinheit (148a, 148b) und ausgangsseitig mit der Schalteinheit (124a, 200) verbunden ist.
Transportmittel (14, 14b) nach Anspruch 13, wobei die Schalteinheit (200) mindestens zwei Anschlüsse hat, die durch die Schalteinheit (200) für eine Zeitspanne von mehr als einer Sekunde oder von mehr als 10 Sekunden miteinander verbunden werden, und/oder wobei die elektrische Energie eine Spannung kleiner als 50 Volt hat.
Transportmittel (14, 14a) nach Anspruch 13, wobei die Schalteinheit (124a) ein DC AC Wandler ist, mit dem elektrische Energie an eine externe Einheit geliefert werden kann, insbesondere ein bidirektional arbeitender Wandler (124a), und wobei vorzugsweise der Wandler (124a) in der DC AC Betriebsart nicht netzgeführt arbeiten kann, und wobei vorzugsweise der Wandler (124a) eine Spannung kleiner als 50 Volt liefern kann.