DE102018112957A1 - Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge - Google Patents

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Stefan Helnerus
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Abstract

Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge umfassend mit einem Leistungsmodul, einem Kommunikationsmodul und einem Benutzerschnittstellenmodul, wobei das Leistungsmodul eine erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug aufweist. Ein Kommunikationsbus verbindet das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul mit dem Leistungsmodul.

Description

  • Der Gegenstand betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, eine Docking Station für Ladestationen sowie eine Ladeeinheit in einer Ladestation als auch in einer Ladeeinheit verbaute Module.
  • Der Aufbau der Ladeinfrastruktur ist von entscheidender Bedeutung für die flächendeckende Etablierung von Elektromobilität. Dazu ist es notwendig, in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen Ladestationen für Elektrofahrzeuge in großem Maße zu installieren. Die Ladestationen sollen sich dabei in das Straßenbild einfügen und werden daher in der Regel als Ladesäulen konzipiert. Ladesäulen zeichnen sich durch eine kompakte Bauform mit einer geringen Grundfläche aus. Die Ladesäulen sind in der Regel stelenartig aufgebaut und verfügen über integrierte oder anschließbare Ladeelektronik.
  • Wie erwähnt ist der umfangreiche Ausbau der Ladeinfrastruktur ein wesentlicher Faktor für die Akzeptanz der Elektromobilität. Daher müssen Ladesäulen möglichst flächendeckend und in großer Anzahl in kurzer Zeit installiert werden. Dies ist hinsichtlich der Konzeption, dem Bau und dem tatsächlichen Installieren vor Ort der Ladesäulen eine Herausforderung, da durch den massenhaften Einsatz der Ladesäulen diese im industriellen Maßstab herstellbar sein müssen und besonders einfach, bevorzugt durch eine einzige Person, vor Ort installierbar sein sollten.
  • Dies ist bei bisherigen Ladesäulen nur bedingt der Fall. Zum Einen ist die Montage vor Ort komplex und aufwendig, zum Anderen kann die Elektronik in den Ladesäulen bisher nicht kostengünstig und in großen Stückzahlen produziert werden.
  • Für eine besonders einfache Installation von Ladetechnik ist es auch erforderlich, dass diese mit wenigen Handgriffen und auch von Ungeübten installiert werden kann. Der Anschluss an die Energieversorgung sollte dabei möglichst von der sonstigen Ladetechnik entkoppelt sein, um zu gewährleisten, dass auch Laien Ladetechnik installieren können. Auch die mögliche Wartung sowie der Austausch von Ladetechnik, welcher beispielsweise durch Defekte oder Technologiewechsel erforderlich wird, sollen möglichst vereinfacht sein.
  • Das oben genannte Problem wird gegenständlich durch eine Ladeeinheit nach Anspruch 1 sowie ein System nach Anspruch 18 gelöst.
  • Die Ladeeinheit umfasst ein Leistungsmodul (HPS Modul), ein Kommunikationsmodul (ECU Modul) und ein Benutzerschnittstellenmodul (UI Modul), wobei das Leistungsmodul eine erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug aufweist. Die Anforderungen an Ladeeinheiten können je nach Einsatzzweck höchst unterschiedlich sein. Dennoch ist es gewünscht, möglichst eine einheitliche Struktur einer Ladeeinheit zu schaffen, welche bedarfsgerecht angepasst werden kann. Insbesondere ist es zunächst notwendig, dass die Ladeeinheit grundlegende Ladesteuerfunktionen umfasst Daher ist auf dem Leistungsmodul eine erste Ladesteuerschaltung angeordnet.
  • Zusatzfunktionen, wie beispielsweise erweiterte Ladefunktionalitäten, Abrechnungen, Kommunikation, Benutzerinteraktion und dergleichen können bedarfsweise erforderlich sein oder eben nicht. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass ein Kommunikationsbus das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul mit dem Leistungsmodul verbindet. Über den Kommunikationsbus kann bedarfsweise das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul angekoppelt werden. Die Funktion des Leistungsmoduls, insbesondere der Ladesteuerschaltung ist hiervon zunächst einmal unabhängig, so dass die Ladeeinheit auch ohne ein an den Kommunikationsbus angeschlossenes Kommunikationsmodul zur Bereitstellung von Ladefunktionalitäten eingerichtet ist. Wird das Kommunikationsmodul angekoppelt, so können weitergehende Funktionen wie beispielsweise Verschlüsselung von Abrechnungsdaten, Austausch von Ladeparametern, Übermittlung von Informationen und dergleichen, durch das Kommunikationsmodul zur Verfügung gestellt werden.
  • Ist eine Benutzerinteraktion gewünscht, kann diese durch das Benutzerschnittstellenmodul angeboten werden, sobald dieses an den Kommunikationsbus angeschlossen wird. Der Kommunikationsbus dient dazu, die jeweiligen Funktionen auf den unterschiedlichen Modulen miteinander zu koordinieren und zu synchronisieren, so dass bedarfsweise das Leistungsmodul einerseits stets in Kenntnis über das Vorhandensein eines Kommunikationsmoduls und/oder eines Benutzerschnittstellenmoduls ist und andererseits auch Funktionen hiervon ansteuern, auslösen und/oder detektieren kann. Dasselbe gilt natürlich auch für jeweils das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass über den Kommunikationsbus das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul optional an das Leistungsmodul anschließbar sind. Wie bereits erwähnt, sind die Funktionen der ersten Ladesteuerschaltung des Leistungsmoduls hiervon zumindest in Teilen unabhängig. Ist auf dem Kommunikationsmodul beispielsweise eine zweite Ladesteuerschaltung, so kann diese zumindest in Teilen die erste Ladesteuerschaltung überregeln, können jedoch auch Funktionen der ersten Ladesteuerschaltung übernehmen und ergänzen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul nach Art von Plug and Play über den Kommunikationsbus an das Leistungsmodul anschließbar sind. Hierbei können sich die angeschlossenen Module über den Bus jeweils an dem Leistungsmodul an-/abmelden. Der Kommunikationsbus stellt neben der Kommunikationsfunktionalität auch beispielsweise eine Spannungsversorgung für das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul zur Verfügung. Auch ist eine Mehrspannungsversorgung möglich, beispielsweise 3,3 V, 5 V und/oder 12 V. Die Kommunikation als auch die Spannungsversorgung kann über ein einziges, mehradriges Kabel, beispielsweise ein Flachkabel verlaufen. Insbesondere eignet sich ein RS422-Bus als Kommunikationsbus zwischen den jeweiligen Modulen. Das Leistungsmodul, das Kommunikationsmodul als auch das Benutzerschnittstellenmodul ist jeweils auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet. Hierdurch wird auch eine mechanische Entkopplung der Funktionen der jeweiligen Module erreicht, so dass diese bedarfsweise in der Ladeeinheit angeordnet werden können.
  • Wie bereits erwähnt, soll die Ladeeinheit mit dem Leistungsmodul grundlegende Funktionalitäten zum Laden eines Elektrofahrzeugs bereitstellen. Somit wird vorgeschlagen, dass die erste Ladesteuerschaltung unabhängig von dem Kommunikationsmodul und/oder dem Benutzerschnittstellenmodul zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug eingerichtet ist.
  • Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mittels Pulsweitenmodulation eingerichtet ist. Insbesondere soll die Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug ausschließlich über einen Energieleiter erfolgen. Die erste Ladesteuerschaltung ist dabei insbesondere zur Ladesteuerung nach DIN 61851 eingerichtet.
  • Neben der Ladesteuerschaltung auf dem Leistungsmodul kann das Kommunikationsmodul eine zweite, hiervon unabhängige Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug aufweisen.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die zweite Ladesteuerschaltung einen gegenüber der ersten Ladesteuerschaltung erweiterten Funktionsumfang aufweist. Dieser erweiterte Funktionsumfang bezieht sich insbesondere auf die Möglichkeit zum Aushandeln von Ladeparametern mit dem Elektrofahrzeug. Es wird vorgeschlagen, dass die zweite Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung über einen Pilotleiter mit dem Elektrofahrzeug eingerichtet ist. Dabei unterstützt die zweite Ladesteuerschaltung insbesondere ein Kommunikationsprotokoll nach DIN 15118 oder Chademo.
  • An dem Leistungsmodul ist ein Ladeauslass angeordnet. Dieser Ladeauslass hat neben den Anschlüssen für Phase und Nullleiter auch einen Anschluss für einen Erdleiter sowie einen Anschluss für einen PP (Plug Present) Kontakt, als auch einen CP (Pilotleiter) Kontakt.
  • Insbesondere der PP- und der CP-Kontakt des Ladeauslasses sind über den Kommunikationsbus mit der zweiten Ladesteuerschaltung verbunden. Hierdurch kann die zweite Ladesteuerschaltung zumindest über die CP- und PP-Kontakte eine Kommunikation mit dem Elektrofahrzeug aufnehmen.
  • In der zweiten Ladesteuerschaltung können Funktionen vorhanden sein, die komplementär zu Funktionen der ersten Ladesteuerschaltung sind. In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass die zweite Ladesteuerschaltung die Ladesteuerung der ersten Ladesteuerschaltung zumindest in Teilen überregelt.
  • Das Leistungsmodul dient insbesondere zur Leistungsüberwachung und dem Leistungsschutz. Zum Leistungsschutz sind insbesondere ein Leistungsschutzschalter, eine Sicherung, ein Fehlstromschutzschalter, ein Massefehler (GFCI)-Sensor, ein Verschweiß (Welding Detection)-Sensor und/oder eine Ansteuerung für eine elektrische Steckerentriegelung auf dem Leistungsmodul untergebracht. Die Überwachung kann phasenweise oder für alle Phasen gleichzeitig erfolgen, wobei eine phasenweise Überwachung stets bevorzugt ist.
  • Das Kommunikationsmodul kann Komponenten für eine Drahtloskommunikation in einem lokalen Netz und/oder einem Weitverkehrsnetz aufweisen. Dabei sind insbesondere Funkprotokolle, wie LTE, UMTS, GSM, 5G, WLAN, beispielsweise nach IEE E802.11, Bluetooth, RFID, NFC oder andere Protokolle zur Draht- und/oder Drahtloskommunikation auf dem Kommunikationsmodul integriert.
  • Das Kommunikationsmodul kann darüber hinaus eine Verschlüsselungsschaltung enthalten, die beispielsweise als TPM (Trusted Platform Module) gebildet sein kann. Hierüber kann beispielsweise mittels SML oder TLS eine Kommunikation mit einem Smart Meter, iMS in der Docking Station aufgenommen werden und andererseits eine gesicherte Kommunikation mit einer Abrechnungszentrale durchgeführt werden.
