DE102015107161A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung einer Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung einer Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Ladevorgangs an einer Ladestation umfassend ladestationsseitiges Feststellen eines Endes eines Ladevorgangs mit einem Elektrofahrzeug. Um Festzustellen, ob ein Fahrzeug dauerhaft an einer Ladestation angeschlossen ist, ohne zu laden, wird ein ladestationsseitiges Durchführen einer Ladebereitschaftsprüfung mit dem Elektrofahrzeug nach dem festgestellten Ende des Ladevorgangs mit diesem Elektrofahrzeug, und ein ladestationsseitiges Erzeugen eines Signals bei festgestellter Ladebereitschaft vorgeschlagen.

Description

  • Der Gegenstand betrifft ein Verfahren und einer Vorrichtung zur Überprüfung einer Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation.
  • Die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen hängt stark von der Möglichkeit ab, solche Fahrzeuge bequem laden zu können. Das Laden muss nicht nur im häuslichen Umfeld möglich sein, sondern jederzeit und auch in fremden Umgebungen. Hierzu werden derzeit Anstrengungen unternommen, ein Netz von Ladestationen aufzubauen. Da das Laden von Elektrofahrzeugen an Ladestationen in der Regel aber eine längere Zeit dauert, ist es notwendig, dass die Verfügbarkeit der Ladestation für einen Benutzer gewährleistet ist. Außerdem ist nicht damit zu rechnen, dass in den nächsten Jahren die Dichte der Ladestation derart hoch ist, wie dies heutzutage bei einem Tankstellennetz üblich ist, so dass ein Nutzer regelmäßig in einer fremden Umgebung eine Ladestation suchen muss.
  • Für den Betreiber der Ladestation, insbesondere in halböffentlichen Bereichen, z. B. auf Parkplätzen von Geschäften oder in Parkhäuser, ist der Parkraum jedoch ein relevanter Faktor. Außerdem wollen die Betreiber der Ladestation diese möglichst vielen Nutzern zur Verfügung stellen können. Zur Zeit ist es aber nicht möglich, festzustellen, ob ein Elektrofahrzeug tatsächlich an einer Ladestation lädt oder ob nur das Ladekabel angesteckt ist, der eigentliche Ladevorgang aber abgeschlossen ist. Dies ist insbesondere für das sogenannte DC Laden, insbesondere das Laden nach dem CHADEMO Standard der Fall. Der Betreiber der Ladestation kann außerdem nicht automatisch feststellen, ob ein Ladekabel noch eingesteckt ist, weil ein Ladevorgang noch andauert, oder ob ein Ladekabel nur noch angsteckt ist, obwohl der eigentliche Ladevorgang bereits abgeschlossen ist. Es ist für den Betreiber somit unmöglich, Ladestationen und Parkraum effizient zu nutzen. Insbesondere kann der Betreiber der Ladestation diejenigen Nutzer der Ladestation nicht ausfindig machen, welche den Parkraum vor der Ladestation nur zum Parken, aber nicht mehr zu Laden nutzen.
  • Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Nutzung einer Ladestation durch eine Mehrzahl von Nutzern effizienter gestaltet werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gelöst.
  • Mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens ist es möglich, einen Ladevorgang an einer Ladestation zu überwachen und insbesondere festzustellen, ob ein Ladevorgang beendet ist wobei gleichzeitig jedoch ein Ladekabel an dem Elektrofahrzeug angesteckt bleibt, welches zuvor geladen wurde. Hierzu wird gegenständlich vorgeschlagen, dass ein Ende eines Ladevorgangs mit einem Elektrofahrzeug ladestationsseitig festgestellt wird. Dies kann auf vielfache Weise erfolgen, ein Ladevorgang ist in der Regel jedoch dann beendet, wenn die Ladestation dem Elektrofahrzeug über das Ladekabel keine zur Aufladung der Batterie des Elektrofahrzeugs benötigte elektrische Energie mehr zur Verfügung stellt. Auch kann das Elektrofahrzeug der Ladestation in einer Lade-Ende Nachricht mitteilen, dass ein Ladevorgang im Elektrofahrzeug beendet wurde.
