-
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben der Ladevorrichtung. Mittels der Ladevorrichtung kann das Elektrofahrzeug mit elektrischer Energie aus einem Versorgungsnetz aufgeladen werden. Hierzu wird das Elektrofahrzeug an einen elektrischen Anschluss der Ladevorrichtung angeschlossen.
-
Die bekannten Ladevorrichtungen für Elektrofahrzeuge, beispielsweise sogenannte Mode 2-Ladekabel und Wallboxen, werden aktuell mit handelsüblichen Relais zum Aktivieren und Deaktivieren des Ladevorgangs ausgerüstet. Diese Relais besitzen eine begrenzte Lebensdauer, die geringer als diejenige der übrigen Komponenten der Ladevorrichtungen sein kann. Das Kontaktsystem ist somit eine verschleißbehaftete Komponente einer Ladevorrichtung.
-
Eine übliche technische Maßnahme zur Erhöhung der Lebensdauer des Kontaktsystems ist das Erhöhen der Schaltleistung, beispielsweise durch Verwenden von Doppelkontakten. Es kann auch eine Spezifikation in einer Bedienungsanleitung oder einem Serviceheft der Ladevorrichtung vorgesehen sein, um einen Austausch des Kontaktsystems nach einer vorbestimmten Anzahl von Ladezyklen zu veranlassen. Nachteilig hierbei ist, dass schonend betriebene Ladevorrichtungen unnötig frühzeitig gewartet werden. Zudem erfordert diese Lösung, dass ein Benutzer der Ladevorrichtung sich die Ladezyklen merkt, um rechtzeitig die Wartung seiner Ladevorrichtung zu veranlassen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch fortgeschrittenen Verschleiß verursachten Ausfall einer Ladevorrichtung zu vermeiden.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer elektrischen Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, wobei die Ladevorrichtung einen elektrischen Anschluss zum Anschließen des Elektrofahrzeugs an die Ladevorrichtung und eine zum schaltsignalabhängigen Koppeln des Anschlusses mit einem Versorgungsnetz ausgelegte Schalteinrichtung aufweist und wobei bei dem Verfahren durch eine Analyseeinrichtung der Ladevorrichtung von zumindest einem verschleißabhängigen Betriebsparameter und/oder zu einem verschleißverursachenden Betriebsvorgang in der Schalteinrichtung jeweils zumindest ein Betriebswert erfasst und anhand jedes erfassten Betriebswerts überprüft wird, ob ein vorbestimmtes Verschleißkriterium erfüllt ist, und gegebenenfalls ein auf einen Wartungsbedarf der Schalteinrichtung hinweisendes Meldesignal erzeugt wird.
-
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug weist einen elektrischen Anschluss zum Anschließen des Elektrofahrzeugs an die Ladevorrichtung und eine zum schaltsignalabhängigen Koppeln des Anschlusses mit einem Versorgungsnetz ausgelegte Schalteinrichtung und eine Analyseeinrichtung auf, wobei die Analyseeinrichtung dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren sowie Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
-
Erfindungsgemäß wird somit eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereitgestellt, die einen elektrischen Anschluss zum Anschließen des Elektrofahrzeugs an die Ladevorrichtung und eine zum Koppeln des Anschlusses mit einem Versorgungsnetz ausgelegte Schalteinrichtung aufweist. Das Koppeln des Anschlusses mit dem Versorgungsnetz erfolgt schaltsignal-abhängig, also in Abhängigkeit eines Schaltsignals. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise verschleißanfällige Relais aufweisen. Es kann aber auch beispielsweise anstelle eines Relais ein Halbleiter-Schaltelement vorgesehen sein. Die Ladevorrichtung ist fahrzeugextern, das heißt nicht Bestandteil des Elektrofahrzeugs.