  • Mit Hilfe des Kommunikationsmoduls kann die Ladeeinheit wahlweise als Master oder Slave ausgestattet werden. Hierzu kann wahlweise ein Master Controller oder ein Slave Controller auf dem Kommunikationsmodul angeordnet sein. Im Falle einer Ausstattung als Master kann das Kommunikationsmodul beispielsweise mit den erweiterten Kommunikationsfunktionalitäten zur Drahtloskommunikation ausgestattet sein. Eine Ladeeinheit mit einem als Master eingerichteten Kommunikationsmodul kann weitere Ladeeinheiten steuern, die lediglich ein Kommunikationsmodul mit einem Slave Controller aufweisen. Hierdurch kann über ein lokales Netz, welches z.B. durch das Kommunikationsmodul angesteuert wird, eine Mehrzahl an Ladeeinheiten mit einer erweiterten Kommunikationsfähigkeit ausgestattet werden, wobei nur eine der Ladeeinheiten als Master fungiert und alle anderen weiteren Ladeeinheiten als Slave agieren.
  • Auch kann eine Display Schnittstelle und/oder eine Touch-Display Schnittstelle auf dem Kommunikationsmodul angeordnet sein. Über eine dieser Schnittstellen lässt sich ein Display oder ein Touch Display, welches an dem Benutzerschnittstellenmodul angeordnet ist, ansteuern. Über eine dieser Schnittstellen lässt sich auch ein Display oder ein Touch-Display, welches räumlich abgesetzt von dem Benutzerschnittstellenmodul, z.B. in einem von der Ladeeinheit getrennten Gehäuse untergebracht ist, ansteuern. Hierdurch ist es möglich, die Ladeeinheit als Steuerungszentrale für beispielsweise Informations- und/oder Werbedisplays zu nutzen. Die Kommunikations- und Steuerfähigkeit ist auf dem Kommunikationsmodul angeordnet und die Displays selber benötigen solche Funktionalitäten nicht mehr.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein mit einem Master Controller bestücktes Kommunikationsmodul über eine Schnittstelle, beispielsweise über eine LAN-Schnittstelle, von einem mit einem Slave Controller ausgestatteten Kommunikationsmodul, Messwerte empfangen kann. Diese Messwerte können von dem Messgerät auf der Ladeeinheit, welche mit dem Slave Controller ausgestattet ist, erfasst werden und an die Ladeeinheit mit dem Master Controller übermitteln. Das Kommunikationsmodul mit dem Master Controller kann eine Verschlüsselung der empfangenen Messwerte zur weiteren Abrechnung vornehmen. Die verschlüsselten Messwerte können von der Verschlüsselungsschaltung an eine Abrechnungszentrale übermittelt werden.
  • Auf dem Benutzerschnittstellenmodul können auf zumindest einer Seite der Leiterplatte verschiedenste Sensoren angeordnet werden. Die Sensoren sind insbesondere auf der Seite der Leiterplatte angeordnet, welche im verbundenen Zustand einer Deckeloberfläche zugewandt sind. Sensoren können beispielsweise Radarsensoren, kapazitive oder induktive Näherungssensoren oder dergleichen sein. Auch kann auf dem Benutzerschnittstellenmodul eine Funkantenne, insbesondere eine Nahfeldantenne, angeordnet sein, um beispielsweise RFID-Funktionen und/oder NFC-Funktionen zu unterstützen. Die Antenne kann als PCB-Antenne gebildet sein.
  • Darüber hinaus kann eine Display-Schnittstelle für zumindest ein Display und/oder eine Touch-Display Schnittstelle für zumindest ein Touch -Display auf dem Benutzerschnittstellenmodul angeordnet sein.
    Auch können ein Display, ein Touch-Display und/oder ein Helligkeitssensor auf dem Benutzerschnittstellenmodul angeordnet sein.
  • Das Touch-Display wird bevorzugt über eine Touch-Display Schnittstelle auf dem Kommunikationsmodul gesteuert. Ein Display wird bevorzugt über eine Display Schnittstelle auf dem Kommunikationsmodul gesteuert. Die Steuerung des (Touch-)Displays erfolgt durch das Kommunikationsmodul. Das Benutzerschnittstellenmodul nimmt bevorzugt lediglich das (Touch-)Display selbst auf und ordnet dieses relativ zu der Deckeloberfläche richtig an dem Deckel an.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Leistungsmodul in einer Wannenbaugruppe angeordnet ist und dass das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul in einer Deckelbaugruppe angeordnet sind.
  • Die Docking Station weist ein wannenförmiges Gehäuse mit einem Boden und umlaufenden Seitenwänden auf. Ferner weist die Docking Station eine in das Gehäuse führende Kabeleinführung auf. Die Kabeleinführung kann dabei sowohl in den Seitenwänden als auch im Boden angeordnet sein. Da die Docking Station für eine Installation entweder unmittelbar an einer Wand oder in einer Aufnahme, die z.B. in einer Stele angeordnet sein kann, eingerichtet ist, ist die Kabeleinführung entweder seitlich in den Seitenwänden oder am Boden angeordnet.
  • Innerhalb des Gehäuses der Docking Station ist zumindest eine Anschlussleiste für ein Netzanschlusskabel angeordnet. Auf dieser Anschlussleiste kann das Netzanschlusskabel, beispielsweise mehrphasig, z.B. einphasig oder dreiphasig, zusammen mit beispielsweise einem Nullleiter und/oder einem Schutzleiter aufgelegt werden. Die Anschlussleiste ist dabei bevorzugt am Boden des Gehäuses angeordnet. Neben der Anschlussleiste für ein Netzanschlusskabel kann auch eine Kontaktleiste oder eine Anschlussbuchse für ein Netzwerkanschluss, beispielsweise nach dem Cat 5, Cat 6 oder Cat 7 Standard oder ähnlichem vorgesehen sein. Der Netzwerkanschluss ermöglicht einen Anschluss mit einem extern der Docking Station gebildeten lokalen Netz oder mit einem Weitverkehrsnetz, beispielsweise DSL, ADSL oder dergleichen. Um ausgehend von der Docking Station ein lokales Netz (Ladenetz) mit weiteren Ladestationen bilden zu können und gleichzeitig mit einem Netzwerk verbunden zu sein, welches extern des Ladenetzes ist, kann der Netzwerkanschluss zum Anschluss zweier voneinander unabhängig betreibarer Netzwerke eingerichtet sein.
  • Zur Vereinfachung der Installation von Ladetechnik wird gegenständlich eine systematische Trennung zwischen einer Anschlussebene für die Energietechnik und einer Versorgungsebene für Ladetechnik vorgeschlagen. Dabei dient die Docking Station, insbesondere unter Ausnutzung der Anschlussleiste, als Anschlussebene für ein Energieversorgungsnetz und weist innerhalb des Gehäuses insbesondere eine Aufnahme für einen Energiemengenzähler, z.B. ein intelligentes Messsystem (iMS) oder ein Smart Meter auf. Das Gehäuse der Docking Station trennt diese Anschlussebene für das Energieversorgungsnetz von der Versorgungsebene für die Ladetechnik dadurch, dass in der Docking Station ein Leistungsanschluss für eine außerhalb der Docking Station angeordnete Ladeeinheit vorgesehen ist. Der Leistungsanschluss verfügt insbesondere über eine Buchse mit mehreren Anschlusskontakten, wobei diese mit jeweils einer Phase des Netzanschlusskabels, dem Nullleiter und gegebenenfalls einem Schutzleiter kontaktiert sein können.
  • Darüber hinaus kann innerhalb der Docking Station ein Um- oder Gleichrichter vorgesehen sein, der zumindest zwei zusätzliche Anschlusskontakte des Leistungsanschlusses beaufschlagt, und über den die außerhalb der Docking Station angeordnete Ladetechnik gegebenenfalls zusätzlich elektrische Leistung beziehen kann.
  • Durch die Trennung zwischen Anschlussebene und Versorgungsebene ist es möglich, die Installation von Ladetechnik auch dem Laien zu ermöglichen. Gegenständlich ist es lediglich notwendig, dass die Docking Station bzw. der Anschluss der Docking Station an das Netzanschlusskabel durch einen hierfür qualifizierten Monteur durchgeführt wird. Nachdem dieser Anschluss durchgeführt wurde, kann das Gehäuse der Ladestation weitestgehend geschlossen werden. Eine weitere Installation von Ladetechnik ist zunächst nicht notwendig.
  • Die Docking Station als solche verfügt über keinerlei „Intelligenz“ im Sinne der Möglichkeit, eine Ladesteuerung durchzuführen. Vielmehr kann zu einem späteren Zeitpunkt eine von der Docking Station getrennt aufgebaute Ladeeinheit einfach und bequem durch einen Laien über den Leistungsanschluss an die Docking Station angeschlossen werden. Da der Netzanschluss an das Energieversorgungsnetz innerhalb der Docking Station liegt, besteht keinerlei Gefahr für einen elektrischen Schlag durch denjenigen, der die Ladeeinheit mit der Docking Station koppelt.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Docking Station mit einer Ladeeinheit koppelbar ist. Diese Ladeeinheit dient als Versorgungsebene für eine Ladetechnik und verfügt insbesondere über eine Ladesteuerschaltung. Je nach Anwendungsfall können unterschiedliche Anforderungen an die Ladetechnik gegeben sein. Eine universell einsetzbare Docking Station, die den Hochspannungsanschluss an das elektrische Versorgungsnetz absichert, bietet den Vorteil, dass mit einer solchen Docking Station unterschiedlich ausgestaltete Ladeeinheiten mechanisch und elektrisch verbunden werden können. Dies führt dazu, dass zunächst lediglich Docking Stationen installiert werden müssen und die Ladetechnik anschließend an die Docking Station angekoppelt werden kann.
  • Wird neuere oder veränderte Ladetechnik notwendig, ist es möglich, einfach die Ladeeinheit von der Docking Station zu entkoppeln und eine neue Ladeeinheit über den Leistungsanschluss mit der Docking Station zu koppeln. Ist die Ladeeinheit ebenfalls in einem eigenen Gehäuse gekapselt, so kann das Ankoppeln der Ladeeinheit an die Docking Station durch einen technischen Laien erfolgen.
  • Dies hat besondere Vorteile im Installationsprozess, da die Bereitstellung der Ladeeinheit zeitlich entkoppelt von der Installation der Docking Station sein kann. Jeder Laie kann, nachdem ihm eine Docking Station durch einen Fachmann installiert wurde, die für ihn geeignete Ladetechnik durch eine entsprechend hergerichtete Ladeeinheit an die Docking Station ankoppeln. Dies macht den Installationsprozess für den Anbieter von Ladetechnik erheblich einfacher. In einem einfachen Installationsschritt wird die Docking Station an das Energieversorgungsnetz angeschlossen. Danach kann die Installation durch einen Laien beendet werden.
  • Die Anschlussebene ist frei von Ladetechnik für ein Elektrofahrzeug. Die Anschlussebene ist innerhalb des Gehäuses der Docking Station vorgesehen. Die Anschlussebene ist zur Aufnahme des Netzanschlusskabels eingerichtet. Hierfür kann neben der Kabeleinführung eine Möglichkeit der Fixierung und Zugentlastung vorgesehen sein. Darüber hinaus nimmt die Anschlussebene die Anschlussleiste für das Netzanschlusskabel auf. Ferner ist die Anschlussebene zur Aufnahme des Energiemengenzählers sowie des Leistungsanschlusses zur Verbindung mit der Ladeeinheit eingerichtet. Die Anschlussebene ist so gestaltet, dass der Energiemengenzähler optional aufgenommen werden kann. Eine erste Konfiguration der Docking Station kann vorsehen, dass der Netzanschluss über die Anschlussleiste unmittelbar mit dem Leistungsanschluss verbunden ist. Eine zweite Konfiguration der Docking Station kann vorsehen, dass der Netzanschluss über die Anschlussleiste zunächst mit dem Energiemengenzähler verbunden ist und von dort mit dem Leistungsanschluss verbunden ist.
