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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Ladesysteme- und Schnittstellen für Elektrofahrzeuge.
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Weltweit werden unterschiedlichste Ladesysteme- und Schnittstellen eingesetzt, die zueinander nicht kompatibel sind. Neben den verschiedenen Möglichkeiten, ein Elektrofahrzeug mit Wechsel- oder Gleichstrom aufzuladen, existieren weltweit neben verschiedenen Steckernormen für USA, Europa und China in Varianten für Wechselstrom und Wechselstrom/Gleichstrom und dem CHAdeMO-Standard noch OEM-spezifische Steckerlösungen. Aufgrund verschiedener technischer Gegebenheiten wie z. B. Spannungslage, fehlender Versorgungsspannung, Protokollverhalten, Komplexität oder Aufwandskosten ist eine Adaption der Systeme nicht einfach möglich. Aufgrund der Größe der Buchsensysteme bzw. des beschränkten zur Verfügung stehenden Bauraums und der Kostensituation wird von einem parallelen Verbau verschiedener Ladesystemschnittstellen am Fahrzeug abgesehen.
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Das CHAdeMO-Ladestecksystem basiert auf Gleichspannung (DC) und unterstützt eine elektrische Ladeleistung von bis zu 62,5 kW. Die CHAdeMO-Ladekommunikation erfolgt über das CAN-Protokoll und erfolgt über zwei CAN-Leitungen sowie separate Signalleitungen. Beim CHAdeMO-Protokoll verbindet sich das Batteriemanagementsystem des Autos mit dem Computer der Schnellladestation zu einem Master-Slave-System. Das Batteriemanagementsystem des Autos (Master) meldet der Ladestation (Slave) Ladeparameter wie den aktuellen Ladestand einer Traktionsbatterie, sowie die Gleichspannung und maximale Stromstärke, mit der die Traktionsbatterie geladen werden darf. Ferner werden Parameter wie Spannung, Temperatur und andere Parameter der Traktionsbatterie übertragen. Das CHAdeMO-Protokoll ist im Rahmen der ISO-Normung als Gleichstromladestandard anerkannt und wurde als Normen ISO/IEC 61851-23 und ISO/IEC 61851-24 aufgenommen.
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Das Combined Charging System (CCS) ist ein Ladestecksystem für Elektrofahrzeuge, das sowohl das Wechselstromladen (AC) als auch das Gleichstromladen (DC) unterstützt. CCS ist nach der internationalen Norm IEC 62196 standardisiert und ist in Deutschland als DIN-Norm DIN EN 62196 gültig. IEC 61851-1 „Mode 3" sieht eine Schnellladung bis 250 A vor. IEC 61851-1 „Mode 4" unterstützt eine schnelle Ladung bis zu 400 A mit Steuerung durch ein externes Ladegerät. Als Ladestecker und Buchse dient beispielsweise der nach IEC 62196-2:2011 normierte Stecker vom Typ 2. In Zukunft soll der Stecker Typ 2 in Kombination mit dem Mode 3 als einheitliche Lösung in der EU eingesetzt werden und auch für die schnelle Gleichstromladung in der Form des Combo2-Steckers (nach IEC 62196-3:2014) verwendet werden. Die Ladekommunikation erfolgt bei CCS über Pulsweitenmodulation einer Rechteckschwingung. Für die Schnellladung wird diese Kommunikationstechnik durch eine auf der digitalen Powerline-Kommunikation (PLC) beruhenden Schnittstelle erweitert.
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Es existiert auch eine Adapterlösung von CHAdeMO auf das OEM-Ladesystem der TESLA-Fahrzeuge. Diese Adapterlösung hat jedoch den Nachteil, dass sie die Verbindung nur zu dem TESLA-spezifischen Ladesystem herstellt.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 2 628 630 A2 ist eine Multi-Standard-kompatible Ladevorrichtung für Elektrofahrzeuge bekannt, bei der eine Übertragungsvorrichtung über ein externes Protokoll mit einem Batteriemanagementsystem kommuniziert und über ein internes Protokoll mit einem Leistungswandler kommuniziert.