-
Erfindungsgemäß ist nun in die Ladevorrichtung eine Analyseeinrichtung integriert, die dazu ausgelegt ist, das folgende, erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben der elektrischen Ladevorrichtung. Hierbei wird durch die Analyseeinrichtung von zumindest einem verschleißabhängigen Betriebsparameter, beispielsweise einer Schaltdauer, und/oder von zumindest einem verschleiß-verursachenden Betriebsvorgang, beispielsweise einem Schalten unter Last, in der Schalteinrichtung jeweils zumindest ein Betriebswert erfasst. Der Betriebswert stellt also einen aktuellen Wert des Betriebsparameters beziehungsweise eine aktuelle Information zu dem Betriebsvorgang dar. Beispielsweise kann also die sogenannte Schaltzeitdauer gemessen werden oder es kann gezählt werden, wie oft unter Last geschaltet wird. Anhand jedes erfassten Betriebswertes wird dann gemäß dem Verfahren durch die Analyseeinrichtung überprüft, ob ein vorbestimmtes Verschleißkriterium erfüllt ist. Beispielsweise kann also vorgegeben sein, dass das Schalten unter Last nur für eine vorbestimmte Anzahl von Schaltvorgängen geschehen darf. Ist das Verschleißkriterium erfüllt, ist also gemäß dem Beispiel öfter unter Last geschaltet worden als zugelassen ist, so wird ein Meldesignal erzeugt. Das Meldesignal stellt eine Meldung dar, die eine Warnung und/oder eine Information angeben kann. Erfindungsgemäß weist das Meldesignal auf einen Wartungsbedarf der Schalteinrichtung hin.
-
Unter Wartung werden entsprechend DIN 31051 (Stand 2003) Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des vorhandenen Abnutzungsvorrates der Betrachtungseinheit verstanden. Die Wartung wird während der Nutzung eines Objekts angewandt. „Wartungsbedarf der Schalteinrichtung“ im Sinne der Erfindung ist insbesondere der Bedarf einer außerordentlichen Wartung der Schalteinrichtung zur Verhinderung des Ausfalls der Schalteinrichtung.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und entsprechend durch die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer der Ladevorrichtung nun in Abhängigkeit vom tatsächlichen, anhand der Betriebswerte ermittelten Verschleißzustand darauf hingewiesen wird, wann es Zeit für eine Wartung der Ladevorrichtung ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass es zu einem Ausfall des Ladekabels aufgrund einer verschlissenen Schalteinrichtung kommt. Dem Benutzer wird die Möglichkeit gegeben, rechtzeitig die Verschleißteile der Schalteinrichtung austauschen zu lassen. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter einem Elektrofahrzeug ein rein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug sowie auch ein Hybridfahrzeug zu verstehen.
-
Für die Erkennung eines kritischen Verschleißzustandes sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens vor, zu dem zumindest einen Betriebsparameter/Betriebsvorgang jeweils einen vorbestimmten Kennbereich der Schalteinrichtung bereitzustellen, wie er beispielsweise aus einem Datenblatt des Herstellers der Schalteinrichtung ermittelt werden kann. Beispielsweise kann von einem Relaishersteller in Erfahrung gebracht werden, wie oft ein Relais unter Normalbedingungen geschaltet werden darf, bevor eine Ausfallwahrscheinlichkeit des Relais einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Der mindestens eine Kennbereich wird in der Schaltvorrichtung bereitgestellt und das Verschleißkriterium gibt dann vor, dass der ermittelte Betriebswert innerhalb des Kennbereiches liegen muss. Ist also beispielsweise öfter unter Normalbedingungen oder unter Last geschaltet worden als es gemäß dem jeweiligen Kennbereich zulässig ist, so wird das Meldesignal erzeugt.
-
Wie bereits ausgeführt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt vor, dass als Betriebsvorgang die Einschaltvorgänge und/oder die Ausschaltvorgänge gezählt werden. Mit anderen Worten wird also das durch die Schaltvorrichtung bewirkte netzseitige Koppeln und/oder Entkoppeln des Anschlusses gezählt, wobei der jeweilige Zählwert dann den Betriebswert darstellt. Die Anzahl der Schaltvorgänge ist eine zuverlässige Kenngröße, die auch von Herstellern als Angabe für eine zu erwartende maximale Lebensdauer angegeben wird. Gezählt werden hierbei bedienungsabhängige oder zeitabhängige oder ladezustandsabhängige Schaltvorgänge, also Normalschaltungen.