  • Innerhalb des Gehäuses der Docking Station ist eine von Seitenwänden umlaufend umschlossene Aufnahme für den Energiemengenzähler angeordnet. Innerhalb der Seitenwände der Aufnahme können Kabeldurchführungen für Leistungskabel von und zu dem Energiemengenzähler zwischen der Anschlussleiste und dem Energiemengenzähler einerseits und dem Energiemengenzähler und dem Leistungsanschluss andererseits sein. Dadurch, dass die Aufnahme vorgesehen ist, kann der Energiemengenzähler gegebenenfalls von dem Inneren des Gehäuses abgeschottet sein, was beispielsweise für eine manipulationssichere Messung von elektrischer Energie notwendig ist. In den Seitenwänden der Aufnahme können darüber hinaus Kabeldurchführungen für ein Kommunikationskabel sein, mit dem der Energiemengenzähler ausgelesen werden kann. Ein Protokoll zum Auslesen des Energiemengenzählers kann SML und/oder TLS sein.
  • Die Aufnahme kann von einem Deckel, welcher abnehmbar ist, verschlossen sein. Der Deckel kann zusammen mit den Seitenwänden eine Aufnahme für eine Plombe aufweisen. Nachdem der Energiemengenzähler in der Aufnahme verbaut wurde und elektrisch angeschlossen wurde, kann die Aufnahme für den Enegiemengenzähler durch den Deckel verschlossen werden. Anschließend kann eine Verplombung erfolgen, so dass ein nachfolgender Zugriff auf den Energiemengenzähler nicht mehr zerstörungsfrei möglich ist.
  • Zur Installation des Energiemengenzählers in der Aufnahme kann diese im Bereich eines dem Boden abgewandten Randes der Seitenwände Rastnasen aufweisen, um den Energiemengenzähler rastend aufzunehmen. Insbesondere ist eine werkzeuglose Montage des Energiemengenzählers innerhalb der Docking Station möglich, was dessen Montage erheblich vereinfacht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in einem an dem Gehäuse lösbar angeordneten Schutzgehäusedeckel ein Durchgriff angeordnet ist, welcher im mit den Seitenwänden verbundenen Zustand über dem in dem Gehäuse angeordneten Leistungsanschluss liegt. Zum Verschließen der Docking Station wird der Schutzgehäusedeckel auf die Docking Station aufgesetzt. Die elektrischen Anschlüsse innerhalb der Docking Station sollen vor Berührungen von außen geschützt sein, so dass in dem Schutzgehäusedeckel möglichst wenige Durchgriffe vorgesehen sind. Ein erster Durchgriff kann räumlich über dem Leistungsanschluss liegen. Der Leistungsanschluss selber kann mit seinen Anschlusskontakten vor einer Berührung geschützt sein, wie dies bei Anschlussbuchsen für Energiekabel üblich ist.
  • Neben dem Durchgriff über dem Leistungsanschluss kann ein weiterer Durchgriff im Bereich eines Kommunikationsanschlusses sein, um die Ladeeinheit gegebenenfalls mit dem Weitverkehrsnetz und/oder dem Ladenetz verbinden zu können. Weitere Durchgriffe sind möglichst nicht vorhanden, so dass der Schutzgehäusedeckel das Gehäuse im Wesentlichen verschließt, insbesondere in den Bereichen, in denen elektrische Leitungen innerhalb des Gehäuses zwischen der Anschlussleiste, dem Energiemengenzähler und/oder dem Leistungsanschluss verlaufen.
  • In der Regel wird der Schutzgehäusedeckel mit einem Abstand zu dem Leistungsanschluss, insbesondere dessen oberen Rand, liegen. Um zu verhindern, dass ein manueller Durchgriff durch den zwischen dem Schutzgehäusedeckel und dem Leistungsanschluss gebildeten Spalt, also zwischen der Unterkante des Schutzgehäusedeckels und der Oberkante des Leistungsanschlusses, möglich ist, wird vorgeschlagen, dass der Schutzgehäusedeckel im Bereich des Durchgriffs des Schutzgehäusedeckels einen ersten umlaufenden Kragen aufweist, wobei der Kragen im montierten Zustand in das Innere des Gehäuses eingreift. Auch ist es möglich, dass der Leistungsanschluss einen umlaufenden Kragen aufweist, der im montierten Zustand vom Inneren des Gehäuses bis in den Durchgriff des Schutzgehäusedeckels ragt. Der Kragen hat insbesondere eine Tiefe, die zumindest dem Abstand zwischen der Unterseite des Schutzgehäusedeckels und der Oberseite des Leistungsanschlusses entspricht. Der Kragen kann auch größer sein und bis zu dem Träger, insbesondere der Leiterplatte ragen, auf dem der Leistungsanschluss montiert ist.
  • Bei der Montage der Ladeeinheit auf der Docking Station kann ein Leistungsstecker der Ladeeinheit in einen buchsenförmig gebildeten Leistungsanschluss eingesteckt werden. Um einen Berührschutz in dem Moment des Einsteckens des Steckers in die Buchse zu gewährleisten, wird der Leistungsstecker der Ladeeinheit ebenfalls von einem umlaufenden zweiten Kragen geschützt Dieser zweite Kragen kann gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel in einen Ringspalt eingreifen, der im montierten Zustand des Schutzgehäusedeckels umlaufend zwischen dem ersten Kragen und dem Leistungsanschluss gebildet ist.
  • Für eine manuelle Kontrolle des Zählerstandes und/oder für die Möglichkeit des Ablesens einer Zähleridentifikation, wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse und/oder in dem Schutzgehäusedeckel im Bereich der Aufnahme für den Energiemengenzähler eine Durchbrechung als Sichtfenster für einen Ablesebereich eines Energiemengenzählers angeordnet ist.
  • Das Leistungskabel des Netzanschlusses ist in der Regel ein starres Kabel mit nur einer einzigen Litze. Das Kabel hat in der Regel einen Kabelquerschnitt von zumindest 2,5 mm2, bevorzugt jedoch darüber hinaus, beispielsweise auch 6 mm2, 10 mm2, 16 mm2 oder dergleichen. Eine solche starre Mantelleitung lässt sich schwer biegen und somit auch nur schwer verlegen. Um sicherzustellen, dass die Installation des Netzanschlusskabels an der Anschlussleiste fehlerfrei durchgeführt wird und insbesondere die Verdrahtung vereinfacht wird, wird vorgeschlagen, dass an dem Boden und/oder den Seitenwänden des Gehäuses der Docking Station eine Skala angeordnet ist. Diese Skala dient zum Ablängen des durch die Kabeleinführung in das Gehäuse geführten Netzanschlusskabels. Die Skala ist derart beabstandet von der Kabeleinführung, dass das Netzanschlusskabel zum Anschluss an die Anschlussleiste konfektionierbar ist. Das bedeutet, dass der Monteur das Netzanschlusskabel an die Skala anlegen und ablängen kann und somit sicherstellt, dass er das Netzanschlusskabel nach dem Abisolieren exakt an der Anschlussleiste anschlagen kann. Über- oder Unterlängen des abgelängten Netzanschlusskabels werden so vermieden, so dass Fehlinstallationen nahezu ausgeschlossen werden.
  • Wie bereits eingangs erläutert, soll die Docking Station als Anschlussebene dienen und mit einer als Versorgungsebene gebildeten Ladetechnik mechanisch verbindbar sein. Dazu wird vorgeschlagen, dass die Seitenwände und/oder der Schutzgehäusedeckel Aufnahmen aufweist, welche mit Befestigungsmitteln einer Ladeeinheit derart zusammenwirken, wobei dann insbesondere die Ladeeinheit vollständig auf dem Schutzgehäusedeckel der Docking Station aufliegt. Die Installation der Ladeeinheit auf der Docking Station erfolgt „schichtweise“, in dem die Ladeeinheit vollständig auf der Docking Station als weitere „Schicht“ aufliegt. Die Grundfläche der Docking Station ist im Wesentlichen kongruent zur Grundfläche der Ladeeinheit. Nachdem die Docking Station verschlossen wurde, kann die Ladeeinheit ganz einfach über die Befestigungsmittel an der Docking Station „angedockt“ werden. In einer Draufsicht überdeckt die Ladeeinheit die Docking Station dann vollständig oder im Wesentlichen vollständig, insbesondere überdeckt die Ladeeinheit alle elektrischen Komponenten innerhalb des Gehäuses der Docking Station.
  • Um zu verhindern, dass von außen Zugriff auf die Befestigungsmittel besteht, wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmen für die Befestigungsmittel zwischen den Seitenwänden und dem Schutzgehäuse angeordnet sind. Insbesondere an dem äußeren umlaufenden Rand des Schutzgehäusedeckels sind radial nach innen weisende Rücksprünge vorgesehen, in welche die Befestigungsmittel eingeschoben werden können. Somit sind die Befestigungsmittel innerhalb der Seitenwände der Docking Station eingefasst.
  • Die Befestigungsmittel können bevorzugt bis zur Außenseite des Bodens des Gehäuses der Docking Station durchgesteckt werden, um dort befestigt zu werden. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass im Boden des Gehäuses zu den Aufnahmen korrespondierende Öffnungen vorgesehen sind, wobei die Öffnungen und die Aufnahmen zueinander fluchten. Dann können in einer linearen, parallel zur Längserstreckung der Befestigungsmittel verlaufenden Bewegung die Befestigungsmittel durch die Aufnahmen in die bodenseitigen Öffnungen eingeführt werden. Dies macht die Installation der Ladeeinheit auf der Docking Station besonders einfach.
  • Wie bereits erläutert, stellt die Docking Station die Anschlussebene dar, wohingegen die Ladeeinheit die Versorgungsebene darstellt. Um die Installation zwischen Ladeeinheit und Docking Station besonders einfach zu gestalten, weist die Docking Station lediglich Anschlüsse für eine Leistungsverbindung sowie vorzugsweise auch eine Kommunikationsverbindung auf. Aus diesem Grunde sind zwischen der Docking Station der Ladeeinheit ausschließlich eine Leistungsverbindung und bevorzugt eine Kommunikationsverbindung gebildet. Die Leistungsverbindung ist über den Leistungsanschluss gebildet, die Kommunikationsverbindung über beispielsweise ein Netzwerkkabel.
  • Die Ladeeinheit umschließt die Gehäusewände der Docking Station bevorzugt umlaufend. Lediglich im Bereich eines Kabeleinlasses und/oder eines Kabelauslasses kann in den die Docking Station umfassenden Seitenwänden der Ladeeinheit eine Ausnehmung vorgesehen sein.