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Eine Umsetzung des CHAdeMO-CAN-Protokolls auf das CCS-"Powerline"-Protokoll durchzuführen und die elektrischen Rahmenbedingungen herzustellen ist jedoch komplex und zeitkritisch.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ladesystem bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Adapter nach Anspruch 1 und das erfindungsgemäße Zusatzsteuergerät nach Anspruch 5, sowie durch das Ladesystem nach Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden werden beispielhafte Verfahren und Technik zum elektrischen Aufladen von Elektrofahrzeugen mit Ladeanschlussbuchse nach dem CCS-Standard ("Combined Charging System") und Lademanager mit CHAdeMO-Fähigkeit an CHAdeMO-Ladesäulen mittels Adaptern zur Signalwandlung beschrieben. Neben der Inkompatibilität der Signale von CHAdeMO und CCS adressiert die Erfindung die Problematik der Übertragung der Information von insgesamt sechs CHAdeMO-seitigen Eingangsleitungen über lediglich zwei CCS-seitig zur Verfügung stehende Signalleitungen.
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Die Erfindung betrifft einen Adapter mit einer eingangsseitigen CHAdeMO-Buchse zur Aufnahme eines Ladesäulensteckers einer CHAdeMO-Ladesäule, einem ausgangsseitigen CCS-Stecker zum Anschluss an ein Elektrofahrzeug, und einer elektronischen Schaltungslogik, die dazu ausgelegt ist, über die CHAdeMO-Buchse eingehende Signalzustände in eine CAN-Botschaft einzubetten und als Ausgangssignal bereitzustellen.
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Ein solcher Adapter "CHAdeMO-CCS" kann beispielsweise für Elektrofahrzeuge mit der europäischen CCS-Ladeschnittstelle genutzt werden, welche mittels des Adapters sowie einer im Elektrofahrzeug vor dem Lademanager anzubringenden Zusatzsteuerung das Aufladen eines Akkumulators des Elektrofahrzeugs, z.B. der Traktionsbatterie, an CHAdeMO-Ladesäulen gestattet.
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Die Schaltungselektronik des Adapters kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass das Einbetten der Signalzustände in eine CAN-Botschaft beispielsweise in festen zeitlichen Abständen und/oder bei einer festgestellten Änderung eines Eingangssignales erfolgen.
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Die Schaltungslogik des Adapters kann ferner dazu ausgelegt sein, eine bei der Kommunikation während eines Ladevorgangs auftretende CAN-Botschaft aus der CHAdeMO-Ladesäule bzw. aus einem Lademanager des Elektrofahrzeugs unverändert an die jeweilige Gegenstelle weiterzuleiten.
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Der Adapter kann ferner dazu ausgelegt sein, die CAN-Botschaft an ein vor einen Lademanager geschaltetes Zusatzsteuergerät im Elektrofahrzeug zu senden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beherrscht der Lademanager des Elektrofahrzeugs sowohl das CCS-Protokoll als auch das CHAdeMO-Protokoll. So kann der Lademanager eine unverändert vom CHAdeMO-CCS-Adapter an ihn weitergeleite CAN-Botschaft korrekt interpretieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Übermittlung der CAN-Botschaft an ein Elektrofahrzeug die CCS-Leitungen Control Pilot (CP) und Proximity Pilot (PP) als CAN-HIGH und CAN-LOW genutzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Die HV-Versorgungsspannungsleitungen (HV+, HV–) im Adapter direkt durchverbunden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die funktionale Schutzerde durchverbunden und die funktionale Schutzerde wird für die Kommunikation als Bezugspotential verwendet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Zusatzsteuergerät, das dazu ausgelegt ist, zwischen eine CCS-Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs und einen Lademanager des Elektrofahrzeugs geschaltet zu werden, wobei das Zusatzsteuergerät eine Schaltungslogik aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine von einer Schaltungslogik eines CHAdeMO-CCS-Adapters empfangene CAN-Botschaft in elektrische Signale umzusetzen und an den Lademanager des Elektrofahrzeugs bereitzustellen.
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Das Zusatzsteuergerät kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, unmittelbar in den Leitungsstrang vor den Lademanager im Elektrofahrzeug angeschlossen zu werden. Beispielsweise kann das Zusätzsteuergerät in den Leitungstrang ähnlich einer Verlängerungsleitung "eingeschliffen" werden. Dies hat den Vorteil, dass Änderungen am Leitungsstrang nicht erforderlich sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird am Zusatzsteuergerät eine Kombination aus Buchse/Stecker verwendet, welche auch am Lademanager des Elektrofahrzeugs Verwendung findet.