-
Zusätzlich oder alternativ zu den Schaltvorgängen unter Normalbedingungen sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens vor, dass als Betriebsvorgang eine Notabschaltung gezählt wird, die durch einen Fehlerstromschutzschalter und/oder einen Differenzstromdetektor und/oder einen Kurzschlussdetektor ausgelöst worden ist. Ein Fehlerstromschutzschalter (FI) bietet einen spannungsunabhängigen Fehlerstromschutz (RCCB). Ein Differenzstromdetektor (DI) bietet einen spannungsabhängigen Fehlerstromschutz. Bei Notabschaltungen handelt es sich in der Regel um eine Abschaltung unter Last, bei der davon ausgegangen werden kann, dass sie in größerem Maß zum Verschleiß der Schaltvorrichtung beiträgt als eine Normalabschaltung. Das Zählen der Notabschaltungen gibt somit eine wichtige Information über den Zustand der Oberflächen der elektrischen Kontakte der Schaltvorrichtung.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird als Betriebsparameter eine beim Einschalten und/oder Ausschalten der Schaltvorrichtung benötigte Schaltzeit ermittelt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass unabhängig vom Zählerstand über Schaltvorgänge der tatsächliche Verschleiß der Schaltkontakte und der beweglichen Mechanik in der Schaltvorrichtung ermittelt wird.
-
Um die Einschaltdauer und/oder die Ausschaltdauer zu ermitteln, sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens vor, dass eine Zeitdauer erfasst wird, welche vergeht, bis nach einem Schaltsignal, welches das Schalten der Schaltvorrichtung auslösen soll, eine elektrische Spannung am fahrzeugseitigen Anschluss einen vorbestimmten Schwellenwert passiert hat, also größer oder kleiner als der Schwellenwert ist. Hierdurch wird berücksichtigt, dass auch nach dem Öffnen der Schalteinrichtung fahrzeugseitig immer noch eine Spannung vorliegen kann, da das Speichersystem des Kraftfahrzeugs, also etwa die Traktionsbatterie, eine elektrische Spannung rückspeisen kann. Auch beim Schließen der Schalteinrichtung kann es zu einer Verzögerung im Spannungsaufbau z.B. durch einen Vorladevorgang in einem Kondensator kommen. Durch Vorsehen des Schwellenwerts kann dieser Effekt kompensiert werden und somit eine genaue Zeitmessung für den Schaltvorgang bereitgestellt werden.
-
Da ein normaler Schaltvorgang weniger verschleißträchtig ist als ein Schalten unter Last, wird bevorzugt bei der Ermittlung des Verschleißzustands zwischen dem Typ des Betriebsparameters beziehungsweise des Betriebsvorgangs unterschieden. Hierzu sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass zumindest zwei ermittelte Betriebswerte zu einem zusammengefassten Betriebswert kombiniert werden und hierbei zumindest einer der Betriebswerte mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet wird. Mit anderen Worten kann also beispielsweise das Schalten unter Last doppelt gezählt werden im Vergleich zu einem Schalten unter Normalbedingungen. Der Gewichtungsfaktor ist also davon abhängig, welchen Betriebsparameter oder welcher Betriebsvorgang der zu gewichtende Betriebswert beschreibt. Durch den Gewichtungsvorgang kann auch eine zeitliche Abhängigkeit berücksichtigt werden, indem zum Beispiel zu einem bestimmten Betriebsparameter ältere Betriebswerte weniger zu dem zusammengefassten Wert beitragen als aktuellere Betriebswerte. Dies kann bei der Schaltzeitbeobachtung vorteilhaft sein. Beispielsweise kann hier eine rekursive Mittelwertbildung, das heißt ein gleitender Mittelwert, berechnet werden. Dies weist den Vorteil auf, dass einmalige Abnormalitäten bei einem Schaltvorgang nicht unmittelbar zur Auslösung eines Meldesignals führen.