  • Der Schutzgehäusedeckel springt bevorzugt von der oberen Ebene der Docking Station zurück, so dass die Seitenwände im montierten Zustand des Schutzgehäusedeckels diesen kragenförmig überragen. Dies ermöglicht es, durch die Seitenwände eine Abdichtung der Docking Station zu gewährleisten, indem beispielsweise in der Ladeeinheit korrespondierend zu den Seitenwänden umlaufende Dichtlippen vorgesehen sind, die im montierten Zustand gegen die Ränder der Seitenwände gedrückt werden. Dadurch dass der Schutzgehäusedeckel zurückspringt wird sichergestellt, dass die Dichtlippen vollständig die Seitenwände umgreifen.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Ladesäule mit einem Ladesäulenfuß und einem Ladesäulenkopf sowie eine Docking Station wie beschrieben. Bei dieser Ladesäule ist im Ladesäulenkopf eine Aufnahme vorgesehen, die von umlaufenden Seitenwänden umgeben ist. In dieser Aufnahme kann die Docking Station angeordnet sein. Innerhalb dieser Aufnahme kann das Netzanschlusskabel in die Docking Station eingeführt sein.
  • Nach Installation der Docking Station in der Aufnahme bildet sich zwischen der Seitenwand der Docking Station und der Aufnahme ein Ringspalt und in diesen Ringspalt kann eine Gehäusewand der Ladeeinheit eingreifen. Wird die Ladeeinheit mit der Docking Station gekoppelt, wird diese von oben auf die Docking Station aufgesetzt. Umlaufende Seitenwände der Ladeeinheit können in den Ringspalt eingreifen, so dass von außen an der Ladesäule nicht erkennbar ist, dass die Ladeeinheit auf eine Docking Station aufgesetzt ist.
  • Auch kann der Ladesäulenkopf auf zwei einander gegenüberliegenden Frontflächen jeweils eine Aufnahme für jeweils eine Docking Station aufweisen.
  • Die Ladeeinheit kann als Versorgungsebene auf eine als Anschlussebene eingerichtete Docking Station aufgesetzt werden. Hierzu umfasst die Ladeeinheit eine Wannenbaugruppe und eine Deckelbaugruppe. Die Wannenbaugruppe zusammen mit der Deckelbaugruppe bildet ein Gehäuse, in dem die Ladetechnik für die Ladeeinheit untergebracht ist. Der Anschluss der Ladetechnik an eine Energieversorgung erfolgt in der Art eines modularen Systems durch Montage der Ladeeinheit an einer Docking Station. Diese Montage erfolgt bevorzugt werkzeuglos.
  • In der Wannenbaugruppe ist zumindest ein Leistungsmodul angeordnet. Das Leistungsmodul, nachfolgend auch HPS-Modul (High Power Safety Modul) genannt, umfasst Komponenten, die zur Leistungssteuerung und Leistungsüberwachung notwendig sind.
  • Innerhalb der Wannenbaugruppe kann darüber hinaus eine erste Ladesteuerschaltung als auch ein Ladeauslass angeordnet sein. Die in der Wannenbaugruppe angeordneten Komponenten können ausreichend sein, Basisfunktionalitäten zum Laden eines Elektrofahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Die Wannenbaugruppe umfasst einen Boden, welcher im montierten Zustand einem Schutzgehäusedeckel der Docking Station zugewandt ist Die dem Boden gegenüberliegende Seite der Wannenbaugruppe wird bevorzugt durch die Deckelbaugruppe im Wesentlichen verschlossen. Die Deckelbaugruppe dient zur Aufnahme von zumindest einem Kommunikationsmodul und zumindest einem Benutzerschnittstellenmodul. Mit Hilfe des Kommunikationsmoduls lassen sich die Ladefunktionen des Leistungsmoduls erweitern und insbesondere erweiterte Protokollfunktionalitäten implementieren. Ein Benutzerschnittstellenmodul ermöglicht es, eine Interaktion mit einem Benutzer zu realisieren. Das Leistungsmodul stellt für ein Kommunikationsmodul als auch ein Benutzerschnittstellenmodul eine Energieversorgung zur Verfügung. Das Kommunikationsmodul kann optional mit Weitverkehrsnetzanschluss innerhalb der Docking Station verbunden sein. Auch kann das Kommunikationsmodul optional mit einem Anschluss an ein Ladenetz innerhalb der Docking Station verbunden sein. Auch kann das Kommunikationsmodul eine Kommunikation in einem Nahfeld etablieren.
  • Das Kommunikationsmodul, nachfolgend auch ECU (Electronic Control Unit Modul) kann als Steuerrechner und Kommunikationsgateway fungieren.
  • Das Benutzerschnittstellenmodul, nachfolgend auch UIB (User Interface Board) genannt, umfasst Bedien- und/oder Anzeigeelemente, beispielsweise jeweils zumindest ein Display, ein Touch-Display, ein Piktogramm, einen kapazitiven/induktiven Tastsensor und/oder einen Umgebungssensor. Diese können von dem UIB angesteuert und/oder ausgelesen werden. Das UIB kann modular an das ECU-Modul angeschlossen werden, wobei ein UIB in einer Grundfunktion ausschließlich Status-LEDs zur Anzeige des Betriebszustandes als Anzeigeelement aufweist und in einer Mehrbestückung zumindest einen der zusätzlichen, oben genannten Bedien- und/oder Anzeigeelemente aufweisen und/oder ansteuern.
  • Die Ladeeinheit kann mit einer Docking Station über einen Leistungsanschluss werkzeuglos gekoppelt werden. Innerhalb der Docking Station kann hierfür eine Leiterplatte als Mains Board angeordnet sein, welche den Leistungsanschluss aufweist. Für eine sichere werkzeuglose Koppelung zwischen Ladeeinheit und Docking Station kann entweder die Leiterplatte des Mains Boards in der Docking Station in einer Ebene parallel zum Boden der Docking Station und/oder parallel zur Ebene des Schutzgehäusedeckels der Docking Station oder das HPS-Modul in einer Ebene parallel zum Boden der Wannenbaugruppe schwimmend gelagert sein.
  • Innerhalb der Docking Station kann eine funktionale Trennung zwischen der Leistungselektronik und der Kommunikationselektronik stattfinden. Hierzu kann innerhalb der Docking Station neben dem Mains Board eine Leiterplatte als Schnittstellen (Interface) Board eingerichtet sein, auf welchem externe Datenanschlüsse mit entsprechenden Anschlussbuchsen verbunden sind. Die Anschlussbuchsen können über Patchkabel angeschlossen werden, welche in die Wannenbaugruppe eingeführt werden und dort insbesondere mit dem ECU-Modul verbunden werden.
  • Bevorzugt hat das Interface Board eine Anschlussbuchse, welche Anschlüsse für einen ersten General Purpose Input/Output-Bus (GPIO) einerseits und einen CAN-Bus andererseits aufweist. Dadurch ist die Verkabelung zwischen Interface-Board und ECU-Modul besonders einfach, da über ein einziges Kabel zwei verschiedene Busse geführt werden können.
  • Die Verbindung eines LANs zwischen dem Interface Board und dem ECU erfolgt bevorzugt über ein Patchkabel, wobei auf einem Kabel und in den jeweiligen Buchsen auch Anschlüsse von zwei zueinander getrennt betriebenen LAN-Netzen geführt werden können. Somit ist über ein einziges Kabel eine Verbindung von zwei verschiedenen lokalen Netzen möglich.
  • Die Wannenbaugruppe ist bevorzugt ein wannenförmiges Gehäuse mit Seitenwänden. Die Seitenwände umschließen das Leistungsmodul umlaufend, bevorzugt vollständig umlaufend. Somit erfolgt über die Seitenwände eine seitliche Abdichtung der Wannenbaugruppe. In der Seitenwand kann ein Auslass für ein Ladekabel vorgesehen sein. Über den Ladeanschluss kann ein fest angeschlagenes Ladekabel angeschlossen werden, falls keine Ladebuchse elektrisch installiert werden soll. Der Auslass des Ladekabels ist bevorzugt in einem Rücksprung einer Seitenwand angeordnet. Die Seitenwand kann in das Innere der Wannenbaugruppe zurückspringen, insbesondere im Bereich, in dem eine Ladebuchse angeordnet wird. Für den Fall, dass ein fest angeschlagenes Ladekabel verwendet wird, kann eine nicht verdrahtete Ladebuchse in der Wannenbaugruppe angeordnet werden, um als „Steckergarage“ zu fungieren.
  • Die Wannenbaugruppe weist darüber hinaus bevorzugt einen Boden auf. Im montierten Zustand ist der Boden der Wannenbaugruppe anliegend an dem Schutzgehäusedeckel der Docking Station. Bevorzugt ist der Boden dem Schutzgehäusedeckel der Docking Station zugewandt.
  • Wie bereits erläutert, kann das HPS Modul als Leiterplatte gebildet sein. Um sicherzustellen, dass sich das HPS Modul besonders einfach mit dem Leistungsanschluss an der Docking Station koppeln lässt, ist das HPS Modul schwimmend gelagert Durch die schwimmende Lagerung ist es möglich, Stecker und Buchse des Leistungsanschlusses während der Montage zueinander auszurichten, in dem mit Hilfe von Führungsmitteln die jeweilige Leiterplatte, welche schwimmend gelagert ist, in der Ebene der Lagerung gegebenenfalls verschoben wird.
  • Wie die Docking Station verfügt auch die Ladeeinheit über einen Leistungsanschluss. Dieser ist am HPS Modul angeordnet Der Leistungsanschluss ist bevorzugt ein zu dem Leistungsanschluss auf der Docking Station korrespondierender Anschluss. Die Leistungsanschlüsse korrespondieren zueinander nach dem Buchsen-Stecker-Prinzip, wobei der Leistungsanschluss auf dem HPS Modul bevorzugt als Stecker gebildet ist, wohingegen der Leistungsanschluss auf der Docking Station als Buchse gebildet ist.
  • Der Leistungsanschluss ist in einer Ausnehmung in dem Boden der Wannenbaugruppe angeordnet. Um zu verhindern, dass während der Montage der Ladeeinheit auf die Docking Station, währenddessen auch die Leistungsanschlüsse ineinander gesteckt werden, zumindest ein Kontakt des Leistungsanschlusses so offen liegt, dass dieser durch einen Benutzer berührt werden könnte, wird vorgeschlagen, dass der Leistungsanschluss des HPS Moduls durch einen umlaufenden Kragen eingefasst ist Der Kragen umgreift den Leistungsanschluss bevorzugt vollständig und erstreckt sich von dem Inneren der Wannenbaugruppe weg weisend durch deren Boden hindurch. Der Kragen kann an dem Boden selbst angeordnet sein oder an der Leiterplatte des HPS Moduls. Der Kragen hat bevorzugt eine Länge, die in etwa der Länge des längsten Kontaktes des Leistungsanschlusses entspricht. Somit ist der Leistungsanschluss nur nach unten geöffnet und seitlich durch den Kragen umschlossen und oben durch die Leiterplatte des HPS Moduls verdeckt. Dies gewährleistet einen ausreichenden Berührschutz zur werkzeuglosen Montage der Ladeeinheit auf der Docking Station.