  • Wird festgestellt, dass ein Ladevorgang beendet ist, kann jedoch herkömmlicherweise in vielen Fällen nicht festgestellt werden, ob das Elektrofahrzeug anschließend auch vorschriftsmäßig von dem Ladekabel getrennt wurde. Insbesondere endet in den meisten Ladeverfahren mit der Beendigung des Ladevorgangs jegliche Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation, so dass die Ladestation nicht mehr mit dem Elektrofahrzeug kommuniziert. Dieses Ende der Kommunikation ist bei den meisten Ladeverfahren protokollbedingt, da die Protokolle davon ausgehen, dass mit dem Ende des Ladeverfahrens eine weitere Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation nicht mehr notwendig ist.
  • Nachdem ladestationsseitig festgestellt wurde, dass ein Ladevorgang mit einem Elektrofahrzeug beendet wurde, wird gegenständlich vorgeschlagen, dass ladestationsseitig eine (erneute) Ladebereitschaftsprüfung durchgeführt wird. Gegenständlich ist erkannt worden, dass diese ladestationsseitige Ladebereitschaftsprüfung mit dem selben Elektrofahrzeug durchgeführt werden kann, bei dem der Ladevorgang zuvor als beendet festgestellt wurde. Das bedeutet, dass gegenständlich nach dem festgestellten Ende des Ladevorgangs mit einem bestimmten Elektrofahrzeug ladestationsseitig eine Ladebereitschaftsprüfung mit diesem Elektrofahrzeug durchgeführt werden wird. Durch diese Ladebereitschaftsprüfung wird eine erneute Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug aufgebaut, welche aufgrund des Endes des Ladevorgangs kurz zuvor beendet wurde.
  • Signalisiert das Elektrofahrzeug bei dieser Ladebereitschaftsprüfung gegenüber der Ladestation seine Ladebereitschaft, stellt die Ladestation die Ladebereitschaft fest. In diesem Fall erzeugt die Ladestation gegenständlich ein Signal, welches zur Weiterverarbeitung geeignet ist. Ein solches Signal kann dazu genutzt werden, unmittelbar an der Ladestation ein optisches oder akustisches Signal auszugeben. Auch kann ein solches Signal beispielsweise dazu genutzt werden, über einen Zentralrechner den Nutzer des Elektrofahrzeugs auf elektronischem Wege, beispielsweise mittels Kurznachricht, Email, Telefonanruf oder dergleichen darauf aufmerksam zu machen, dass der Ladevorgang beendet ist und er bitte sein Elektrofahrzeug von der Ladestation entfernen möchte. Auch kann das Signal an ein Parkraumbewirtschaftssystem übergeben werden. Mit Hilfe dieses Signals ist es in dem Parkraumbewirtschaftssystem beispielsweise möglich, eine Parkraumbenutzungsgebühr zu erheben, insbesondere für den Zeitpunkt ab dem Ende des Ladevorgangs. Weitere Nutzungsmöglichkeiten des erzeugten Signals sind gegenständlich natürlich auch möglich.
  • Mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens kann nach einem beendeten Ladevorgang, bei dem ansonsten die Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug beendet wird, trotzdem festgestellt werden, ob das Elektrofahrzeug an dem Ladekabel angesteckt bleibt. Bisher war es nur möglich, das Ende des Ladevorgangs ladestationsseitig festzustellen, nicht jedoch automatisch, ob das dann geladene Elektrofahrzeug auch nach dem Laden von der Ladestation elektrisch als auch mechanisch abgekoppelt wurde. Dies ist mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens möglich.
  • Beim gegenständlichen Verfahren ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass bei der Ladebereitschaftsprüfung ladestationsseitig zumindest ein Kurzschlusstest zwischen der Ladestation und einem Elektrofahrzeug und optional zusätzlich ein Isolationstest durchgeführt wird. Bei einem Kurzschlusstest wird festgestellt, ob das Elektrofahrzeug mit dem Ladekabel, welches vorzugsweise fest an der Ladestation angeschlagen ist, elektrisch verbunden ist. In diesem Fall bildet sich zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug über das Ladekabel ein elektrischer Kurzschluss, d. h. eine unmittelbare Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladekabel. Wird dies festgestellt, kann eine Ladebereitschaft detektiert werden.