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Die Schaltungslogik des Zusätzsteuergeräts kann ferner dazu ausgelegt sein, die digitalen Ausgangssignale des Lademanagers in CAN-Botschaften zu wandeln und diese an eine Schaltungslogik des CHAdeMO-CCS-Adapters zu senden.
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Die Schaltungslogik des Zusatzsteuergeräts kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, eingehende CHAdeMO-CAN-Botschaften unmittelbar an den Lademanager weiterzuleiten.
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Die Schaltungslogik des Zusatzsteuergeräts kann ferner dazu ausgelegt sein, eine bei der Kommunikation während eines Ladevorgangs auftretende CAN-Botschaft aus einer CHAdeMO-Ladesäule bzw. aus dem Lademanager des Elektrofahrzeugs unverändert an die jeweilige Gegenstelle weiterzuleiten.
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Von der CHAdeMO-Seite ankommende CAN-Botschaften werden so unverändert an die Fahrzeugseite weitergegeben und von der Fahrzeugseite ankommende CHAdeMO-CAN-Botschaften werden ebenfalls unverändert an die CHAdeMO-Ladesäule weitergegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zusatzsteuergerät dazu ausgelegt, mit den Leitungen funktionale Schutzerde (PE), Control Pilot (CP) und Proximity Pilot (PP) über den Leitungsstrang an der CCS-Ladebuchse des Elektrofahrzeugs angeschlossen zu werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Leitungen Control Pilot (CP) und Proximity Pilot (PP) über eine auftrennbare Verbindung direkt mit dem Lademanager (5) verbunden. So kann die Schaltungslogik des Zusatzsteuergeräts beispielsweise die funktionale Verbindung von Control Pilot (CP) und Proximity Pilot (PP) zum Lademanager unterbrechen und die Kommunikation mit dem aussenseitigen CHAdeMO-CCS-Adapter aufbauen, falls auf dem Leitungspärchen Control Pilot/Proximity Pilot (CP/PP) von einem ebenfalls angeschlossenen CAN-Transceiver des Zusatzsteuergerätes eine CAN-Botschaft erkannt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Ladesystem, umfassend einen wie oben beschriebenen CHAdeMO-CCS-Adapter, sowie ein wie oben beschriebenes in einem Elektrofahrzeug vor einem Lademanager geschaltetes Zusatzsteuergerät, wobei die Schaltungslogik des Zusatzsteuergeräts dazu ausgelegt ist, eine von der Schaltungslogik des CHAdeMO-CCS-Adapter empfangene CAN-Botschaft in elektrische Signale umzusetzen und an den Lademanager des Elektrofahrzeugs bereitzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beherrscht der Lademanager des Elektrofahrzeugs sowohl das CCS-Protokoll als auch das CHAdeMO-Protokoll. So kann der Lademanager zum Einen, falls das Elektrofahrzeug an einer CCS-Ladesäule aufgeladen wird, die CCS-Botschaften der CCS-Ladesäule korrekt interpretieren, und zum Anderen, falls das Elektrofahrzeug mittels eines CHAdeMO-CCS-Adapter an einer CHAdeMO-Ladesäule aufgeladen wird, die CHAdeMO-Botschaften der CHAdeMO-Ladesäule korrekt interpretieren.
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Die Erfindung betrifft ferner auch ein Ladeverfahren, bei dem Signalzustände, die von einer CHAdeMO-Ladesäule empfangen werden, in eine CAN-Botschaft eingebettet werden und eingebettet in die CAN-Botschaft an ein Elektrofahrzeug weitergeleitet werden.
