DE102018123612A1

DE102018123612A1 - Ladestation mit automatischer Netzidentifizierung und Verfahren zu deren Steuerung

Info

Publication number: DE102018123612A1
Application number: DE102018123612.3A
Authority: DE
Inventors: Srdan Skrbic; Christian Lewandowski
Original assignee: Innogy SE
Current assignee: CCS Abwicklungs AG
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-03-26
Also published as: US20210206284A1; EP3857669A1; WO2020064452A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation (2) zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (4), mit einem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) zum Anschließen der Ladestation (2) an ein Verteilnetz (8) und mit einer Steuereinrichtung (16) zur Steuerung der Ladestation (2), wobei die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet sind, ein an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenes Verteilnetz (8, 8') mittels einer Netzanalyse zu identifizieren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung der Ladestation (2), bei dem eine Netzanalyse eines an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschlusses (6) der Ladestation (2) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') durchgeführt und bei dem das angeschlossene Verteilnetz (8, 8') auf Basis der Netzanalyse identifiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss zum Anschließen der Ladestation an ein Verteilnetz und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Ladestation. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Ladestation.
Ladestationen müssen für unterschiedliche Märkte länderspezifische Anforderungen entsprechend dem jeweiligen Einsatzort erfüllen. Zum Einen verfügen verschiedene Länder über unterschiedliche Arten von Verteilnetzen, die sich zum Beispiel in ihrer Phasenzahl, in ihrer Spannung, ihrer Frequenz oder Phasenlage unterscheiden. Zum Anderen gelten in verschiedenen Ländern bzw. Verteilnetzen unterschiedliche Anforderungen, die von an das jeweilige Verteilnetz angeschlossenen Ladestationen eingehalten werden müssen. Bei den Anforderungen kann es sich beispielsweise um netzbezogene Anforderungen handeln wie zum Beispiel die maximal zulässige Leistungsaufnahme, die maximal zulässige Stromstärke pro Phase, Vorgaben zur Blindleistung etc. Weiterhin kann es sich bei den Anforderungen um Ladestationbezogene Anforderung handeln wie zum Beispiel Spannungs- oder Stromvorgaben zum Ladestrom, mit dem ein an die Ladestation angeschlossenes elektrisches Fahrzeug geladen wird.
Bisher wurden diese Netz- oder Ladestation-bezogenen Vorgaben bei der Herstellung der Ladestationen berücksichtigt, indem die Hard- und Software einer Ladestation gezielt für die Vorgaben am geplanten Einsatzort der Ladestation angepasst wurde. Damit wurden die Ladestationen gezielt für das jeweilige Einsatzland bzw. Einsatzverteilnetz hergestellt, so dass verschiedene Ladestation-Typen existierten, beispielsweise ein oder mehrere Ladestation-Typen für den europäischen Markt, ein oder mehrere Ladestation-Typen für den japanischen Markt, ein oder mehrere Ladestation-Typen für den US-Markt usw.
Die Vielzahl der verschiedenen auf den jeweiligen Einsatzort abgestimmten Ladestation-Typen verkompliziert nicht nur deren Herstellung sondern auch nachfolgende Prozesse wie zum Beispiel die Lagerung, Vermarktung, Inbetriebnahme, Wartung oder Ersatzteilhaltung, die für die einzelnen Ladestations-Typen getrennt gehalten werden müssen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die sich durch die verschiedenen Landes- bzw. Verteilnetz-spezifischen Vorgaben ergebende Komplexität bei Herstellung, Vertrieb und Wartung von Ladesäulen zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird bei einer Ladestation zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss zum Anschließen der Ladestation an ein Verteilnetz und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Ladestation erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung der Ladestation dazu eingerichtet ist, ein an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenes Verteilnetz mittels einer Netzanalyse zu identifizieren.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der zuvor beschriebenen Ladestation, bei dem eine Netzanalyse eines an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss der Ladestation angeschlossenen Verteilnetzes durchgeführt und bei dem das angeschlossene Verteilnetz auf Basis der Netzanalyse identifiziert wird.