  • Auch ist es möglich, dass gegenständlich bei der Ladebereitschaftsprüfung ladestationsseitig zumindest eine Ladesequenz eingeleitet wird. Eine Ladesequenz kann beispielsweise durch Übermittlung einer Ladebereitschaftsanfrage über das Ladekabel an das Elektrofahrzeug sein. Eine solche Ladebereitschaftsanfrage ist in diversen Ladeprotokollen spezifiziert. Insbesondere beim sogenannten Gleichstromladen (DC-Laden), vorzugsweise nach dem CHAdeMO Standard, wird auf den Leitern des Ladekabels, die hierzu vorgesehen sind, eine Kommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug zu Beginn eines Ladevorgangs initiiert. In Reaktion auf das Einleiten der Ladesequenz, insbesondere auf das Aussenden der Ladebereitschaftsanfrage über das Ladekabel von der Ladestation an das Elektrofahrzeug kann das Elektrofahrzeug seine Ladebereitschaft in einer Antwort Nachricht signalisieren. Insofern wird gegenständlich vorgeschlagen, dass ladestationsseitig eine Antwort des Elektrofahrzeugs auf die eingeleitete Ladesequenz abgewartet wird. Wenn eine Antwort des Elektrofahrzeugs auf die eingeleitete Ladesequenz vorlegt, kann davon ausgegangen werden, dass das Elektrofahrzeug nach wie vor an dem Ladekabel angesteckt ist. Für den Fall, dass eine Antwort eines Elektrofahrzeugs auf die eingeleitete Ladesequenz in der Ladestation ausbleibt, kann geschlossen werden, dass das Elektrofahrzeug von dem Ladekabel abgesteckt wurde.
  • Da bei dem gegenständlichen Verfahren vor dem ladestationsseitigen Durchführen einer Ladebereitschaftsprüfung nach Schritt b) der Ladevorgang bereits beendet wurde, was in Schritt a) detektiert wurde, ist es nicht notwendig, erneut einen Ladevorgang vollständig durchzuführen. Dies ist auch nicht gewünscht. Insofern wird bei dem gegenständlichen Verfahren bei festgestellter Ladebereitschaft nach Schritt b) jedoch der nachfolgende Austausch von Ladeenergie zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug ladestationsseitig unterbunden. Hierbei wird die Ladebereitschaftsprüfung gemäß einem Ausführungsbeispiel vor dem Austausch von Ladeenergie zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug ladestationsseitig beendet. Insofern wird gegenständlich vorgeschlagen, dass nur eine teilweise Ladebereitschaftsprüfung durchgeführt wird, ohne die Ladebereitschaftsprüfung vollständig abzuschließen.
  • Wurde jedoch ladestationsseitig festgestellt, dass das Elektrofahrzeug von dem Ladekabel abgesteckt wurde, entfällt das Feststellen der Ladebereitschaft und in der Ladestation kann vermerkt werden, dass bei einer erneuten Ladebereitschaftsprüfung der Ladevorgang vollständig durchgeführt werden kann. D. h., dass die Ladebereitschafsprüfung nur solange vor dem Austausch von Ladeenergie beendet wird, bis zuvor ein Abkoppeln des Elektrofahrzeugs von dem Ladekabel festgestellt wurde. Dies kann beispielsweise durch Feststellen eines Ausbleibens einer Antwort eines Elektrofahrzeugs auf die Ladebereitschaftsprüfung erfolgen. Dann kann nämlich ein neues Elektrofahrzeug ganz normal den kompletten Ladezyklus, samt vollständiger Ladebereitschaftsprüfung und Austausch von elektrischer Energie zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug durchlaufen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ladestationsseitig nach dem Feststellen des Endes des Ladevorgangs nach Schritt a) zunächst eine definierte Zeit abgewartet wird, bis ladestationsseitig Schritt b) ausgelöst wird. In der Regel kann die Ladebereitschaftsprüfung beispielsweise in einem 30-Sekundentakt, Minutentakt, Zweiminutentakt oder Fünfminutentakt durchgeführt werden. Hierdurch wird eine überbordende Kommunikationslast auf den Ladekabel zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug vermieden. Außerdem wird dem Nutzer des Elektrofahrzeugs die Möglichkeit gegeben, das Elektrofahrzeug nach Ende des Ladevorgangs vorschriftsmäßig von dem Ladekabel abzukoppeln. Die definierte Zeit darf jedoch nicht zu lang sein, um den Zeitraum nicht zu verpassen, indem ein Elektrofahrzeug abgekoppelt ist und bis zu dem ein neues Elektrofahrzeug an das Ladekabel angeschlossen ist. In diesem Falle würde bei der Ladebereitschaftsprüfung nach Schritt b) eine Ladebereitschaft eines anderen Elektrofahrzeugs festgestellt werden und der Austausch von Ladeenergie würde unterbunden werden, obwohl ein neues Elektrofahrzeug an die Ladestation angeschlossen ist.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass ein neues Elektrofahrzeug vor Beginn eines Ladevorgangs der Ladestation selbsttätig seine Ladebereitschaft signalisiert. Ist dies im Protokoll für die Verbindung zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation vorgesehen, kann die Überprüfung entfallen, ob eine Antwort eines Elektrofahrzeugs ausgeblieben ist. Dann nämlich erfolgt bei einem Anschließen eines neuen Elektrofahrzeugs an die Ladestation die Signalisierung des neuen Fahrzeugs gegenüber der Ladestation automatisch. Ladestationsseitig wird dann ein Signal von einem neuen Elektrofahrzeug empfangen, dass dieses angeschlossen ist und der herkömmliche Ladevorgang kann initiiert werden.