-
Das Meldesignal wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform als ein Wartungshinweis auf einer Ausgabeeinrichtung der Ladevorrichtung angezeigt. Vorteilhafterweise weist die Ausgabeeinrichtung eine Anzeigeeinheit auf, welche das Meldesignal oder eine mit diesem Meldesignal verknüpfte Meldung z. B. optisch und/oder akustisch anzeigt. Dann sieht die Bedienperson in vorteilhafter Weise bei der Verwendung der Ladevorrichtung, dass die Schalteinrichtung gewartet werden sollte, da ein spontaner Ausfall der Ladevorrichtung droht.
-
Das Meldesignal wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform über die Ausgabeeinrichtung, welche dazu eine Sendeeinrichtung aufweist, an eine externe Empfangseinrichtung ausgesendet. Das Meldesignal kann also beispielsweise drahtgebunden, beispielsweise über eine LAN-Ethernet-Verbindung (LAN – Local Area Network), an einen Zentralrechner, beispielsweise in einem Wohnhaus einer Bedienperson gesendet werden. Die Übertragung des Meldesignals kann auch kabellos, beispielsweise per Funk oder WLAN (Wireless LAN), erfolgen und beispielsweise ebenfalls zu dem Zentralrechner oder auch beispielsweise an ein Smartphone der Bedienperson übermittelt werden.
-
Wie bereits ausgeführt, ist es Ziel des Verfahrens, das Meldesignal auszusenden, während die Schalteinrichtung noch funktionsfähig ist. Das Meldesignal ist also kein Fehlersignal, welches eine bereits defekte, funktionsunfähige Schalteinrichtung signalisiert.
-
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht hierzu vor, bei nicht erfülltem Verschleißkriterium, wenn also gemäß dem Verschleißkriterium noch kein fortgeschrittener Verschleiß vorliegt und also kein akuter Wartungsbedarf besteht, dennoch auf der Grundlage jedes erfassten Betriebswerts durch eine Extrapolation mindestens einen zukünftigen Betriebswert zu schätzen und anhand des mindestens einen geschätzten zukünftigen Betriebswerts zu ermitteln, nach welcher Zeitdauer das Verschleißkriterium voraussichtlich erfüllt sein wird. Mit anderen Worten wird ein Verschleißtrend ermittelt, wie er sich bei wiederholter Benutzung der Ladevorrichtung durch einen spezifischen Benutzer ergibt. In Abhängigkeit von der geschätzten Zeitdauer bis zur Erfüllung des Verschleißkriteriums wird dann eine Restnutzdauer ermittelt, die dann beispielsweise dem Benutzer über die Ausgabeeinrichtung angezeigt oder übermittelt werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Benutzer die Wartung besser planen kann.
-
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist als fahrzeugexterne Ladehilfe ausgestaltet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist sie als portables Mode 2-Ladekabel ausgestaltet, also als Ladekabel mit IC-CPD (in-cable control-and-protection device). Gemäß IEC 61851 sind Mode 2-Ladekabel zum Laden aus einer haushaltsüblichen Steckvorrichtung mit einer in das Ladekabel integrierten Steuer- und Schutzfunktion vorgesehen. Alternativ dazu kann die Ladevorrichtung auch als ein stationär im Parkbereich eines Elektrofahrzeugs zu montierender Anschlusskasten für ein Ladekabel ausgestaltet sein, also als eine sogenannte Wallbox, z.B. in einer Garage oder einem Carport. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann auch als eine Ladesäule mit Anschlusskasten und Ladekabel ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise an „Tankstellen“ für Elektrofahrzeuge verfügbar sind. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung weist bevorzugt einen 1-Phasen-Anschluss für das Versorgungsnetz auf; sie kann auch z.B. einen 3-Phasen-Anschluss an das Versorgungsnetz aufweisen.