Die Ladestation ist demnach in der Lage, das Verteilnetz, an das die Ladestation angeschlossen wurde, automatisch zu identifizieren. Dadurch wird eine Voreinstellung des Verteilnetzes, an das die Ladestation angeschlossen werden soll, entbehrlich. Dies ermöglicht es, auch für verschiedene Verteilnetze bzw. für verschiedene Länder eine einheitliche Ladestation zu verwenden, da die Ladestation selbst in der Lage ist zu identifizieren, an welches Verteilnetz sie angeschlossen wird.
Vorzugsweise kann sich die Ladestation auf diese Weise abhängig vom identifizierten Verteilnetz selbst konfigurieren, um die in dem jeweiligen Verteilnetz bestehenden Anforderungen zu erfüllen. Entsprechend ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, die Ladestation abhängig von dem identifizierten Verteilnetz zu steuern, insbesondere zu konfigurieren. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird die Ladestation abhängig von dem identifizierten Verteilnetz gesteuert, insbesondere konfiguriert Auf diese Weise kann ein Ladestation-Typ für verschiedene Länder eingesetzt werden, so dass - zum Beispiel für den europäischen und US-amerikanischen Markt nur ein Ladestation-Typ produziert, gelagert und gewartet werden muss.
Durch die Steuerung, insbesondere die Konfigurierung, der Ladestation abhängig von dem identifizierten Verteilnetz kann die Ladestation durch die Steuereinrichtung automatisch für das passende Verteilnetz eingestellt werden, an das es angeschlossen ist. Identifiziert die Steuereinrichtung das an den Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossene Verteilnetz zum Beispiel als ein US-Verteilnetz, so kann die Steuereinrichtung die Ladestation so konfigurieren, dass sie den Vorgaben für Ladestationen in US-Verteilnetzen genügt.
Die Ladestation dient zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs. Bei der Ladestation kann es sich insbesondere um eine Ladesäule oder um eine sogenannte Wall-Box handeln. Zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs verfügt die Ladestation insbesondere über einen Ladeanschluss. Bei dem Ladeanschluss kann es sich beispielsweise um eine Ladesteckdose zum Einstecken eines Ladekabels handeln, um die Ladestation mit einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug verbinden zu können.
Die Ladestation kann auch ein fest installiertes Ladekabel aufweisen, das an ein elektrisch betreibbares Fahrzeug angeschlossen werden kann.
Die Ladestation weist einen netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss zum Anschließen der Ladestation an ein Verteilnetz auf. Bei dem Verteilnetz handelt es sich insbesondere um ein Niederspannungsnetz.
Verschiedene Verteilnetze weisen eine unterschiedliche Anzahl an Leitungen auf. So weist zum Beispiel ein Drehstrom-Verteilnetz in Deutschland am Anschlussort typischerweise fünf Leiter auf, nämlich drei Leiter für die drei Phasen L1, L2 und L3, einen Leiter für den Neutralleiter N und einen Leiter für den Schutzleiter PE. In Italien, Spanien und Frankreich und auch in einigen regional begrenzten Gebieten in Deutschland weist das Drehstrom-Verteilnetz am Anschlussort hingegen nur vier Leiter auf, nämlich drei Leiter für die drei Phasen L1, L2 und L3 und einen Leiter für den Neutralleiter N. In den USA sind zum Beispiel Verteilnetze mit drei Leitern für drei Phasen üblich oder auch Verteilnetze mit vier Leitern, die einen zusätzlichen Leiter für den Neutralleiter aufweisen.
Ebenso erlauben Verteilnetze auch unterschiedliche Anschlussarten, bei denen zum Teil nicht alle Leiter des Verteilnetzes angeschlossen werden. Im deutschen Drehstrom-Verteilnetz mit fünf Leitern ist neben dem Anschluss aller drei Phasen nämlich auch eine einphasige Anschlussart möglich, bei der nur eine der drei Phasen angeschlossen wird. Diese Anschlussart erfordert demnach drei Leiter, nämlich einen Phasen-Leiter, einen Neutralleiter und einen Schutzleiter.