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Mit der Erfindung kann mit geringem technischen und finanziellen Aufwand eine deutliche Steigerung der Nutzbarkeit von (ansonsten inkompatiblen) Ladepunkten und somit Verfügbarkeit des Elektrofahrzeuges erreicht werden. Denkbar wäre auch der Verzicht auf den zusätzlichen Einbau einer CHAdeMO-Ladebuchse im Fahrzeug in Kombination mit Beilage des hier beschriebenen CHAdeMO-CCS-Adapters.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein Elektrofahrzeug 1 an einer CHAdeMO-Ladesäule 2 gemäß der bereits bekannten CHAdeMO-Ladetechnik zeigt;
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2 ein Elektrofahrzeug 1 an einer CCS-Ladesäule 7 gemäß der bereits bekannten CCS-Ladetechnik zeigt;
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3 eine Ladetechnik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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4 ein Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau eines erfindungsgemäßen CHAdeMO-CCS-Adapters zeigt;
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5a die Anschlüsse der CHAdeMO-Buchse eines beispielhaften CHAdeMO-CCS-Adapters in einer Draufsicht zeigt;
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5b die Anschlüsse des CCS-Steckers eines beispielhaften CHAdeMO-CCS-Adapters in einer Draufsicht zeigt;
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6 den Aufbau des Zusatzsteuergerätes CCS-CHAdeMO im Elektrofahrzeug zeigt;
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7a die Anschlüsse der Buchse des beispielhaften Zusatzsteuergerätes in einer Draufsicht zeigt;
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7b die Anschlüsse des Steckers des beispielhaften Zusatzsteuergerätes in einer Draufsicht zeigt;
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8a eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen CHAdeMO-CCS-Adapters zeigt;
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8b eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Zusatzsteuergeräts für einen Lademanager eines Elektrofahrzeugs zeigt; und
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9 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Ladeverfahren zeigt, bei dem Signalzustände, die von einer CHAdeMO-Ladesäule empfangen werden, in eine CAN-Botschaft eingebettet werden und eingebettet in die CAN-Botschaft an ein Elektrofahrzeug weitergeleitet werden.
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1 zeigt ein Elektrofahrzeug 1 an einer CHAdeMO-Ladesäule 2 gemäß der bereits bekannten CHAdeMO-Ladetechnik. Zur Verbindung des Elektrofahrzeugs 1 mit der CHAdeMO-Ladesäule 2 verfügt die CHAdeMO-Ladesäule 2 über einen CHAdeMO-Stecker 3, der in eine CHAdeMO-Buchse 4 des Elektrofahrzeugs 1 eingeführt wird. Das Elektrofahrzeug 1 ist ferner mit einem Lademanager 5 ausgerüstet, der mit dem Energiemanagement 6 des Elektrofahrzeugs 1 in Verbindung steht. Der Lademanager 5 ist in diesem Fall dazu ausgelegt, nach dem CHAdeMO-Protokoll zu arbeiten. Die Kommunikation zwischen Ladesäule 2 und Elektrofahrzeug 1 erfolgt durch eine Kombination aus Zustandssignalisierungen und einer 2-Draht-CAN-Kommunikation.
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2 zeigt ein Elektrofahrzeug 1 an einer CCS-Ladesäule 7 gemäß der bereits bekannten CCS-Ladetechnik. Zur Verbindung des Elektrofahrzeugs 1 mit der CCS-Ladesäule 7 verfügt die CCS-Ladesäule 7 über einen CCS-Stecker 8, der in eine CCS-Buchse 9 des Elektrofahrzeugs 1 eingeführt wird. Das Elektrofahrzeug 1 ist ferner mit einem Lademanager 5 ausgerüstet, der mit dem Energiemanagement 6 des Elektrofahrzeugs 1 in Verbindung steht. Der Lademanager 5 ist in diesem Fall dazu ausgelegt, nach dem CCS-Protokoll zu arbeiten.
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3 zeigt eine Ladetechnik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Elektrofahrzeug 1 ist mit einer CCS-Ladeschnittstelle (CCS-Buchse 9) und einem Zusatzsteuergerät 11 mittels einem CHAdeMO-CCS-Adapter 10 an einer CHAdeMO-Ladesäule 2 angeschlossen. Der CHAdeMO-CCS-Adapter 10 umfasst eine CHAdeMO-Buchse 10a in die der CHAdeMO-Stecker 3 der Ladesäule 2 eingeführt wird, sowie einen CCS-Stecker 10b, der in die CCS-Buchse 9 des Elektrofahrzeugs 1 eingeführt wird. In dem Adapter 10 erfolgt eine Umwandlung der digitalen Steuersignale in CAN-Botschaften, welche von dem Zusatzsteuergerät 11 im Elektrofahrzeug 1 erneut in elektrische Signale umgesetzt und an den angeschlossenen Lademanager 5 bereitgestellt werden. Die digitalen Ausgangssignale des Lademanagers 5 erfahren ebenfalls eine Wandlung in CAN-Botschaften, welche durch das Zusatzsteuergerät 11 im Elektrofahrzeug 1 an die Gegenseite im CHAdeMO-CCS-Adapter 10 gesendet werden. Die zur Kommunikation während des Ladevorgangs notwendigen CAN-Botschaften aus der Ladesäule 2 bzw. aus dem Lademanager 5 des Elektrofahrzeugs 1 werden sowohl von der Logik im CHAdeMO-CCS-Adapter 10 als auch im Zusatzsteuergerät 11 des Elektrofahrzeugs 1 unverändert an die jeweilige Gegenstelle weitergeleitet.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau eines erfindungsgemäßen CHAdeMO-CCS-Adapters 10.