  • Ferner kann der Boden der Wannenbaugruppe eine Öffnung aufweisen, die im Bereich der Ladebuchse vorgesehen ist. Die Öffnung kann als Ausnehmung zur Aufnahme der Ladebuchse sein. Die Öffnung ermöglicht es insbesondere, die Ladebuchse von der Unterseite, also vom Boden her manuell zu bedienen, insbesondere zu entriegeln. Im Fehlerfall kann ein in der Ladebuchse eingesteckter Ladestecker verriegelt sein. In der Regel wird diese Verriegelung durch eine bestromte Notentriegelung entriegelt. Im Falle eines Stromausfalles kann diese Entriegelung jedoch funktionsuntüchtig sein. Da bei der Notentriegelung möglichst sichergestellt sein sollte, dass die Ladeeinheit stromlos ist, wird die Notentriegelung vom Boden her vorgeschlagen. Da die Notentriegelung dann z.B. ausschließlich vom Boden her möglich ist, ist es notwendig, die Ladeeinheit von der Docking Station zu entfernen. Hierbei wird zwingend die elektrische Verbindung zwischen den Leistungsanschlüssen von Docking Station und Ladeeinheit getrennt, so dass die Ladeeinheit zwingend stromlos ist und die mechanische Notentriegelung gefahrlos durchgeführt werden kann.
  • Die Ladeeinheit soll möglichst modular sein, so dass verschiedenste Ausstattungsvarianten bedarfsweise bedient werden können. Dies bedeutet auch, dass unterschiedliche Ladebuchsen von der Wannenbaugruppe aufnehmbar sein sollten. Daher wird eine modulare Aufnahme für die Ladebuchse vorgeschlagen, welche bevorzugt werkzeugfrei bedienbar ist. Hierzu ist in der Wannenbaugruppe eine Aufnahme für eine Ladebuchse vorgesehen, wobei die Aufnahme Fixiermittel zum lösbaren Fixieren der Ladebuchse an der Wannenbaugruppe aufweist. Die Ladebuchse kann mit entsprechend korrespondierenden Fixiermitteln in der Wannenbaugruppe angeordnet sein. Hierzu kann die Ladebuchse als an einem Aufnahmekörper angeordnet sein. Der Aufnahmekörper hat eine größere Grundfläche als jede mögliche Ladebuchse. Die Ladebuchse ist bevorzugt mittig in einer Oberfläche des Aufnahmekörpers angeordnet Der Aufnahmekörper ist so gestaltet, dass er verschiedenste Arten von Ladebuchsen aufnehmen kann. Die zu den Fixiermitteln korrespondierenden Fixiermittel des Aufnahmekörpers, die die Schnittstelle bilden, sind jedoch bei allen verschiedenen Ladebuchsen identisch. Dies wird dadurch erreicht, dass der Aufnahmekörper so dimensioniert ist, dass die Schnittstelle auch bei veränderten Ladebuchsen unverändert bleibt. Hierdurch wird eine Modularität erreicht, da die Ladeeinheit verschiedenste Typen von Ladebuchsen aufnehmen und betreiben kann. Die Aufnahmekörper sind zur Aufnahme von einander verschiedener Ladebuchsen eingerichtet. Ladebuchsen können insbesondere nach Typ 1, 2 oder 3 sowie CCS nach IEC 62196 oder auch eine Chademo sein. Andere Typen von Ladebuchsen lassen sich in dem Aufnahmekörper ebenfalls anordnen.
  • Die Fixiermittel in der Wannenbaugruppe sind bevorzugt durch kammförmige Flansche mit zueinander fluchtenden Öffnungen gebildet An dem Aufnahmekörper der Ladebuchse bzw. der Ladebuchse können hierzu korrespondierende Fixiermittel vorgesehen sein. An dem Aufnahmekörper der Ladebuchse können ebenfalls kammförmige Flansche vorgesehen sein, die mit den Flanschen der Fixiermittel interagieren und in diese eingreifen. Durch die Öffnungen der Flansche, die zueinander fluchten, können Stifte eingesetzt werden, so dass der Aufnahmekörper bzw. die Ladebuchse formschlüssig an den Fixiermitteln und mithin der Wannenbaugruppe fixiert werden kann.
  • Zur Fixierung der Ladeeinheit an der Docking Station wird vorgeschlagen, dass sich an der Wannenbaugruppe bodenseitige Stege befinden, welche sich vom Inneren der Wannenbaugruppe weg weisend erstrecken. Die Stege können zum Eingriff in Ausnehmungen an der Docking Station eingerichtet sein. Durch Einschieben der Stege in die Ausnehmungen an der Docking Station können die Stege formschlüssig an der Docking Station fixierbar sein.
  • Zur Leistungsüberwachung kann das HPS Modul zumindest einen Schutzschalter aufweisen. Das Leistungsmodul kann insbesondere einen Sensor zur Überwachung des Nullleiters als auch des Erdleiters aufweisen und/oder einen Fehlstromschutzschalter und/oder einen Kurzschlussschutzschalter und/oder einen Welding-Detection-Sensor aufweisen. Alle diese Sensoren können Schaltfunktionen aufweisen oder einen Schalter ansteuern.
  • Auf der Leiterplatte des Leistungsmoduls können die erste Ladesteuerschaltung, ein Ladeauslass und der Schutzschalter angeordnet sein. Der Ladeauslass ist so verdrahtet, dass über Anschlussklemmen die Ladebuchse an den Ladeauslass angeschlossen werden kann. An dem Ladeauslass sind insbesondere die Phasen L1, L2, L3 sowie Nullleiter PE und Erdleiter N kontaktierbar. Darüber hinaus kann der Ladeauslass einen CP- und einen PP-Anschluss aufweisen, wobei diese Anschlüsse in einem von den Leistungsanschlüssen abgesetzten Steckverbinder angeordnet sein können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die erste Ladesteuerschaltung auf dem Leistungsmodul zur Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug auf einem Energieleiter, insbesondere mittels Pulsweitenmodulation eingerichtet ist. Die erste Ladesteuerschaltung ermöglicht insbesondere eine Kommunikation nach DIN 61851. Diese Ladesteuerung umfasst eine Grundfunktionalität, um zunächst die Ladebereitschaft mit einem Elektrofahrzeug aushandeln zu können.
  • Wie bereits erläutert, dient der Ladeauslass zum Anschluss entweder einer Ladebuchse oder eines an der Wannenbaugruppe fest angeschlagenen Ladekabels. Der Ladeauslass ist in der Wannenbaugruppe angeordnet und mit einem an der Wannenbaugruppe angeordneten, aus der Wannenbaugruppe herausgeführten Ladekabel verbunden oder mit einer Ladebuchse in der Wannenbaugruppe verbunden. Der Ladeauslass umfasst bevorzugt eine Anschlussleiste mit Anschlüssen für die einzelnen Phasen, einen Nullleiter und einen Schutzleiter einerseits und einen zumindest zweipoligen Stecker zum Aufnehmen von PP- und CP-Anschlüssen.
  • Wie bereits erläutert, lässt sich die Wannenbaugruppe durch die Deckelbaugruppe mit Ausnahme der Ladebuchse verschließen. In der Deckelbaugruppe können das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul aufgenommen werden. Bei einer Befestigung von Benutzerschnittstellenmodul oder Kommunikationsmodul in der Deckelbaugruppe können ausgehend von der Deckelfläche zunächst das Benutzerschnittstellenmodul und anschließend das Kommunikationsmodul angeordnet sein. Somit ist das Benutzerschnittstellenmodul sandwichartig zwischen der Deckelfläche und dem Kommunikationsmodul angeordnet.
  • Das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul sind bevorzugt jeweils auf einer eigenen Leiterplatte gebildet. Dies erhöht die Modularität der Ladeeinheit, da das Kommunikationsmodul als auch das Benutzerschnittstellenmodul jeweils getrennt voneinander in der Deckelbaugruppe bestückt werden können. Somit können bedarfsgerecht entweder ein Kommunikationsmodul oder ein Benutzerschnittstellenmodul oder beide Module in der Deckelbaugruppe angeordnet werden. Darüber hinaus ist das Temperaturmanagement erheblich optimiert. Ist das Leistungsmodul am Boden der Wannenbaugruppe und das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul in der Deckelbaugruppe, ergibt sich eine Beabstandung der Module voneinander, so dass das Temperaturmanagement innerhalb der Wannenbaugruppe optimiert werden kann.
  • Die Deckelbaugruppe korrespondiert bevorzugt vollständig zu der Wannenbaugruppe, insbesondere sind die Grundflächen von Deckelbaugruppe und Wannenbaugruppe derart, dass die Deckelbaugruppe im montierten Zustand vollständig auf der Wannenbaugruppe aufliegt. Zur Fixierung sind insbesondere Rastelement an den Seitenwänden der Deckelbaugruppe vorgesehen, welche an Innenseiten der Seitenwände der Wannenbaugruppe verrasten können. Hierdurch ist die Deckelbaugruppe mit der Wannenbaugruppe verbindbar. Die Rastelemente können derart sein, dass durch ein Hintergreifen eine Fixierung erfolgt. Ferner können die Rastelemente derart sein, dass diese nur bodenseitig gelöst werden können also ausschließlich bei einer von der Docking Station mechanisch abgelösten Wannenbaugruppe. Dies erhöht die Sicherheit, da stets ein Berührschutz durch die Deckelbaugruppe gegeben ist und die Deckelbaugruppe nicht von der Wannenbaugruppe abgehoben werden kann, solange die Wannenbaugruppe bodenseitig auf der Docking Station aufliegt. Nur wenn die Wannenbaugruppe von der Docking Station entfernt wurde und somit zwingend die Ladeeinheit frei von elektrischer Spannung ist, kann die Deckelbaugruppe von der Wannenbaugruppe durch Lösen der Rastelemente gelöst werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Bereich der Deckelfläche das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul angeordnet sind und dass in einem zweiten Bereich, korrespondierend zur Ladebuchse in der Wannenbaugruppe ein Shutter auf der Deckelfläche angeordnet ist. Der Shutter hat ein bewegliches Element, welches an der Innenseite der Deckelbaugruppe verschiebbar ist. Der Shutter kann federgelagert sein, so dass er im unbelasteten Zustand stets in einer geschlossenen Position ist. Durch manuelles Aufschieben kann der Shutter parallel zur inneren Oberfläche der Deckelbaugruppe geschoben werden, womit eine Öffnung freigegeben wird, die unmittelbar über der Ladebuchse liegt. Hierdurch kann ein Ladestecker in die Ladebuchse eingeschoben werden. Nach Entfernen des Ladesteckers kann durch die Federelemente ein automatisches Verschließen des Shutters gewährleistet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Benutzerschnittstellenmodul an der Innenseite der Deckelfläche befestigt ist Insbesondere ist das Benutzerschnittstellenmodul ortsfest an der Deckelfläche der Deckelbaugruppe befestigt. Auf der Leiterplatte des Benutzerschnittstellenmoduls können auf der der Deckelfläche zugewandten Seite Signalgeber und/oder Signalsensoren angeordnet sein. Auf der Außenseite der Deckelfläche können Bedienelemente oder Anzeigen vorgesehen sein. Durch die mechanische Fixierung des Benutzerschnittstellenmoduls an der Deckelbaugruppe wird gewährleistet, dass die Sensoren und/oder Signalgeber des Benutzerschnittstellenmoduls mit auf der Außenseite der Deckelfläche angeordneten Bedienelementen oder Anzeigen fluchten und stets die relative Positionierung zueinander korrekt ist.