Bei dem Mehrleiter-Stromanschluss handelt es sich insbesondere um einen Mehrphasen-Stromanschluss, der den Anschluss mehrerer Phasen sowie gegebenenfalls zusätzlicher Neutral- und/oder Schutzleiter ermöglicht. Weiterhin ermöglicht der netzseitige Mehrleiter-Stromanschluss vorzugsweise den Anschluss von mindestens fünf, insbesondere genau fünf Leitern. Auf diese Weise können praktisch alle in der Praxis verwendeten Verteilnetze bzw. Anschlussarten der Verteilnetze an den Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossen werden, wobei bei einigen Verteilnetzen und Anschlussarten nicht jeder Anschluss des Mehrleiter-Stromanschlusses belegt sein muss.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Ladestation und des Verfahrens beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen unabhängig voneinander sowohl für die Ladestation als auch für das Verfahren gelten. Die einzelnen Ausführungsformen sind zudem untereinander kombinierbar.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Konfigurierung der Ladestation die Einstellung von Betriebsvorgaben zum Betrieb der Ladestation, insbesondere Netzbezogene und/oder Ladevorgangs-bezogene Betriebsvorgaben, abhängig von dem identifizierten Verteilnetz. Bei einer entsprechenden Ausführungsform werden bei der Konfigurierung der Ladestation Betriebsvorgaben zum Betrieb der Ladestation, insbesondere Netz-bezogene und/oder Ladevorgangs-bezogene Betriebsvorgaben, abhängig von dem identifizierten Verteilnetz eingestellt.
Bei den Netz-bezogenen Betriebsvorgaben kann es sich insbesondere um eine oder mehrere der folgenden Betriebsvorgaben handeln: maximale Stromstärke pro Phase, maximal aus dem Verteilnetz entnehmbare Leistung, maximal zulässige Blindleistung. Bei den Ladevorgangs-bezogenen Betriebsvorgaben kann es sich insbesondere um einen oder mehrere der folgenden Betriebsvorgaben handeln: minimale Ladestromstärke, maximale Ladestromstärke, minimale Ladespannung, maximale Ladespannung.
Auf diese Weise können Betriebsvorgaben bestimmter Verteilnetze bzw. gebiets- oder landesspezifische Betriebsvorgaben zum Ladevorgang automatisch an das erkannte Verteilnetz angepasst werden, so dass eine manuelle Konfigurierung der Ladestation nicht erforderlich ist.
Die Konfigurierung kann zusätzlich oder alternativ auch Betriebsvorgaben zur Abrechnung und/oder Verbrauchsmessung beim Ladevorgang abhängig vom identifizierten Verteilnetz umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Konfigurierung der Ladestation auch Betriebsvorgaben zur Einstellung der Sprache auf einem Display der Ladestation oder einer für die interne Berechnung oder auf einem Display anzuzeigenden Währung enthalten. Auf diese Weise können zum Beispiel auch die Sprache und/oder die Währung automatisch an das Land angepasst werden, in dem sich das identifizierte Verteilnetz befindet.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, für die Netzanalyse die Bestimmung, insbesondere die Messung, eines oder mehrerer elektrischer Kennwerte des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenen Verteilnetzes zu bewirken. Bei einer entsprechenden Ausführungsform werden für die Netzanalyse eine oder mehrere elektrische Kennwerte des an dem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenen Verteilnetzes bestimmt, insbesondere gemessen. Die bestimmten bzw. insbesondere gemessenen elektrische Kennwerte umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden Kennwerte: Anzahl der angeschlossenen Leiter, Anzahl der angeschlossenen Phasen, Frequenz des Verteilnetzes, Effektivwert der Spannung, Phasenwinkel, Spannungen der einzelnen angeschlossenen Leiter zueinander.