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Die linke Seite der Schaltung der 4 stellt die Schnittstelle zur CHAdeMO-Ladesäule dar, also die CHAdeMO-Buchse des Adapters (10a in 3). Die von eins bis zehn durchnummerierten Kreise repräsentieren die Anschlüsse der CHAdeMO-Buchse des Adapters (eine CHAdeMO-Buchse weist zehn Anschlüsse auf, wobei der dritte Anschuss nicht belegt ist). Insgesamt sind neun Anschlüsse bzw. Leitungen vorgesehen: zwei Leitungen für die Energieübertragung (HV+, HV–), eine Leitung "funktionale" Schutzerde PE, zwei Leitungen CAN-H, CAN-L für digitale Kommunikation sowie vier weitere Leitungen CS1, CS2, CC, CE für die Signalisierung digitaler Zustandsinformationen (CS1 = Charger Start/Stop 1, CS2 = Charger Start/Stop 2, CC = Connection Check, CE = Charging Enabled/Disabled). Die digitalen Steuersignale der CHAdeMO-Ladesäule werden mittels Optokoppler an den Mikrocontroller des Adapters weitergegeben.
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Die rechte Seite der Schaltung der 4 stellt die Schnittstelle zum Elektrofahrzeug 1 dar, also den CCS-Stecker des Adapters (10b in 3). Die mit DC+, DC–, PE, CP und PP benannten Kreise repräsentieren die Anschlüsse des CCS-Steckers des Adapters. Für die Verbindung um Elektrofahrzeug sind insgesamt fünf Anschlüsse bzw. Leitungen vorgesehen: zwei Leitungen für die Energieübertragung (HV+, HV–), eine Leitung PE für die "funktionale" Schutzerde, eine Leitung für "Steckererkennung" (PP, Proximity Pilot), sowie eine weitere Leitung für die Signalisierung digitaler Zustandsinformationen (CP, Control Pilot). Die nach Norm bereits mit einem PWM-Signal belegte CP-Leitung wird darüber hinaus noch für eine Sonderform der "Powerline"-Kommunikation verwendet, über welche Daten zwischen der Ladesäule und dem Elektrofahrzeug 1 ausgetauscht werden können.
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Gemäß der beispielhaften Schaltung der 4 sind die HV-Versorgungsspannungsleitungen HV+ und HV– und die "funktionale Schutzerde/PE" direkt durchverbunden. Die von der CHAdeMO-Seite über die Anschlüsse CAN-H und CAN-L ankommenden CAN-Botschaften werden unverändert an die Fahrzeugseite weitergegeben. Die digitalen Steuersignale der CHAdeMO-Ladesäule (hier CS1 = Charger Start/Stop 1, CS2 = Charger Start/Stop 2, CC = Connection Check, CE = Charging Enabled/Disabled) sind mittels Optokoppler an einen Mikrocontroller 12 des Adapters angekoppelt. In sowohl festen zeitlichen Abständen als auch bei einer festgestellten Änderung eines Eingangssignales werden diese Signalzustände in einer CAN-Botschaft eingebettet zum Zusatzsteuergerät (11 in 3) im Elektrofahrzeug 1 versendet. Für die Übermittlung der CAN-Botschaften werden die Leitungen "CP - control pilot" und "PP - proximity" "zweckentfremdet", mit "PE" als GND-Potential. Zwei CAN-Transceiver 14a, b (die z.B. nach ISO 11898-2,3 operieren) dienen als Schnittstelle zum Senden und Empfangen von CAN-Botschaften. Mit Betriebsspannung versorgt wird die Schaltung über die CHAdeMO-Ladesäule durch den Anschluss C-S/S-1 ("charger start/stop-1"), an welchem mit dem Starten des Ladevorgangs an der Ladesäule 12V anliegen. Eine Stromversorgung 13 wandelt die 12V der Ladesäule passend für den Mikrocontroller 12 um.
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5a zeigt die Anschlüsse der CHAdeMO-Buchse eines beispielhaften CHAdeMO-CCS-Adapters in einer Draufsicht.