  • Das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul sind an der Deckelbaugruppe befestigt. Eine Befestigung an der Wannenbaugruppe erfolgt ausschließlich mittelbar über die Befestigung der Deckelbaugruppe an der Wannenbaugruppe. Somit sind Kommunikationsmodul und Benutzerschnittstellenmodul mechanisch mit dem Leistungsmodul lediglich mittelbar über die Verbindung zwischen Deckelbaugruppe und Wannenbaugruppe verbunden.
  • Eine elektrische Verbindung zwischen Kommunikationsmodul und/oder Benutzerschnittstellenmodul mit dem Leistungsmodul erfolgt über zumindest ein flexibles Kabel.
  • Das Kommunikationsmodul verfügt über eine zweite Ladesteuerschaltung. Diese zweite Ladesteuerschaltung dient zur Kommunikation mit einem Elektrofahrzeug über einen Pilotleiter. Hierzu kann die zweite Ladesteuerschaltung zumindest auf den Pilotleiter des Ladeauslasses zugreifen. Insbesondere agiert die zweite Ladesteuerschaltung entsprechend DIN 15118. Andere höherwertigere Protokolle sind ebenfalls möglich. Die zweite Ladesteuerschaltung ist mit der ersten Ladesteuerschaltung insbesondere so verbunden, dass die zweite Ladesteuerschaltung die erste Ladesteuerschaltung überregeln kann. Auch ist ein paralleler Betrieb möglich, so dass sowohl eine Kommunikation über die erste Ladesteuerschaltung, als auch die zweite Ladesteuerschaltung erfolgen kann, wobei dann die erste Ladesteuerschaltung mit der zweiten Ladesteuerschaltung synchronisiert ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kommunikationsmodul ein Verschlüsselungsmodul aufweist. Das Verschlüsselungsmodul ist insbesondere als TPM-Modul gebildet. Das Verschlüsselungsmodul kann zur Verschlüsselung von Messwerten des in der Docking Station verbauten Messgerätes dienen. Hierzu kann eine Verbindung zwischen einem Messwerteausgang des Messgerätes in der Docking Station und dem Verschlüsselungsmodul über ein entsprechendes Patchkabel erfolgen. Das Verschlüsselungsmodul kann die von dem Messgerät (Smart Meter, iMS) gemessenen und empfangenen Messwerte verschlüsseln und gegebenenfalls über ein Weitverkehrsnetz an eine Abrechnungszentrale übermitteln.
  • Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Ladestation;
    • 2 eine Explosionszeichnung einer Ladestation mit Docking-Station und Ladeeinheit;
    • 3 eine Ansicht einer geöffneten Docking-Station;
    • 4 eine Ansicht einer geschlossenen Docking-Station;
    • 5 eine Explosionsdarstellung einer Wannenbaugruppe;
    • 6 eine Wannenbaugruppe im Teil zusammengebauten Zustand;
    • 7 eine Wannenbaugruppe von unten;
    • 8a-c montierte Wannenbaugruppen ohne Deckel;
    • 9 eine Ansicht einer Deckelbaugruppe;
    • 10 eine Unteransicht einer Deckelbaugruppe;
    • 11 eine Schnittansicht einer Deckelbaugruppe.
  • 1 zeigt eine Ladestation mit einer Ladesäule 2, in der eine Aufnahme 2a vorgesehen ist. Die Aufnahme 2a der Ladesäule 2 ist zur Aufnahme einer Docking Station 4 und einer Ladeeinheit 6 vorgesehen. Die Docking Station 4 kann in einer nicht näher beschriebenen Weise in der Aufnahme 2a fixiert werden. Über die Ladesäule 2 kann ein elektrischer Anschluss an ein Energieversorgungsnetz in die Docking Station 4 eingeführt werden. Die Ladeeinheit 6 kann als Baugruppe mit einer Wannenbaugruppe und einer Deckelbaugruppe, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden, zusammengebaut sein und auf die Docking Station 4 aufgesetzt und an der Docking Station 4 mechanisch fixiert werden.
  • Zusammen mit der mechanischen Fixierung kann die Ladeeinheit elektrisch mit der Docking Station 4 über einen Stecker/Buchse gekoppelt werden. Eine kommunikationstechnische Kopplung kann über zumindest ein Patch-Kabel zwischen der Docking Station 4 und der Ladeeinheit 6 erfolgen.
  • Im eingebauten Zustand ist die Docking Station 4 vollständig in der Aufnahme 2a aufgenommen und die Ladeeinheit 6 umgreift den äußeren Rand der Docking Station 4 im Wesentlichen vollständig und ist mit seinen Seitenrändern ebenfalls zumindest in Teilen in der Aufnahme 2 eingelassen.
  • Die Docking Station 4 kann bedarfsweise jedoch auch unmittelbar auf einer Wand montiert werden, ohne dass die Ladesäule 2 mit der Aufnahme 2a notwendig wäre. Auch dann sind die Seitenwände der Docking Station zumindest teilweise von Seitenwänden Ladeeinheit 6 umgriffen.
  • Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Grundflächen von Docking Station 4 und Ladeeinheit 6 in etwa kongruent zueinander, so dass im montierten Zustand von vorne betrachtet die Ladeeinheit 6 die Docking Station 4 vollständig abdeckt.
  • Der modulare Aufbau von Docking Station 4 und Ladeeinheit 6 ist in der 2 näher dargestellt.
  • In der 2 ist zunächst die Docking Station 4 gezeigt, welche eine Kabeleinführung 8 in einer Seitenwand 10 aufweist. Die Docking Station 4 ist durch einen Schutzgehäusedeckel 12 zumindest teilweise auf der der Ladeeinheit 6 zugewandten Seite verschlossen. In dem Deckel 12 sind Ausnehmungen 14a, 14b vorgesehen, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden.
  • Die Ladeeinheit 6 kann aus einer Wannenbaugruppe 20 und einer Deckelbaugruppe 26 gebildet sein.
  • Zwischen dem Deckel 12 und der Seitenwand 10 können Öffnungen 16 vorgesehen sein. Durch diese Öffnungen 16 können Stege 18 der Wannenbaugruppe 20 in die Docking Station 4 eingeführt werden, so dass die Wannenbaugruppe 20 über die Stege 18 an der Docking Station 4 fixiert werden kann.
  • Wie bereits erläutert, kann die Wannenbaugruppe 20 mit der Docking Station 4 gekoppelt werden. Die Wannenbaugruppe 20 ist Teil der Ladeeinheit 6, welche zusätzlich die Deckelbaugruppe 26 aufweist. Die Wannenbaugruppe 20 nimmt ein Leistungsmodul 22 sowie eine Ladebuchse 24 auf. Die Wannenbaugruppe 20 ist bodenseitig mit einem Boden im Wesentlichen verschlossen und wird deckelseitig durch die Deckelbaugruppe 26 verschlossen.
  • Über Rastelemente 28 lässt sich die Deckelbaugruppe 26 an Rastelementen 30 in den Seitenwänden der Wannenbaugruppe 20 fixieren. Die Deckelbaugruppe 26 kann einen Shutter 32 und Bedienelemente, wie beispielsweise ein Display 34, aufweisen.
  • Im gefügten Zustand ist die Deckelbaugruppe 26 mit der Wannenbaugruppe 20 mechanisch gefügt und verschließt somit die Wannenbaugruppe 20 auf einer Oberseite. Bodenseitig ist die Wannenbaugruppe 20 mit der Docking Station 4 gefügt und über die Seitenwände 10 erfolgt eine Abdichtung zwischen der Docking Station 4 und der Wannenbaugruppe 20.
  • Zwischen der Deckelbaugruppe 26 und der Wannenbaugruppe 20 erfolgt eine Abdichtung entlang des äußeren Randes, welcher der Deckelbaugruppe 26 zugewandt ist. Die Docking Station 4 dient als Anschlussebene und kann unabhängig von der Ladeeinheit 6 an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen werden. Solange die Ladeeinheit 6 nicht mit der Docking Station 4 gekoppelt ist, ist diese spannungsfrei. Über eine Kopplung der Ladeeinheit 6 mit der Docking Station 4 wird die Ladeeinheit 6 mit dem Energieversorgungsnetz verbunden. Die Ladeeinheit 6 kann als Versorgungsebene verstanden werden, welche Ladetechnik und sonstige „Intelligenz“ aufweist. Dieser modulare Aufbau ermöglicht es, zunächst die Docking Station 4 durch einen hierfür qualifizierten Monteur zu montieren, ohne die Notwendigkeit, unmittelbar eine Ladeeinheit 6 montieren zu müssen.
  • Die Ladeeinheit 6 kann zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt auch durch einen technischen Laien besonders einfach, mechanisch werkzeuglos mit der Docking Station 4 gekoppelt werden, wodurch dann automatisch die Ladeeinheit 6 elektrifiziert wird. Die Ladeeinheit 6 ist durch ihre spezielle Gestaltung aus Wannenbaugruppe 20 und Deckelbaugruppe 26 wie bereits zuvor erläutert, besonders flexibel und modular und lässt sich an den jeweiligen Einsatzzweck koppeln.
  • Die Docking Station 4 ist in der 3 näher dargestellt. Die Docking Station 4 verfügt über einen Boden und Seitenwände 32. Auf dem Boden der Docking Station 4 ist ein Mains Board 34 und ein Interface Board 36 angeordnet. Auf dem Mains Board 34 ist eine Anschlussleiste 38 zum Anschluss eines Energieversorgungskabels vorgesehen.
  • An den Seitenwänden 32 und/oder dem Boden können Skalenstriche 40 vorgesehen sein.
  • Neben der Anschlussleiste 38 ist auf dem Mains Board 34 noch ein Leistungsanschluss 42 als Buchse angeordnet.
  • Darüber hinaus ist zwischen den Seitenwänden 32 eine Aufnahme 44 vorgesehen. Die Aufnahme 44 ist durch einen Deckel verschließbar. In der Aufnahme 44 kann ein Messgerät, z.B. ein Smart Meter oder ein iMS rastend verankert werden. Nicht dargestellt sind Kabeldurchführungen durch die Seitenwände der Aufnahme 44 um das Messgerät zu verdrahten. Die Aufnahme 44 lässt sich über geeignete Bohrungen verplomben, was nicht näher dargestellt ist.
  • Auf dem Interface Board 36 sind Anschlüsse 46, 48 für ein Netzwerkkabel sowie für einen CAN-Bus und/oder einen GPIO-Bus vorgesehen. Darüber hinaus können noch Anschlussbuchsen für eine Verbindung mit den Modulen innerhalb der Ladeeinheit vorgesehen sein.