Die weltweit verwendeten Verteilnetze unterscheiden sich in ihrer jeweiligen Kombination elektrischer Netzkennwerte, zum Beispiel hinsichtlich der Anzahl der Phasen, der Frequenz, der Spannung etc., und können auf diese Weise voneinander unterschieden bzw. identifiziert werden. Um die zuvor genannten Kennwerte zu bestimmen, insbesondere zu messen, umfasst die Ladestation insbesondere entsprechende Messmittel bzw. Messgeräte, mit denen die Spannung, die Frequenz, die Phasenlage und dergleichen erfasst werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die bestimmten elektrischen Kennwerte zur Identifizierung des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenen Verteilnetzes mit vorgegebenen Netzkennwerten zu vergleichen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens werden die bestimmten elektrischen Kennwerte zur Identifizierung des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenen Verteilnetzes mit vorgegebenen Netzkennwerten verglichen. Durch den Vergleich mit vorgegebenen Kennwerten verschiedener Verteilnetze kann durch die Netzanalyse eine automatische Identifizierung des angeschlossenen Verteilnetzes durchgeführt werden.
Vorzugsweise sind auf einem Datenspeicher der Ladestation für mehrere vorgegebene Verteilnetze jeweilige zugeordnete Netzkennwerte gespeichert und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die bestimmten elektrischen Kennwerte mit den gespeicherten Netzkennwerten zu vergleichen und das an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschloss angeschlossene Verteilnetz abhängig vom Ergebnis des Vergleichs als eines der mehreren vorgegebenen Verteilnetze zu identifizieren. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens sind auf einem Datenspeicher der Ladestation für mehrere vorgegebene Verteilnetze jeweilige zugeordnete Netzkennwerte gespeichert und die bestimmten elektrischen Kennwerte werden mit den gespeicherten Netzkennwerten verglichen und das an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossene Verteilnetz wird abhängig vom Ergebnis des Vergleichs als eines der mehreren vorgegebenen Verteilnetze identifiziert.
In dem Datenspeicher können insbesondere Netzkennwerte aus verschiedenen Gebieten, insbesondere verschiedenen Ländern, mit verschiedenen Vorgaben für den Netzanschluss einer Ladestation oder für den Betrieb einer Ladestation aufweisen. Auf diese Weise kann die Ladestation das Gebiet bzw. das Land bestimmen, in dem sie in ein Verteilnetz installiert wurde, und dadurch gebiets- oder länderspezifische Betriebsvorgaben automatisch berücksichtigen. Auf den Datenspeicher können insbesondere auch Netzkennwerte für verschiedene Anschlussarten in einem Verteilnetz hinterlegt werden, beispielsweise Netzkennwerte für einen dreiphasigen oder für einen einphasigen Anschluss im europäischen Drehstromnetz. Auf diese Weise kann die Ladestation das Verteilnetz unabhängig von der vom Installateur konkret gewählten Anschlussart identifizieren werden.
Die in einem Verteilnetz jeweils zugeordneten Netzkennwerte umfassen insbesondere Werte für ein oder mehrere, vorzugsweise sämtliche der folgenden Netzparameter: Anzahl der Leiter des Verteilnetzes bzw. der betreffenden Anschlussart, Anzahl der Phasen des Verteilnetzes bzw. der betreffenden Anschlussart, Spannung, effektiver Spannungswert, Frequenz, Phasenlage. Die Netzkennwerte können im Datenspeicher beispielsweise in Form einer Tabelle oder in einer relationalen Datenbank gespeichert sein, wobei einem jeweiligen Satz an Netzkennwerten das zugehörige Verteilnetz zugeordnet ist, zum Beispiel durch eine Verteilnetz-Kennung. Der Verteilnetz-Kennung können dann wiederum Betriebsvorgaben für das entsprechende Verteilnetz zugeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Betriebsvorgaben für ein Verteilnetz unmittelbar den Netzkennwerten für dieses Verteilnetz zugeordnet sind.