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5b zeigt die Anschlüsse des CCS-Steckers eines beispielhaften CHAdeMO-CCS-Adapters in einer Draufsicht.
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6 zeigt den Aufbau des Zusatzsteuergerätes CCS-CHAdeMO (11 in 3) im Elektrofahrzeug. Die HV-Versorgungsspannungsleitungen HV+ und HV– sind direkt durchverbunden bzw. im Leitungsstrang des Elektrofahrzeuges unmittelbar mit dem Lademanager (5 in 3) verbunden. Der Anschluss des Zusatzsteuergerätes erfolgt unmittelbar vor dem Lademanager mit einer Kombination aus Buchse/Stecker (siehe 7a bzw. 7b), welche auch am Lademanager verwendet wird. Das Zusatzsteuergerät kann so – ohne weitere technische Veränderungen am Fahrzeug oder am Leitungsstrang einfach und kostengünstig nachgerüstet werden. Eingangsseitig (linke Seite in 6) ist das Zusatzsteuergerät lediglich mit den Leitungen "PE", "CP" und "PP" an der Fahrzeug-Ladedose angeschlossen. Die Schutzerde/PE dient als GND-Potential, die Spannungsversorgung BAT/IGN über Anschluss VB erfolgt beispielsweise über das Bordnetz des Elektrofahrzeugs (z.B. Fahrzeugklemme 30). Die Leitungen "CP – control pilot" und "PP – proximity" sind über eine auftrennbare Verbindung direkt mit dem Lademanager verbunden (nicht in 6 gezeigt) und über einen CAN-Transceiver 16a mit den CAN-Anschlüssen CAN CH.2 des Microprozessors 15 des Zusatzsteuergeräts verbunden. Wird auf dem Leitungspärchen "CP/PP" von dem CAN-Transceiver 16a des Zusatzsteuergerätes eine CAN-Botschaft erkannt, so wird die funktionale Verbindung von "CP" und "PP" zum Lademanager unterbrochen und die Kommunikation mit dem aussenseitigem CHAdeMO-CCS-Adapter aufgebaut. Eingehende CHAdeMO-CAN-Botschaften werden von dem zentralen Mikrocontroller 15 unmittelbar an den Lademanager weitergeleitet. Botschaften, welche sich auf den Zustand bzw. eine Zustandsänderung der CHAdeMO-Digitalsignale beziehen, führend zur Ansteuerung der entsprechenden Optokoppler-Ausgänge OUT im Zusatzsteuergerät, wodurch der "Zustand" Signale im aussenseitigen Adapter "in das Fahrzeug gespiegelt" bzw. “getunnelt” wird.
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7a zeigt die Anschlüsse der Buchse des beispielhaften Zusatzsteuergerätes in einer Draufsicht. Die Buchse des Zusatzsteuergerätes entspricht der Buchse des Lademanagers, so dass das Zusatzsteuergerät ohne weitere technische Veränderungen am Elektrofahrzeug oder am Leitungsstrang einfach und kostengünstig nachgerüstet werden kann.
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7b zeigt die Anschlüsse des Steckers des beispielhaften Zusatzsteuergerätes in einer Draufsicht. Der Stecker des Zusatzsteuergerätes entspricht dem Stecker, mit dem die Ladebuchse des Elektrofahrzeugs mit dem Lademanager verbunden wird, so dass das Zusatzsteuergerät ohne weitere technische Veränderungen am Elektrofahrzeug oder am Leitungsstrang einfach und kostengünstig nachgerüstet werden kann.
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8a zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen CHAdeMO-CCS-Adapters. Die digitalen Signalzustände Digital-I/O einer CHAdeMO-Ladesäule werden von einer Signalverarbeitung 18 über einen Multiplexer/Demultiplexer 17 in eine CAN-Botschaft eingebettet und über eine CAN-Schnittstelle an ein Zusatzsteuergerät eines Elektrofahrzeugs weitergebeben. Umgekehrt werden CAN-Botschaften mit eingebetteten digitalen Signalzuständen von einem Zusatzsteuergerät eines Elektrofahrzeugs von dem Multiplexer/Demultiplexer 17 ausgelesen und von der Signalverarbeitung 18 CHAdeMO-konform als digitale Signalzuständen Digital-I/O der Ladesäule bereitgestellt.