  • Die externe Verdrahtung mit einem lokalen Netz erfolgt über eine Anschlussleiste, welche dann über eine RJ45-Buchse abgreifbar ist. Hier sind insbesondere ausreichend Kontakte vorgesehen, um zumindest zwei voneinander unabhängige lokale Netzwerke anzuschließen. Dabei kann beispielsweise ein erstes lokales Netzwerk mit einer Zentrale gebildet werden und ein zweites lokales Netzwerk zwischen Master- und Slave Einheiten, also zwischen einer Ladeeinheit mit einem Master Controller mit zumindest einer, bevorzugt mehreren Ladeeinheiten mit nur einem Slave Controller. Die beiden lokalen Netzwerke können gemeinsam über ein einziges Patchkabel mit der Ladeeinheit 6 bzw. den darin angeordneten Modulen verbunden werden.
  • Zur Installation der Docking Station 4 wird diese zunächst mechanisch entweder in der Aufnahme 2 fixiert oder beispielsweise an einer Wand verschraubt. Anschließend wird durch die Kabeleinführung 8 ein mehradriges Energiekabel in das Innere der Docking Station 4 eingeführt Dieses Kabel hat insbesondere große Kabelquerschnitte und eine starre Kabelseele. Daher sind die Kabel schwer verarbeitbar. Um sicherzustellen, dass die Kabel stets in der richtigen Länge abgelängt werden, kann der Monteur das Kabel an die Skala 40 anlegen und unmittelbar ablängen. Dadurch kann der Monteur das Anschlusskabel korrekt konfektionieren, so dass er es im Anschluss ohne Probleme auf die Anschlussleiste 38 auflegen kann.
  • Je nach Konfektionierung kann in der Aufnahme 44 ein Messgerät angeordnet werden. Dieses Messgerät wird ausgehend von der Anschlussleiste 38 über flexible Kabel verdrahtet. Ausgehend von dem Messgerät erfolgt erneut eine Verkabelung über flexible Kabel mit einem Leistungsanschluss 42. Ist kein Messgerät verbaut, so erfolgt unmittelbar eine Verdrahtung über ein flexibles Kabel zwischen der Anschlussleiste 38 und dem Leistungsanschluss 42. An dem Leistungsanschluss 42 ist ebenfalls eine Anschlussleiste zur Aufnahme der jeweiligen Kabel vorgesehen.
  • Über die Kabeleinführung 8 kann ein Netzwerkkabel ebenfalls in das Gehäuse der Docking Station 4 eingeführt werden und auf die Anschlüsse 48 aufgelegt werden.
  • Nachdem die elektrische Verdrahtung vorgenommen wurde, erfolgt ein Verschließen des Gehäuses der Docking Station 4 wie in der 4 dargestellt ist, durch einen Deckel 12.
  • In der 4 ist zu erkennen, dass der Deckel 12 neben der Ausnehmung 14a für den Leistungsanschluss 42 zumindest eine weitere Ausnehmung 14b für die Kommunikationsanschlüsse des Interface Boards 36, insbesondere einen RJ45-Stecker sowie einen GPIO-Stecker und einen CAN-Bus-Stecker vorgesehen. Über die RJ45-Buchse 46 kann ein RJ45-Stecker eine Verbindung mit zwei voneinander getrennten LAN-Netzen aufnehmen.
  • An den Seitenrändern des Schutzgehäusedeckels 12 sind Öffnungen 16 vorgesehen. Die Öffnungen 16 befinden sich zwischen dem Deckel 12 und der Seitenwand 10 der Docking-Station 4. Durch die Öffnungen 16 lassen sich die Stege 18 der Wannenbaugruppe 20 in die Docking-Station 4 einstecken, so dass diese Stege 18 vollständig von der Seitenwand 10 der Docking-Station 4 aufgenommen sind. Somit ist die Ladeeinheit 6 durch die Wannenbaugruppe 20 innerhalb der Docking-Station 4 mechanisch verankert.
  • Nachdem die Docking-Station 4 in der gezeigten Art und Weise installiert wurde, kann diese, geschützt durch den Schutzgehäusedeckel 12, zunächst unbestückt bleiben und zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt mit einer Wannenbaugruppe 20 und Deckelbaugruppe 26 aufweisenden Ladeeinheit 6 bestückt werden.
  • Eine Wannenbaugruppe 20 ist in einer Ausstattungsvariante in der 5 dargestellt. Die Wannenbaugruppe 20 weist ein Gehäuse mit Seitenwänden 20a und einem Boden 20b auf. Im Bereich der Seitenwände 20a respektive des Bodens 20b kann ein Leistungsmodul 50 bodenseitig in der Wannenbaugruppe 20 mechanisch verankert werden. Das Leistungsmodul 50 hat einen Ladeanschluss 52 sowie eine Ladesteuerschaltung 54. Auf der Unterseite des Leistungsmoduls, wie ebenfalls in der 5 dargestellt, ist ein Stecker 56 angeordnet, welcher zu der Buchse des Leistungsanschlusses 42 korrespondiert. Umlaufend um den Stecker 56 ist ein Kragen 58. Der Kragen 58 weist von der Oberfläche der Leiterplatte des Leistungsmoduls 50 fort. Insbesondere hat der Kragen 58 eine Erstreckung in diese Richtung, die größer ist, als die längste Erstreckung eines jeden Kontaktes des Steckers 56.
  • Auf den Leistungsmodul 50 sind weitere Komponenten zur Leistungsüberwachung und/oder Leistungssteuerung vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Anschluss 60 für einen Kommunikationsbus auf dem Leistungsmodul 50 angeordnet.
  • Der Anschluss 60 für den Kommunikationsbus ermöglicht es, den Kommunikationsbus mit dem Leistungsmodul 50 zu verbinden. Der Kommunikationsbus kann in der Art von Plug-and-Play sowohl ein Kommunikationsmodul als auch ein Benutzerschnittstellenmodul, welche nachfolgend noch beschrieben werden, aufnehmen und mit dem Leistungsmodul 50 verbinden. Dies ermöglicht es, das Leistungsmodul 50 mit Hilfe des Kommunikationsmoduls und/oder des Benutzerschnittstellenmoduls modular zu ergänzen, um bedarfsweise die Ladeeinheit 6 an die jeweiligen Anforderungen anpassen zu können.
  • Das Leistungsmodul 50 ist in einem ersten Bereich des Bodens 20b angeordnet. In einem zweiten Bereich des Bodens 20b ist ein Fixiermittel 62 vorgesehen, welches aus kammartig zueinander angeordneten Flanschen mit zueinander fluchtenden Öffnungen gebildet ist. Das Fixiermittel 62 ist aus zwei einander gegenüberliegenden kammartigen Strukturen gebildet, welche eine Öffnung 64 im Boden 20b einfassen. Die Fixiermittel 62 korrespondieren zu Fixiermitteln 66 eines Aufnahmekörpers 68 für eine Ladebuchse 70. Die Ladebuchse 70 ist im montierten Zustand unmittelbar über der Öffnung 64 angeordnet. Durch die Öffnung 64 ist es möglich, von der Unterseite der Wannenbaugruppe 20, durch den Boden 20b eine manuelle Notentriegelung an der Ladebuchse 70 vorzunehmen.
  • Zur Montage des Befestigungskörpers 68 an der Wannenbaugruppe 20 wird der Montagekörper 68 mit seinen Fixiermitteln 66 zu den Fixiermitteln 62 so ausgerichtet, dass Stifte 72 durch die zueinander fluchtenden Öffnungen geschoben werden können. Dadurch fixieren die Stifte 72 den Aufnahmekörper 68 an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20.
  • In einem teilmontierten Zustand ist das Leistungsmodul 50 bodenseitig in die Wannenbaugruppe 20 eingesetzt, wie die 6 zeigt. Hierbei wird der Stecker 56 samt Kragen 58 durch die bodenseitige Öffnung 74 gesteckt. Das Leistungsmodul 50 ist mechanisch mit dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20 verrastet und kann darin schwimmend gelagert sein. Alternativ oder kommutativ dazu ist es möglich, dass das Mains Board 34 in dem Gehäuse der Docking-Station 4 schwimmend gelagert ist. Die schwimmende Lagerung hat den Vorteil, dass sich bei einer Montage der Wannenbaugruppe 20 auf die Docking-Station 4 der Stecker 56 selbstständig zu der Buchse des Leistungsanschlusses 42 ausrichten kann. Dies erhöht die Bedienbarkeit, insbesondere erleichtert die Montage durch einen Laien.
  • Die Unterseite der Wannenbaugruppe 20 ist in der 7 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Stege 18 vom Boden 20b wegweisend aus der Wannenbaugruppe 20 herausragen. Ferner ist der Kragen 58 mit dem Stecker 56 zu erkennen, wie er durch die Öffnung 74 ragt.
  • Der Kragen 58 kommt im montierten Zustand in Eingriff mit der Öffnung 14a. In der Öffnung 14a ist, wie in der 4 zu erkennen ist, ein Ringspalt 74, welcher zwischen der Buchse des Leistungsanschlusses 42 und einem in das Innere des Gehäuses der Docking-Station 4 ragenden Kragen 78 gebildet. Durch den Kragen 78 wird ein Berührschutz der Docking-Station 4 erreicht.
  • Während der Montage wird die Wannenbaugruppe 20 auf die Docking-Station 4 aufgesetzt und wie der Kombination der 4 und 7 zu entnehmen ist, gleitet dabei der Kragen 58 in den Ringspalt 76. Der Kragen 58 gelangt in den Ringspalt 76, bevor ein Kontakt des Steckers 56 in elektrischen Kontakt mit einem Kontakt der Buchse des Leistungsanschlusses 42 kommt. Dies verhindert, dass es bei der Montage der Wannenbaugruppe 20 auf die Docking-Station 4 zu einem elektrischen Schlag kommen kann.
  • Der Aufnahmekörper 68 ist dergestalt, dass er zur Aufnahme verschiedenster Ladebuchsen 70 eingerichtet ist oder anders gesagt, verschiedenste Ladebuchsen 70 können mit verschiedenen Aufnahmekörpern 68 ausgestattet sein, wobei jeweils die Fixiermittel 66 zueinander einen gleichen Abstand haben und somit eine einheitliche mechanische Schnittstelle zu den Fixiermitteln 62 bilden. Dies führt dazu, dass in ein und derselben Wannenbaugruppe 20 verschiedenste Ladebuchsen 70 installiert werden können, wie sich aus den 8a-c ergibt.
  • Dort ist zu erkennen, dass die Fixiermittel 62, 64 ineinander greifen und über die Stifte 72 miteinander mechanisch verrastet sind. 8a zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer CCS-Ladebuchse 70, 8b zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer Chademo Ladebuchse 70 und 8c zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer Typ2-Ladebuchse 70.
  • Wie in den 8a-c zu erkennen ist, ermöglicht es der Aufnahmekörper 68 verschiedenste Ladebuchsen 70 aufzunehmen, ohne eine konstruktive Änderung an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20 vornehmen zu müssen.