Durch das Vorsehen eines Datenspeichers mit gespeicherten Netzkennwerten für verschiedene Verteilnetze kann die Ladestation so konfiguriert werden, dass ein länderübergreifender oder ggf. sogar praktisch weltweiter Einsatz der Ladestation möglich ist, da sich die Konfiguration der Ladestation selbst an das jeweilige Verteilnetz anpassen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Identifizierung des an dem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss angeschlossenen Verteilnetzes bei Inbetriebnahme und/oder nach einem Neustart durchzuführen. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird das angeschlossene Verteilnetz bei Inbetriebnahme und/oder nach einem Neustart der Ladestation identifiziert. Auf diese Weise richtet sich die Ladestation automatisch einmalig nach deren Installation in ein Verteilnetz bzw. nach einem Neustart, zum Beispiel nach einer Wartung, einem Update oder Upgrade der Ladestation, selber ein, ohne dass der Installateur eine manuelle Konfiguration durchführen muss.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Steuerung der Ladestation gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren bzw. einer Ausführungsform davon zu bewirken. Zu diesem Zweck kann die Ladestation insbesondere einen Datenspeicher mit Befehlen aufweisen, deren Durchführung auf mindestens einen Prozessor der Steuereinrichtung die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens bewirkt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegend beschriebenen Ladestation und des vorliegend beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen

1 ein Ausführungsbeispiel der Ladestation zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs in schematischer Ansicht,
2a - c verschiedene Anschlussmöglichkeiten von Verteilnetzen an der Ladestation aus 1 und
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Ladestation aus 1.

1 zeigt eine Ladestation 2 in Form einer Ladesäule zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 4. Zu diesem Zweck weist die Ladestation 2 einen netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss 6 auf, mit dem die Ladestation 2 an ein lokales Verteilnetz 8 angeschlossen ist, von dem in 1 schematisch ein Erdkabel 10 dargestellt ist.
Der Mehrleiter-Stromanschluss 6 ist mit einer Ladestationselektronik 12 gekoppelt, die über die für die Bereitstellung eines Ladestroms über die mit der Ladestationselektronik 12 verbundene Ladesteckdose 14 erforderlichen Komponenten verfügt, insbesondere Gleichrichter, Transformatoren etc. Weiterhin kann die Ladestationselektronik 12 Messelektronik aufweisen, um die Kenngrößen eines Ladevorgangs zu erfassen, insbesondere die während des Ladevorgangs an das zu aufzuladende Fahrzeug 4 abgegebene Gesamtenergie und/oder die Ladeleistung.
Gesteuert wird die Ladestationselektronik 12 mittels einer Steuereinrichtung 16, die in 1 als separate Einheit dargestellt ist, jedoch auch integral mit der Ladestationselektronik 12 ausgebildet sein kann. Die Steuereinrichtung 16 steuert auch eine an der Ladesäule 2 vorgesehene Nutzerschnittstelle 18 - in 1 exemplarisch in Form eines Touchscreens dargestellt - über die Informationen für den Nutzer ausgegeben oder Nutzereingaben empfangen werden können.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 16 dazu eingerichtet sein, bei Empfang einer entsprechenden Nutzereingabe über die Nutzerschnittstelle 18 die Ladestationselektronik 12 dazu zu veranlassen, einen Ladevorgang zu starten und die Ladesteckdose 14 mit einem Ladestrom zu versorgen. Auf diese Weise kann ein Nutzer sein Fahrzeug 4 mit einem Ladekabel 20 an der Ladesteckdose 14 anschließen und über eine Nutzereingabe am Touchscreen 18 einen Ladevorgang starten.
Die Ladestation 2 weist weiterhin einen Datenspeicher 22 auf. Bei dem Datenspeicher 22 kann es sich beispielsweise um einen RAM- oder um einen ROM-Speicher handeln. Auf dem Datenspeicher 22 können Programme gespeichert sein, deren Ausführung auf einem Prozessor der Steuereinrichtung 16 die Steuerung der Ladestation 2, beispielsweise die Durchführung eines Ladevorgangs, bewirken.
In unterschiedlichen Verteilnetzen, insbesondere in unterschiedlichen Ländern, existieren verschiedene Betriebsvorgaben für den Betrieb einer Ladestation, für die die Ladestation konfiguriert werden muss. Die Betriebsvorgaben betreffen insbesondere Netzvorgaben wie eine dem Verteilnetz maximal zu entnehmende Leistung oder auch Ladevorgang-bezogene Vorgaben, wie zum Beispiel zu dem über die Ladesteckdose 14 bereitzustellende Stromstärke oder auch sonstige Vorgaben wie über die Nutzerschnittstelle anzuzeigende Informationen oder die Sprache der Informationen.