  • Um fortlaufend feststellen zu können, ob das Fahrzeug, welches den Ladevorgang abgeschlossen hat, noch an der Ladestation angesteckt ist, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass der Schritt b) wiederholt durchgeführt wird. Schritt c) wird vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn die Ladebereitschaft festgestellt wurde. Der Schritt b) wird vorzugsweise in Abständen, insbesondere in Abständen von 30 Sekunden, einer Minute, fünf Minuten, 10 Minuten etc. durchgeführt. Eine geeignete Wahl des Zeitabstands ist insbesondere ein ein Minuten Takt, da dann auch regelmäßig feststellt werden kann, wenn ein erstes Fahrzeug abgesteckt und ein zweites Fahrzeug angesteckt wurde.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass vor dem Schritt a) ein Ladevorgang initiiert und durchgeführt wird. Wie bereits erwähnt, ist beim Schritt a) der Ladevorgang bereits beendet und dieses Ende des Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug wird ladestationsseitig festgestellt. Dies bedingt jedoch, dass vor dem Schritt a) der Ladevorgang zumindest durchgeführt, wenn nicht gar durch die Ladestation auch selbst initiiert wurde, beispielsweise durch eine Ladebereitschaftsprüfung mit anschließender Übertragung von Ladeenergie von der Ladestation an das Elektrofahrzeug.
  • Das gegenständliche Verfahren eignet sich insbesondere für Ladevorgänge nach dem CHAdeMO Standard. Auch für andere Gleichstromladevorgänge kann das gegenständliche Verfahren geeignet sein. Insbesondere bei dem beschriebenen CHAdeMO Standard kann ladestationsseitig nach dem Ende des Ladevorgangs bisher nicht festgestellt werden, ob das Elektrofahrzeug mit der Ladestation verbunden bleibt oder nicht. Dieses Problem wird mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens gelöst.
  • Vorzugsweise wird das gegenständliche Verfahren in einem sogenannten Multi-Charger eingesetzt, der verschiedenste Ladeoptionen bietet. Ein solcher Multi-Charger kann beispielsweise zumindest eine Ladebuchse für Wechselstromladen aufweisen und zusätzlich ein angeschlagenes Ladekabel für Gleichstromladen. Insbesondere das angeschlagene Ladekabel eignet sich zur Ladung nach dem CHAdeMO Standard. Das Elektrofahrzeug braucht in diesem Fall kein eigenes Ladekabel mitzuführen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ladestationsseitig beim Feststellen eines Endes eines Ladevorgangs ein Lade-Ende Signal von dem Fahrzeug empfangen wird. Insbesondere nach dem CHAdeMO Standard sendet das Fahrzeug bei festgestellter Beendigung der Ladung, insbesondere wenn das im Fahrzeug verbaute Ladesteuergerät feststellt, dass die Batterie vollständig geladen ist, ein Lade-Ende Signal auf das Ladekabel. Dieses Lade-Ende Signal kann ladestationsseitig auf dem Ladekabel detektiert werden und ein Ende des Ladevorgangs festgestellt werden. Insbesondere nach dem CHAdeMO Standard beendet dann die Ladestation als auch das Fahrzeug jegliche Kommunikation, insbesondere jegliche standardgemäße Kommunikation. Die Ladestation kann somit standardgemäß nicht mehr feststellen, ob das Fahrzeug von der Ladestation bzw. dem Ladekabel elektrisch und mechanisch abgekoppelt wurde oder nicht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Ladestation unmittelbar nach dem Empfangen des Lade-Ende Signals den Ladestrom unterbricht. Somit wird zwischen den Schritten a) und c) zunächst der Ladestrom unterbrochen. Insbesondere unmittelbar nach Schritt a) wird der Ladestrom unterbrochen, da dann ladestationsseitig feststeht, dass keine weitere elektrische Energie von der Ladestation dem Elektrofahrzeug über das Ladekabel zur Verfügung gestellt werden muss.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, wie oben bereits erwähnt, dass das ladestationsseitig erzeugte Signal ladestationsseitig ausgewertet wird und eine optische oder akustische Signalvorrichtung in Reaktion auf das Signal ladestationsseitig aktiviert wird.