-
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
-
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
Die Figur zeigt eine Ladevorrichtung 10, über welche ein Elektrofahrzeug 12 mit einem Versorgungsnetz 14 zum Aufladen elektrisch gekoppelt werden kann. Das Kraftfahrzeug 12 kann beispielsweise ein Kraftwagen, wie beispielsweise ein Personenkraftwagen, sein.
-
Die Ladevorrichtung 10 kann beispielsweise als Ladekabel ausgestaltet sein. Die Ladevorrichtung 10 kann hierbei einen fahrzeugseitigen Anschluss 16, beispielsweise einen Stecker, einen netzseitigen Anschluss 18, beispielsweise ebenfalls einen Stecker, und ein die beiden Anschlüsse 16, 18 verbindendes Ladekabel 20 mit einer im Ladekabel integrierten Steuereinheit 22, einer sogenannten IC-CPD, aufweisen. Alternativ kann die Ladevorrichtung 10 auch als ein stationärer Anschlusskasten für ein Ladekabel ausgestaltet sein oder als eine Ladesäule. Das Versorgungsnetz 14 kann beispielsweise ein öffentliches Versorgungsnetz mit einer 50 Hertz oder 60 Hertz Versorgungsspannung von beispielsweise 110 Volt oder 230 Volt sein. In dem gezeigten Beispiel ist das Ladekabel 20 ein 3-phasiges Kabel, es kann aber auch allgemein ein n-phasiges Ladekabel vorgesehen sein, wobei die ganze Zahl n beispielsweise den Wert 1 (1-phasiges Ladekabel) oder, wie in dem Beispiel gezeigt, den Wert 3 aufweisen kann.
-
Über die Ladevorrichtung 10 kann bei dem Elektrofahrzeug 12 eine Traktionsbatterie 24 mit elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetz 14 aufgeladen werden. Die Traktionsbatterie 24 kann dazu bereitgestellt sein, einen elektrischen Antriebsmotor des Elektrofahrzeugs 12 zum Fahren mit dem Elektrofahrzeug 12 aufzuladen. Die Traktionsbatterie 24 kann hierzu über einen Gleichrichter 26 mit einem Gegenanschluss für den fahrzeugseitigen Anschluss 16, beispielsweise eine Buchse, gekoppelt sein.
-
Zum Schalten oder Steuern des Ladestromes für die elektrische Energieübertragung aus dem Versorgungsnetz 14 in die Traktionsbatterie 24 kann die Steuereinheit 22 der Ladevorrichtung 10 eine Schalteinrichtung 28 aufweisen, beispielsweise ein oder mehrere Relais. Ein Schaltsignal S für die Schalteinrichtung 28 kann von einer Prozessoreinrichtung 30 der Steuereinheit 22 beispielsweise in Abhängigkeit von einem Freigabesignal des Kraftfahrzeugs 12 oder einer benutzerbetätigten Bedieneinrichtung der Steuereinheit 22 erzeugt werden. Die Prozessoreinrichtung 30 kann beispielsweise einen Mikrocontroller umfassen. Das Schaltsignal S kann sowohl ein Schließen der Schalteinrichtung 28, also ein elektrisches Koppeln der beiden Anschlüsse 16, 18, als auch ein elektrisches Öffnen oder Entkoppeln der Anschlüsse 16, 18, also eine Unterbrechung des Ladestroms bewirken.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Prozessoreinrichtung 30 ein Abbruchsignal A von einer Schutzeinrichtung 32 empfängt, welche z.B. einen Differenzstrom und/oder einen Kurzschlussstrom in dem Ladekabel 20 erkennt, beispielsweise auf Grundlage einer Differenzstromerkennung DI. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass auf einer Fahrzeugseite 34 des Ladekabels 20 Spannungsabgriffe 36 vorgesehen sind, über welche die Prozessoreinrichtung 30 eine elektrische Spannung Un in dem fahrzeugseitigen Teil 34 des Ladekabels 20 misst. Die Steuereinheit 22 kann des Weiteren eine Ausgabeeinrichtung 38 aufweisen, über welche die Prozessoreinrichtung 30 Meldesignale W ausgibt. Die Meldesignale W können z.B. eine fällige Wartung oder eine Verschleißwarnung betreffen. Die Ausgabeeinrichtung 38 kann beispielsweise eine Anzeigeeinheit aufweisen, an welcher ein Benutzer der Ladevorrichtung 10 einige oder alle der Meldesignale W ablesen kann. Die Ausgabeeinrichtung 38 kann auch eine Sendeeinrichtung zum Aussenden einiger oder aller der Meldesignale W über das Ladekabel 20 beispielsweise hin zu einem (nicht dargestellten) Datennetzwerk des Elektrofahrzeugs 12 oder einer zentralen Computereinrichtung auf der Versorgungsnetzseite oder zum Fahrzeug 12 hin aufweisen. Die Ausgabeeinrichtung 38 kann auch eine Sendeeinrichtung zum kabellosen Übertragen zumindest einiger der Meldesignale W an die zentrale Computereinrichtung oder beispielsweise auch an ein mobiles Endgerät des Benutzers, wie beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet-PC, aufweisen.