Um betrieben werden zu dürfen, muss die Ladestation 2 auf die in dem betreffenden Verteilnetz 8 geltenden Vorgaben eingestellt sein.
In der Vergangenheit war es erforderlich, die Ladestation 2 spezifisch für das jeweilige Verteilnetz auszurüsten, in dem die Ladestation eingesetzt werden sollte. Dies hatte zur Folge, dass praktisch für jedes Land ein gesonderter Ladesäulen-Typ hergestellt werden musste oder zum Teil sogar verschiedene Ladesäulen-Typen, wenn in dem Land verschiedene Verteilnetze mit unterschiedlichen Betriebsvorgaben verwendet werden.
Die Ladestation 2 ist demgegenüber in verschiedenen Verteilnetzen einsetzbar, da sich die Ladestation 2 abhängig vom jeweiligen Verteilnetz selbst konfigurieren kann.
Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung 16 dazu eingerichtet, ein an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossenes Verteilnetz 8 mittels einer Netzanalyse am Mehrleiter-Stromanschluss 8 zu identifizieren und die Ladestation abhängig von dem identifizierten Verteilnetz zu konfigurieren. Eine solche Netzidentifizierung und automatische Konfigurierung der Ladesäule 2 erfolgt vorzugsweise automatisch bei erstmaliger Inbetriebnahme der Ladesäule bzw. bei einem Neustart der Ladesäule, zum Beispiel nach einer Wartung. Auf diese Weise erkennt die Ladesäule 2 automatisch, in welchem Verteilnetz 8 die Ladesäule 2 installiert ist und konfiguriert sich entsprechend selbst, so dass die Vorgaben des betreffenden Verteilnetzes 8 erfüllt werden.
Die 2a - c zeigen exemplarisch einige Anschlussmöglichkeiten von Verteilnetzen an der Ladestation 2 aus 1. Der Mehrleiter-Stromanschluss 6 weist insgesamt fünf Anschlüsse 6a-e auf. Auf diese Weise können die meisten der weltweit eingesetzten Verteilnetze an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossen werden.
2a zeigt den Anschluss eines Dreiphasen-Drehstroms mit fünf Leitern des europäischen Verteilnetzes. Bei diesem Beispiel sind an die Anschlüsse 6a-c die drei Phasen L1 bis L3, an den Anschluss 6d der Neutralleiter N und an den Anschluss 6e der Schutzleiter PE angeschlossen.
2b zeigt den Anschluss eines Dreileiter-Drehstromverteilnetzes 8' aus den USA an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 der Ladestation 2. Bei diesem Beispiel sind die Leiter der drei Phasen des Verteilnetzes 8' an die ersten drei Anschlüsse 6a-c des Mehrleiter-Stromanschlusses 6 angeschlossen, während die Anschlüsse 6d-e frei bleiben.
Verschiedene Verteilnetze ermöglichen auch verschiedene Anschlussarten, so dass ein Verteilnetz auf verschiedene Arten mit dem Mehrleiter-Stromanschluss 6 verbunden sein kann. Als Beispiel zeigt 2c eine einphasige Anschlussart des europäischen Dreiphasen-Drehstromnetzes 8. Bei dieser Anschlussart sind nur drei Anschlüsse 6a-c des Mehrleiter-Stromanschlusses 6 angeschlossen, und zwar an eine Phase (z.B. L1), an den Neutralleiter N und an den Schutzleiter PE. Die übrigen Phasen (hier: L2, L3) werden nicht mit der Ladesäule verbunden.
Die Steuereinrichtung ist nun dazu eingerichtet, das an dem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossene Verteilnetz (z.B. 8 oder 8') mittels einer Netzanalyse zu identifizieren. Zu diesem Zweck weist die Ladestationselektronik 12 Messkreisen auf, um Kennwerte des an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossenen Verteilnetzes zu messen, insbesondere die Anzahl der belegten Anschlüsse (d.h. die Anzahl der angeschlossenen Leiter), die Anzahl der angeschlossenen Phasen, die Netzfrequenz, die Spannungen der einzelnen Anschlüsse zueinander etc. Die Steuereinrichtung 16 ist zudem dazu eingerichtet, die gemessenen elektrischen Kennwerte mit vorgegebenen Netzkennwerten zu vergleichen und dadurch das angeschlossene Verteilnetz zu identifizieren.