  • Es ist jedoch auch gemäß einem Ausführungsbeispiel möglich, dass das ladestationsseitig erzeugte Signal an einen räumlich von der Ladestation entfernt angeordneten Rechner übermittelt wird und in dem Rechner weiterverarbeitet wird. Dieser Rechner kann beispielsweise einen Anschluss an ein Weitverkehrsnetz, insbesondere ein Telekommunikationsnetz, beispielsweise ein Mobilfunknetz oder das Internet aufweisen und beispielweise über eine Kurzmitteilungszentrale des Mobilfunknetzes oder einen Kurznachrichtendienst eine Nachricht an einen Nutzer der Ladestation absetzen, insbesondere als Textnachricht. Auch kann eine Email an den Nutzer der Ladestation übermittelt werden. Der Rechner kann auch an ein Parkraumbewirtschaftungssystem angeschlossen oder Teil dieses sein um dem Parkhausbewirtschaftungssystem die Möglichkeit zu bieten, abhängig vom Zustand der Ladung, also ob die Ladung noch andauert oder beendet ist, unterschiedliche Parktarife für den Nutzer des Elektrofahrzeugs zu tarifieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass erst wenn in Schritt b) festgestellt wurde, dass keine Ladebereitschaft besteht, ladestationsseitig ein neuer Ladevorgang durchführbar ist, bei dem nach einer festgestellten Ladebereitschaft Ladenergie von der Ladestation abgegeben wird. Wie bereits ausgeführt, muss es möglich sein, dass ein neues Elektrofahrzeug einen vollständigen Ladevorgang durchführt. Dies bedingt, dass ladestationsseitig von dem neuen Elektrofahrzeug die Ladebereitschaft festgestellt wird. Es muss jedoch feststellbar sein, dass mit dem bisherigen Elektrofahrzeug keine Verbindung mehr bestand, also zunächst festgestellt werden, dass auf dem Ladekabel keine Ladebereitschaft besteht oder das neue Elektrofahrzeug der Ladestation gegenüber einen Ladevorgang initiieren. Erst dann kann darauf geschlossen werden, dass ein neues Elektrofahrzeug angeschlossen ist.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass ein neuer Ladevorgang manuell ausgelöst wird. Hierzu kann an der Ladestation eine Nutzerschnittstellt, z. B. ein Taster, ein Touchdisplay oder dergleichen vorgesehen sein. Der Nutzer kann durch Interaktion mit der Nutzerschnittstelle, z. B. durch Drücken des Tasters an der Ladestation einen neuen Ladevorgang auslösen. Es kann dann sicher festgestellt werden, dass ein neuer Ladevorgang gestartet werden soll.
  • Ein weiterer Aspekt ist eine Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der ladestationsseitig eine Ladesteuerungsschaltung vorgesehen ist. Die Ladesteuerungsschaltung ist programmiert, um beispielsweise nach einem bestimmten Ladeprotokoll, beispielsweise dem CHAdeMO Protokoll zu arbeiten. Entsprechend der Programmierung ist die Ladesteuerungsschaltung eingerichtet zur Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug über ein Ladekabel. Außerdem ist die Ladesteuerungsschaltung geeignet, die Übertragung von elektrischer Energie zum Laden des Elektrofahrzeugs über das Ladekabel freizugeben und zu sperren.
  • Die Ladesteuerschaltung weist darüber hinaus gegenständlich eine Ladezustandsüberwachungsschaltung auf. Diese Ladezustandsüberwachungsschaltung ist eingerichtet, um das Ende eines Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug festzustellen. Ferner ist die Ladezustandsüberwachungsschaltung eingerichtet, nach Feststellen des Endes eines Ladevorgangs zusätzlich eine Ladebereitschaftsprüfungsschaltung zu aktivieren. Die Ladebereitschaftsprüfungsschaltung ist eingerichtet, nach dem festgestellten Ende des Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug eine Ladebereitschaftsprüfung mit diesem Elektrofahrzeug durchzuführen und bei festgestellter Ladebereitschaft ein Signal zu erzeugen.