  • Die Ladebuchsen 70 müssen nicht zwingend elektrisch mit dem Ladeanschluss 52 verbunden werden, sondern können auch potentialfrei bleiben. In diesem Fall können die Ladebuchsen 70 als „Steckergarage“ dienen. Der Ladeauslass 52 kann elektrisch mit einem fest an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20 angeschlagenen Ladekabel verbunden werden. Das Ladekabel kann im Bereich eines Rücksprungs 80 in der Seitenwand der Wannenbaugruppe 20 herausgeführt sein.
  • Wird kein fest angeschlagenes Kabel verwendet, so kann die Ladebuchse 70 über den Ladeanschluss 52 elektrisch mit der Ladesteuerschaltung 54 verbunden werden. Der Ladeanschluss 52 verfügt über drei Anschlüsse für jeweils eine Phase auf einer Anschlussleiste, einer weiteren Anschlussleiste mit zwei Anschlüssen für den Nullleiter und den Schutzleiter und gegebenenfalls über eine Anschlussbuchse für einen Plug Present (PP) Kontakt und einen Pilotleiter (CP) Kontakt.
  • Zur Installation der Ladebuchse 70 wird der Aufnahmekörper 68 an der Wannenbaugruppe 20 angeordnet, über vorkonfektionierte Kabel wird die Ladebuchse 70 mit den jeweiligen Anschlüssen des Ladeauslasses 52 verbunden und anschließend wird der Aufnahmekörper 68 über die Stifte 72 in der Wannenbaugruppe 20 fixiert.
  • Die Ladeeinheit 6 umfasst neben der Wannenbaugruppe 20 auch die Deckelbaugruppe 26, wie sie in der 9 dargestellt ist. Die Oberseite der Deckelbaugruppe 26 kann verschiedenste Bedienelemente 82 und/oder einen Shutter 84 auf einer Oberseite aufweisen. Seitlich der Deckelbaugruppe 26, an dessen Seitenrändern können Rastelemente 86 vorgesehen sein, welche mit den inneren Seitenwänden der Wannenbaugruppe 20 in Eingriff gelangen können. Hierdurch lässt sich die Deckelbaugruppe 26 auf der Wannenbaugruppe 20 montieren.
  • Die Rastelemente 86 können so gestaltet sein, dass sie an den Seitenwänden der Wannenbaugruppe 20 verrasten und insbesondere nur dann zerstörungsfrei gelöst werden können, wenn sie von der Unterseite, ausgehend von dem Boden 20b der Wannenbaugruppe 20, gelöst werden. Dies verhindert, dass die Deckelbaugruppe 26 von der Wannenbaugruppe 20 gelöst wird, während die Wannenbaugruppe 20 noch elektrisch mit dem Mains-Board 34 der Docking-Station 4 verbunden ist.
  • Rückseitig der Deckelbaugruppe 26 ist, wie in 10 gezeigt, der Shutter 84 so gelagert, dass er in einer Bewegungsrichtung 88 bewegt werden kann, um die Ladebuchse 70 freizugeben. Der Shutter 84 ist, wie in der 11 zu erkennen, über eine Feder 98 federbelastet, so dass dieser automatisch in die gezeigte geschlossene Position verfährt.
  • In einem weiteren Bereich der Deckelbaugruppe 26 können ein Kommunikationsmodul 90 und ein Benutzerschnittstellenmodul 92 angeordnet sein. Das Kommunikationsmodul 90 als auch das Benutzerschnittstellenmodul 92 kann an der Deckelbaugruppe 26 bzw. dessen Gehäuse mechanisch fixiert werden.
  • Das Kommunikationsmodul 90 ist über den Kommunikationsbus mit dem Leistungsmodul 50 und dem Benutzerschnittstellenmodul 92 verbunden.
  • Das Kommunikationsmodul 90 umfasst eine nicht näher dargestellte Ladesteuerschaltung, die elektrischen Zugriff auf den Ladeanschluss 52 hat. Die Ladesteuerschaltung kann die Ladesteuerschaltung 54 überregeln oder zumindest mit dieser gekoppelt sein, so dass die beiden Ladesteuerschaltungen koordiniert eine Steuerung eines Ladevorgangs vornehmen können.
  • 11 zeigt die Anordnung des Kommunikationsmoduls 90 als auch des Benutzerschnittstellenmoduls 92 in der Deckelbaugruppe 26. Das Benutzerschnittstellenmodul 92 ist der Innenseite der Deckelwand zugewandt und mechanisch an dem Gehäuse der Deckelbaugruppe 26 über Klick-Verbindungen 94 verbunden. Das Kommunikationsmodul 90 ist seinerseits ebenfalls über nicht näher dargestellte Verbindungen mit dem Gehäuse der Deckelbaugruppe 26 verbunden.
  • Das Benutzerschnittstellenmodul 92 ist ortsfest zu der Innenseite der Deckelbaugruppe 26, so dass eine exakte Positionierung von Sensoren und Signalgebern auf dem Benutzerschnittstellenmodul 92 zu der Oberseite der Deckelbaugruppe 26 gewährleistet ist. Insbesondere ein Display 96 kann als Option in der Deckelbaugruppe 26 angeordnet sein und über das Benutzerschnittstellenmodul 92 und/oder das Kommunikationsmodul 90 angesteuert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Ladesäule
    2a
    Aufnahme
    4
    Docking Station
    6
    Ladeeinheit
    8
    Kabeleinführung
    10
    Seitenwand
    12
    Deckel
    14
    Ausnehmung
    16
    Öffnung
    18
    Steg
    20
    Wannenbaugruppe
    22
    Leistungsmodul
    24
    Ladebuchse
    26
    Deckelbaugruppe
    28, 30
    Rastelemente
    32
    Seitenwände
    34
    Mains-Board
    36
    Interface-Board
    38
    Anschlussleiste
    40
    Skala
    42
    Leistungsanschluss
    44
    Aufnahme
    46
    Anschlussbuchse
    48
    Anschlüsse
    50
    Leistungsmodul
    52
    Ladeanschluss
    54
    Ladesteuerschaltung
    56
    Stecker
    58
    Kragen
    60
    Anschluss
    62
    Fixiermittel
    64
    Öffnung
    66
    Fixiermittel
    68
    Aufnahmekörper
    70
    Ladebuchse
    72
    Stift
    74
    Öffnung
    76
    Ringspalt
    78
    Kragen
    80
    Rücksprung
    82
    Bedienelement
    84
    Schütter
    86
    Rastelement
    88
    Richtung
    90
    Kommunikationsmodul
    92
    Benutzerschnittstellenmodul
    94
    Click-Verbindung
    96
    Display

Claims (18)

  1. Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge umfassend mit - einem Leistungsmodul, - einem Kommunikationsmodul und - einem Benutzerschnittstellenmodul, wobei - das Leistungsmodul eine erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Kommunikationsbus das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul mit dem Leistungsmodul verbindet.
  2. Ladeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass über den Kommunikationsbus das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul optional an das Leistungsmodul anschließbar sind, wobei die Funktion der ersten Ladesteuerschaltung des Leistungsmoduls hiervon zumindest in Teilen unabhängig ist.
  3. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kommunikationsbus das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul nach plug-and-play Art an das Leistungsmodul anschließt.
  4. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass Leistungsmodul, das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul jeweils auf einer eigenen Leiterplatte realisiert sind.
  5. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Ladesteuerschaltung unabhängig von dem Kommunikationsmodul und/oder dem Benutzerschnittstellenmodul zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug eingerichtet ist.
  6. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mittels Pulsweitenmodulation eingerichtet ist und/oder dass die erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung über einen Energieleiter eingerichtet ist, insbesondere dass die erste Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung nach DIN61851 eingerichtet ist.
  7. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kommunikationsmodul eine zweite Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem Elektrofahrzeug aufweist.
  8. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die zweite Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung mit einem gegenüber der ersten Ladesteuerung erweiterten Funktionsumfang eingerichtet ist, insbesondere dass die zweite Ladesteuerschaltung zur Ladesteuerung über einen Pilotleiter mit einem Elektrofahrzeug eingerichtet ist, insbesondere nach DIN 15118, CCS oder Chademo eingerichtet ist,
  9. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Leistungsmodul einen Ladeauslass aufweist, wobei der Ladeauslass neben den Anschlüssen für Phase, Nullleiter und Erdleiter zusätzlich jeweils einen Anschluss für einen Plug Present Kontakt und einen Pilotleiter Kontakt aufweist.
  10. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Anschlüsse des Ladeauslasses zumindest in Teilen mit der zweiten Ladesteuerschaltung verbunden sind.
  11. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Ladesteuerschaltung und die zweite Ladesteuerschaltung derart miteinander in Wirkverbindung sind, dass die zweite Ladesteuerschaltung die erste Ladesteuerschaltung zumindest teilweise überregelt.
  12. Ladeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass das Leistungsmodul Komponenten zur Leistungsüberwachung bei einem Ladevorgang aufweist, insbesondere zumindest einen Leistungsschutzschalter, zumindest eine Sicherung, zumindest einen Fehlerstromschutzschalter, zumindest eine GFCI Sensor, zumindest einen Welding Detection Sensor, zumindest einen Tenperatursensor, zumindest ein Schaltrelais und/oder eine Ansteuerung für eine elektrische Steckerentriegelung aufweist.
  13. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - das Kommunikationsmodul Komponenten für eine drahtloskommunikation in einem lokalen Netz und/oder einem Weitverkehrsnetz aufweist und/oder dass das Kommunikationsmodul zumindest eine Verschlüsselungsschaltung, zumindest einen Master Controller oder einen Slave Controller, zumindest eine Display Schnittstelle, zumindest eine Touch Display Schnittstelle und/oder einen Steuerprozessor aufweist.
  14. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass bei einer Bestückung mit einem Master Controller eine Schnittstelle zu einem Slave Controller auf dem Kommunikationsmodul angeordnet ist und dass der Master Controller zumindest über die Schnittstelle empfangene Messwerte an die Verschlüsselungsschaltung weiterleitet
  15. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Benutzerschnittstellenmodul zumindest eine Nahfeldantenne, zumindest einen Radarsensor, zumindest einen kapazitiven Näherungssensor, zumindest eine Display Schnittstelle, zumindest ein Display, zumindest ein Touch Display und/oder zumindest einen Helligkeitssensor aufweist.
  16. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Touch Display über eine Touch Display Schnittstelle auf dem Kommunikationsmodul gesteuert ist und/oder dass ein Display über eine Display Schnittstelle auf dem Kommunikationsmodul gesteuert ist.
  17. Ladeeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Leistungsmodul in einer Wannenbaugruppe angeordnet ist und - dass das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul in einer Deckelbaugruppe angeordnet ist.
  18. System mit zumindest zwei Ladestationen mit jeweils einer Ladesteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine erste Ladestation mit einem Kommunikationsmodul mit einem Master Controller eingerichtet ist, dass eine zweite Ladestation mit einem Kommunikationsmodul mit einem Slave Controller eingerichtet ist und dass der Slave Controller zumindest Messwerte einer Energiemengenzählers an den Master Controller übermittelt.
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