-
Die Prozessoreinrichtung 30 kann eine Analyseeinrichtung 40 aufweisen, welche die Meldesignale W in Abhängigkeit von Betriebsparametern und/oder Betriebsvorgängen in der Steuereinheit 22 erzeugt, wobei die Betriebsparameter und Betriebsvorgänge die Schalteinrichtung 28 betreffen. Ein Betriebsparameter ist ein Parameter, der seinen Parameterwert während des Betriebs der Ladevorrichtung 10 ändert. Ein Betriebsvorgang ist eine Zustandsänderung in der Ladevorrichtung 10. Der Betriebswert beschreibt jeweils den aktuellen Zustand des Betriebsparameters, also seinen aktuellen Parameterwert, beziehungsweise den aktuellen Zustand während des Betriebsvorgangs. Die Analyseeinrichtung 40 kann beispielsweise als ein Programmmodul der Prozessoreinrichtung 30 ausgestaltet sein.
-
Durch die Analyseeinrichtung 40 wird eine Vorausfallerkennung von Schaltkontakten der Schalteinrichtung 28 im Ladekabel 20 durchgeführt, um einen Ausfall der Ladevorrichtung aufgrund von Verschleiß der Schaltkontakte grundlegend zu vermeiden. Dabei handelt es sich um eine dynamische Erfassung und Berechnung von mehreren Betriebswerten in der Steuereinheit 22 der Ladevorrichtung 10.
-
Es kann beispielsweise die Erfassung der Schaltspiele in der Schalteinrichtung 28 basierend auf normalem Betrieb erfolgen, das heißt es werden die Anzahl der Einschaltvorgänge und/oder Ausschaltvorgänge bei Ladevorgängen erfasst oder gezählt oder akkumuliert. Dies kann in Abhängigkeit von dem Schaltsignal S ermittelt werden.
-
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Erfassung der Schaltspiele in der Schalteinrichtung 28 basierend auf einer DI-Auslösung der Schutzeinrichtung 32 bei erkanntem Fehlerstrom oder Kurzschlussstrom erfasst und aufaddiert oder akkumuliert werden. Dies kann anhand des Abbruchsignals A erkannt werden.
-
Des Weiteren kann die Erfassung der Schaltzeiten im Kontaktsystem der Schalteinrichtung 28 beim Ein- und Ausschalten vorgesehen sein. Die Erkennung von mechanischen Veränderungen, zum Beispiel der Reibwerte der bewegbaren Kontakte der Schalteinrichtung 28, und auch ein kurzzeitiges „Kleben“ der Kontaktflächen beeinflusst die Schaltzeiten. Somit kann durch Messen der Schaltzeiten der Verschleiß der Schalteinrichtung 28 ermittelt werden. Ermittelt wird die Schaltzeit bevorzugt durch Rücklesen der Spannungswerte auf dem fahrzeugseitigen Teil 34 des Ladekabels 20, indem die Leitungsspannungen Un gemessen werden. Es wird dann die Messung der Zeit vom Erzeugen des Schaltsignals S bis zu einer vorbestimmten Zustandsänderung des fahrzeugseitigen Teils 34 der Leitung 20 in Bezug auf die darin gemessenen Leitungsspannungen Un gemessen. Die vorbestimmte Zustandsänderung kann hierbei in Abhängigkeit vom Ladesystem des Elektrofahrzeugs 12 definiert sein, um auch eine Rückspeisung einer elektrischen Spannung aus der Traktionsbatterie 24 in den fahrzeugseitigen Teil 34 des Ladekabels 20 zu berücksichtigen.