  • Die zuvor genannten Verfahren können auch als Computerprogramm oder als auf einem Speichermedium gespeichertes Computerprogramm realisiert werden. Hierbei kann zählerseitig und/oder eichstellenseitig ein Mikroprozessor zur Durchführung der jeweiligen Verfahrensschritte durch ein Computerprogramm geeignet programmiert sein.
  • Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale und Teilmerkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen sowie unabhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen oder Teilmerkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein. Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine gegenständliche Ladestation;
  • 2 ein Ablauf eines gegenständlichen Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt eine Ladestation 2 zum Laden von Elektrofahrzeugen. Elektrofahrzeuge im Sinne des Gegenstandes können beispielsweise sein Plug-In Hybridfahrzeuge (PHEV) als auch reine Elektrofahrzeuge (EV). Fahrzeuge können dabei beispielsweise Pkw, Lkw, Krafträder sowie Elektrofahrräder sein.
  • Die Ladestation 2 ist mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz 4 über eine Sicherheitsschaltung 6, insbesondere umfassend Sicherung und Schütz verbunden.
  • Die in der 1 dargestellte Ladestation 2 ist ein sogenannter Multi-Charger, bei dem verschiedene Ladevarianten angeboten werden. Es versteht sich, dass auch Ladestationen, die nur ein einziges Ladeverfahren anbieten, im Sinne des Gegenstandes sind.
  • Ausgehend von der Sicherheitsschaltung 6 verzweigt in der Ladestation 2 einen Anschluss an ein Ladesteuergerät 8 für eine Wechselstromladung (AC-Ladung). Das Ladesteuergerät 8 umfasst dabei insbesondere einen Transformator sowie eine Logik zur Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug. Das Ladesteuergerät 8 ist über eine Buchse 10 mit einem Ladekabel (nicht gezeigt) kontaktierbar.
  • Ausgehend von der Sicherheitsschaltung 6 ist ein weiterer Abzweig zu einem Gleichrichter 12 vorgesehen. In dem Gleichrichter 12 wird eine Gleichspannung erzeugt, welche über ein zweites Ladesteuergerät 14 an ein fest an der Ladestation 2 angeschlagenes Ladekabel 16 weitergeleitet wird.
  • Das Ladesteuergerät 14 arbeitet insbesondere nach dem CHAdeMO Prinzip und verfügt unter anderem über Mittel zur Kommunikation mit dem Fahrzeug, Ladezustandsüberwachungsschaltungen und Ladebereitschaftsprüfungsschaltungen im Sinne des Gegenstandes. Das Ladesteuergerät 14 ist gegenständlich so programmiert, das Verfahren gemäß 2 durchzuführen.
  • In der Regel befindet sich, wie in 2 gezeigt, die Ladestation 2 in einem Ladebereitschaftsmodus und fragt in einem Schritt 20 über das Ladekabel 16 eine Ladebereitschaft eines Elektrofahrzeugs ab. Diese Ladebereitschaftsprüfung 20 kann eine Kurzschlussprüfung sein, indem überprüft wird, ob ein Elektrofahrzeug mit der Ladestation 2 elektrisch verbunden (kurzgeschlossen) ist. Die Ladebereitschaftsprüfung 20 kann jedoch auch alternativ oder kumulativ beinhalten, dass eine erste Ladekommunikation mit dem Elektrofahrzeug über das Ladekabel 16 aufgebaut wird. In dem Schritt 20 überwacht das Ladesteuergerät 14 den Empfang einer Ladebereitschaft von dem Elektrofahrzeug über das Ladekabel 16. Empfängt das Ladesteuergerät 14 eine Ladebereitschaft eines Elektrofahrzeugs auf dem Ladekabel 16 wird in den Schritt 22 verzweigt.
  • In dem Schritt 22 wird überprüft, ob das Ladesteuergerät 14 zuvor auf dem Ladekabel 16 festgestellt hat, dass eine Ladebereitschaft nicht vorliegt. Dies kann durch Überprüfen eines Speichers sein, indem ein Marker gesetzt wird. Durch Setzen des Markers auf HIGH kann signalisiert sein, dass eine Ladebereitschaft fortdauert. Durch Setzen des Markers auf LOW kann signalisiert werden, dass eine Ladebereitschaft nicht besteht. Das Setzen des Markers wird nachfolgend noch beschrieben werden.