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8b zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Zusatzsteuergeräts. Das Zusatzsteuergerät nimmt eine von einem CHAdeMO-CCS-Adapter erzeugte CAN-Botschaft mit eingebetteten digitalen Signalzuständen entgegen. Ein Multiplexer/Demultiplexer 19 liest die in die CAN-Botschaft eingebetteten digitalen Signalzustände aus und eine Signalverarbeitung 20 stellt diese als CHAdeMO-konforme Signalzustände Digital-I/O einem Lademanager eines Elektrofahrzeugs bereit. Umgekehrt werden von einem Lademanager erhaltene digitale Signalzustände von der Signalverarbeitung 20 entgegengenommen und mittels Multiplexer/Demultiplexer 19 in eine CAN-Botschaft eingebettet und per CAN an einen CHAdeMO-CCS-Adapter übertragen.
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9 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Ladeverfahren, bei dem Signalzustände, die von einer CHAdeMO-Ladesäule empfangen werden, in eine CAN-Botschaft eingebettet werden und eingebettet in die CAN-Botschaft an ein Elektrofahrzeug weitergeleitet werden. Bei 901 empfängt eine Schaltungslogik CHAdeMO-Signalzustände von einer Ladesäule. Bei 903 wird geprüft, ob eine Änderung der CHAdeMO-Signalzustände vorliegt, oder nicht. Falls keine Änderung vorliegt, dann fährt das Verfahren mit 904 fort. Bei 904 wird geprüft, ob bereits die maximal zulässige Zeitdauer für zyklische Statusübertragung erreicht ist.
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Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren zu 901 zurück. Liegt eine Änderung der CHAdeMO-Signalzustände vor, oder ist die maximal zulässige Zeitdauer erreicht, so fährt das Verfahren mit 905 fort. Bei 905 wird eine CAN-Botschaft erzeugt. Bei 907 werden die CHAdeMO-Signalzustände in die CAN-Botschaft eingebettet. Bei 909 wird die CAN-Botschaft mit den eingebetteten CHAdeMO-Signalzuständen an ein Zusatzsteuergerät eines Lademanagers eines Elektrofahrzeugs gesendet. Auf diese Weise werden die CHAdeMO-Signalzustände zyklisch und jedenfalls dann übertragen, wenn eine Änderung der CHAdeMO-Signalzustände vorliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrofahrzeug
- 2
- CHAdeMO-Ladesäule
- 3
- CHAdeMO-Stecker der Ladesäule
- 4
- CHAdeMO-Buchse des Elektrofahrzeugs
- 5
- Lademanager
- 6
- Energiemanagement
- 7
- CCS-Ladesäule
- 8
- CCS-Stecker der Ladesäule
- 9
- CCS-Buchse des Elektrofahrzeugs
- 10
- CHAdeMO-CCS-Adapter
- 10a
- CHAdeMO-Buchse des Adapters
- 10b
- CCS-Stecker des Adapters
- 11
- Zusatzsteuergerät
- 12
- Mikrocontroller des Adapters
- 13
- Stromversorgung
- 14a, b
- CAN-Transceiver des Adapters
- 15
- Mikrocontroller des Zusatzsteuergeräts
- 16a, b
- CAN-Transceiver des Zusatzsteuergeräts
- 17
- Multiplexer/Demultiplexer (Adapter)
- 18
- Signalverarbeitung (Adapter)
- 19
- Multiplexer/Demultiplexer (Zusatzsteuergerät)
- 20
- Signalverarbeitung (Zusatzsteuergerät)
- HV+
- Energieübertragung +
- HV–
- Energieübertragung –
- CAN-H
- digitale Kommunikation +
- CAN-L
- digitale Kommunikation –
- C-SS-1
- Charger Start/Stop 1
- C-SS-2
- Charger Start/Stop 2
- C-C
- Connection Check
- C-E/D
- Charging Enabled/Disabled
- PE
- Protective Earth ("funktionale" Schutzerde)
- PP
- Proximity Pilot (“Steckererkennung”)
- CP
- Control Pilot (Signalisierung digitaler Zustandsinformationen)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Normen ISO/IEC 61851-23 [0003]
- ISO/IEC 61851-24 [0003]
- internationalen Norm IEC 62196 [0004]
- DIN-Norm DIN EN 62196 [0004]
- IEC 61851-1 „Mode 3“ [0004]
- IEC 61851-1 „Mode 4“ [0004]
- IEC 62196-2:2011 [0004]
- IEC 62196-3:2014 [0004]
- ISO 11898-2,3 [0052]