-
Durch die Analyseeinrichtung 40 kann die Betrachtung der spezifizierten Schaltspielzahl des Schalteinrichtungsherstellers nach Datenblatt erfolgen, also beispielsweise die bestimmungsgemäß vorgesehene Höchstzahl an Schaltvorgängen bei Verwendung von Relais, wie sie beispielhaft in der Schalteinrichtung 28 vorgesehen sein können.
-
Die Vorausfallerkennung erfolgt dann als dynamische Betrachtung aller beobachteten Betriebsparameter und Betriebsvorgänge unter Berücksichtigung von Erfahrungswerten, wie sie beispielsweise aus dem Datenblatt entnommen werden können.
-
Bei Erreichen eines Grenzwerts, wie er durch die Erfahrungswerte gegeben ist, erfolgt dann eine Meldung in Form einer Warnung beziehungsweise Serviceaufforderung an den Bediener. Diese wird durch die Meldesignale W realisiert. Die Meldung wird zudem bevorzugt intern gespeichert, also in einem (nicht dargestellten) Speicher der Steuereinheit 28 protokolliert und kann somit zyklisch erneut angezeigt werden oder in anderer Form durch neues Erzeugen von Meldesignalen W reproduziert werden.
-
Durch Vorsehen der Analyseeinrichtung 40 wird der Ausfall der Ladevorrichtung in Folge des Schwachpunkts „Kontaktsystem“ vermieden, da bei kritischem Verschleißzustand die Bedienperson auf die nötige Wartung aufmerksam gemacht wird. Dies vermeidet unnötige Pannen, in Form eines Liegenbleibens des Elektrofahrzeugs 12 in Folge einer leeren Traktionsbatterie 24 und gleichzeitig defekter Ladevorrichtung 10. Insgesamt erhöht dies die Verfügbarkeit von Elektrofahrzeugen trotz geringer Reichweite der Traktionsbatterie 24 und begrenzt zur Verfügung stehender Ladesysteme.
-
Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie durch die Erfindung eine Vor-Ausfall-Erkennung bei einem Kontaktsystem eines Ladekabels bereitgestellt werden kann.
-
Zusammengefasst betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Ladevorrichtung (10) für ein Elektrofahrzeug (12), wobei die Ladevorrichtung (10) einen elektrischen Anschluss (16) zum Anschließen des Elektrofahrzeugs (12) an die Ladevorrichtung (10) und eine zum schaltsignalabhängigen (S) Koppeln des Anschlusses (16) mit einem Versorgungsnetz (14) ausgelegte Schalteinrichtung (28) aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch fortgeschrittenen Verschleiß verursachten Ausfall der Ladevorrichtung (10) zu vermeiden. Hierzu wird bei dem Verfahren durch eine Analyseeinrichtung (40) der Ladevorrichtung (10) von zumindest einem verschleißabhängigen Betriebsparameter und/oder zu einem verschleiß-verursachenden Betriebsvorgang in der Schalteinrichtung (28) jeweils zumindest ein Betriebswert erfasst und anhand jedes erfassten Betriebswerts überprüft, ob ein vorbestimmtes Verschleißkriterium erfüllt ist. Gegebenenfalls wird ein auf einen Wartungsbedarf der Schalteinrichtung (28) hinweisendes Meldesignal (W) erzeugt.
-
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
-
- DIN 31051 [0011]
- IEC 61851 [0023]