  • Wird festgestellt, dass der Marker auf LOW ist, wird in den Schritt 24 verzweigt. In dem Schritt 24 wird ein Ladevorgang durchgeführt, das heißt, die noch ggf. abzuschließende Ladebereitschaftsprüfung und das Übertragen von elektrischer Energie zum Laden der Batterie über das Ladekabel 16 erfolgt gemäß Protokoll. Dies kann beispielsweise das CHAdeMO Protokoll sein. Während des Ladevorgangs wird im Schritt 26 laufend, das heißt in Intervallen überprüft, ob auf dem Ladekabel 16 von dem Elektrofahrzeug ein Lade-Ende Signal empfangen wird. Ist dies nicht der Fall, läuft die Überprüfung weiter in Schritt 26. Wird ein Lade-Ende Signal empfangen, verzweigt das Verfahren zurück in den Schritt 20 und die gegenständliche Ladebereitschaftsprüfung beginnt.
  • Zuvor wird entweder in dem Schritt 22 beim Abzweig in den Schritt 24, im Schritt 24 oder im Schritt 26 der Marker auf HIGH gesetzt. Hierdurch wird signalisiert, dass aktuell ein Ladevorgang durchgeführt wurde.
  • In dem darauffolgenden Schritt 22 wird über das Ladekabel 16 eine Ladebereitschaft überprüft. In dem beschriebenen Beispiel ist das Elektrofahrzeug noch an dem Ladekabel 16 angeschlossen und signalisiert gegenüber dem Ladesteuergerät 14 seine Ladebereitschaft. Das heißt, dass der Schritt 20 erneut in den Schritt 22 abzweigt.
  • In Schritt 22 wird der Status des Markers überprüft und in diesem Fall wird festgestellt, dass, da der Marker auf HIGH ist, die Ladebereitschaft von demselben Elektrofahrzeug signalisiert wurde, welches zuvor in den Schritten 24 und 26 geladen wurde. Aus diesem Grunde zweigt der Schritt 22 in den Schritt 28 ab. Im Schritt 28 wird ein Signal erzeugt, das zur Weiterverarbeitung verwendet werden kann. Dieses ladestationsseitig erzeugte Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, um an der Ladestation 2 ein optisches oder akustisches Signal auszugeben.
  • Auch kann das Signal von der Ladestation 2 über eine Kommunikationsschnittstelle, drahtgebunden oder drahtlos, an einen entfernten Rechner übertragen werden und dort für weitere Maßnahmen weiterverarbeitet werden.
  • Nachdem das Signal in Schritt 28 erzeugt wurde, verzweigt dieser in den Schritt 30 und wartet eine Wartezeit, beispielsweise 30 Sekunden oder 1 Minute ab.
  • Nach der Wartezeit wird in den Schritt 20 verzweigt und eine erneute Ladebereitschaftsprüfung durchgeführt. Ist das Elektrofahrzeug nach wie vor an dem Ladekabel 16 angeschlossen, so durchläuft das Ladesteuergerät 14 erneut die Schritte 22, 28 und 30.
  • Zu einem Zeitpunkt wird das Elektrofahrzeug von dem Ladekabel abgekoppelt worden sein. Wird nach diesem Zeitpunkt in den Schritt 20 verzweigt, so führt die Ladebereitschaftsprüfung zu dem Ergebnis, dass keine Ladebereitschaft vorliegt. In diesem Fall wird in den Schritt 32 verzweigt, in dem der Marker auf LOW gesetzt wird. anschließend wird wieder, vorzugsweise nach einer Wartezeit, in den Schritt 20 verzweigt und die Ladebereitschaftsprüfung wird erneut durchgeführt. Die Ladebereitschaftsprüfung 20 wird in Intervallen solange durchgeführt, bis erneut eine Ladebereitschaft auf dem Ladekabel 16 signalisiert wird.
  • Dann wird wieder in den Schritt 22 verzweigt, indem jedoch festgestellt wird, dass der Marker auf LOW ist und ein erneutes Laden durchgeführt werden kann und die oben beschriebenen Schritte 24 und 26 erneut durchlaufen werden.
  • Mit Hilfe des gegenständlichen Verfahrens ist es möglich, insbesondere bei Verwendung des CHAdeMO Standards, das fortwährende Koppeln eines Elektrofahrzeugs mit einem Ladekabel auch nach Beendigung eines Ladevorgangs sicher festzustellen. Gegebenenfalls können dann Maßnahmen ergriffen werden, um die Ladestation 2 für eine weitere Nutzung zur Verfügung zu stellen, insbesondere den Nutzer der Ladestation 2 dazu veranlassen, das Ladekabel 16 von seinem Elektrofahrzeug abzukoppeln und somit für die weitere Nutzung freizugeben.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Ladestation
    4
    Energieversorgungsnetz
    6
    Sicherheitsschaltung
    8
    Ladesteuergerät
    10
    Buchse
    12
    Gleichrichter
    14
    Ladesteuergerät
    16
    Ladekabel
    20
    Ladebereitschaftsprüfung
    22
    Markerprüfung
    24
    Ladevorgang
    26
    Lade-Ende Prüfung
    28
    Signalerzeugung
    30
    Wartezeit
    32
    Marker zurücksetzen

Claims (13)

  1. Verfahren zum Überwachen eines Ladevorgangs an einer Ladestation umfassend, a) ladestationsseitiges Feststellen eines Endes eines Ladevorgangs mit einem Elektrofahrzeug, b) ladestationsseitiges Durchführen einer Ladebereitschaftsprüfung mit dem Elektrofahrzeug nach dem festgestellten Ende des Ladevorgangs mit diesem Elektrofahrzeug, c) ladestationsseitiges Erzeugen eines Signals bei festgestellter Ladebereitschaft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass bei der Ladebereitschaftsprüfung ladestationsseitig zumindest ein Isolationstest und ein Kurzschlusstest zwischen der Ladestation und einem Elektrofahrzeug durchgeführt wird und/oder – dass bei der Ladebereitschaftsprüfung ladestationsseitig zumindest eine Ladesequenz eingeleitet wird und ladestationsseitig eine Antwort des Elektrofahrzeugs auf die eingeleitete Ladesequenz abgewartet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Ladebereitschaftsprüfung vor dem Austausch von Ladeenergie zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug ladestationsseitig beendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass ladestationsseitig nach dem Feststellen des Endes des Ladevorgangs nach Schritt a) zunächst eine definierte Zeit abgewartet wird, bis ladestationsseitig Schritt b) ausgelöst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass der Schritt b) wiederholt durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass vor dem Schritt a) ladestationsseitig ein Ladevorgang initiiert und durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der Ladevorgang als Gleichstromladevorgang, insbesondere nach dem CHAdeMO Standard durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass beim Feststellen eines Endes eines Ladevorgangs ein Lade-Ende Signal von dem Fahrzeug empfangen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen den Schritten a) und c) der Ladestrom unterbrochen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass das ladestationsseitig erzeugte Signal ladestationsseitig ausgewertet wird und eine optische oder akustische Signalvorrichtung in Reaktion auf das Signal ladestationsseitig aktiviert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass das ladestationsseitig erzeugte Signal an einen räumlich von der Ladestation entfernt angeordneten Rechner übermittelt wird und in dem Rechner weiterverarbeitet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, – dass erst wenn in Schritt b) festgestellt wurde, dass keine Ladebereitschaft besteht, ladestationsseitig ein neuer Ladevorgang durchführbar ist, bei dem nach einer festgestellten Ladebereitschaft Ladeenergie von der Ladestation abgegeben wird.
  13. Vorrichtung, insbesondere eingerichtet zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer ladestationsseitigen Ladesteuerungsschaltung, eingerichtet zur Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug über ein Ladekabel und zur Übertragung von elektrischer Energie zum Laden des Elektrofahrzeugs über das Ladekabel, wobei, – die Ladesteuerschaltung eine Ladezustandsüberwachungsschaltung aufweist, eingerichtet zum Feststellen eines Endes eines Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug und zusätzlich eine Ladebereitschaftsprüfungsschaltung aufweist, die eingerichtet ist, nach dem festgestellten Ende des Ladevorgangs mit dem Elektrofahrzeug eine Ladebereitschaftsprüfung mit diesem Elektrofahrzeug durchzuführen und bei festgestellter Ladebereitschaft eine Signal zu erzeugen.
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