Ein Ausführungsbeispiel dieses Vorgangs wird im Folgenden im Zusammenhang mit 3 im Einzelnen erläutert.
Startpunkt 30 des in 3 gezeigten Verfahrens kann zum Beispiel die Erstinbetriebnahme der Ladesäule 2 oder ein Neustart der Software der Steuereinrichtung 16 der Ladesäule 2 sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Installateur das Verfahren über eine Nutzereingabe, beispielsweise über die Nutzerschnittstelle 18, starten kann.
In einem ersten Schritt 32 des Verfahrens veranlasst die Steuereinrichtung 16, dass Netzkennwerte des an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossenen Verteilnetzes 8, 8' gemessen werden. Im nächsten Schritt 34 vergleicht die Steuereinrichtung 16 die gemessenen Netzkennwerte dann mit vorgegebenen Netzkennwerten. Zu diesem Zweck lädt die Steuereinrichtung 16 aus dem Datenspeicher 22 einen dort gespeicherten Datensatz eines ersten Verteilnetzes (z.B. den Datensatz „Verteilnetz A“), der dem ersten Verteilnetz zugeordnete Netzkennwerte enthält. Diese Netzkennwerte vergleicht die Steuereinrichtung mit den zuvor gemessenen Kennwerten. Stimmen die Netzkennwerte überein, so wird das an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossene Verteilnetz als das Verteilnetz des entsprechenden Datensatzes identifiziert Andernfalls wird der Schritt 34 mit einem aus dem Datenspeicher 22 geladenen Datensatz für ein nächstes Verteilnetz (z.B. dem Datensatz „Verteilnetz B“) wiederholt (in 3 durch den Pfeil 38 illustriert). (Der für einen Schritt 34 jeweils aus dem Speicher geladene Datensatz wird in 3 allgemein durch den Datensatz-Platzhalter „Verteilnetz [ ]“ symbolisiert.)
Alternativ zu diesem sukzessiven Vergleich mit Netzkennwerten verschiedener Verteilnetze können die gemessenen Kennwerte auch in einem Schritt mit vorgegebenen Netzkennwerten verschiedener Verteilnetze verglichen werden, um das an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossene Verteilnetz als das Verteilnetz zu identifizieren, dessen zugeordnete Netzkennwerte am besten mit den gemessenen Netzkennwerten übereinstimmen.

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt beispielhafte Netzkennwerte vorgegebener Verteilnetze und Anschlussarten der Verteilnetze, mit denen die gemessenen Kennwerte abgeglichen werden können: Tabelle 1: exemplarische Netzkennwerte einiger Verteilnetze und Anschlussarten

Verteilnetz	Europa I		Europa II		USA I	USA II
Anschlussart	Drehstrom	einphasig	Drehstrom	einphasig	Drehstrom	Drehstrom
Anzahl Leiter	5	3	4	2	4	3
Anzahl Phasen	3	1	3	1	3	3
Netzfrequenz	50 Hz	50 Hz	50 Hz	50 Hz	60 Hz	60 Hz
Spannung Phase-Phase	400 V	-	400 V	-	208 V	208 V
Spannung Phase-Null	230 V	230 V	230 V	230 V	120 V	120 V

Durch den Vergleich der gemessenen Netzkennwerte mit den vorgegebenen Netzkennwerten kann die Steuereinrichtung 16 zum Beispiel zwischen den in den 2a - c angeschlossenen Verteilnetzen 8 und 8' unterscheiden.
Bei den obigen Anschlussbeispielen in 2a-c entspricht beispielsweise 2a dem Verteilnetz „Europa I“ mit Anschlussart „Drehstrom“, 2b dem Verteilnetz „USA II“ mit Anschlussart „Drehstrom“ und 2c dem Verteilnetz „Europa I“ mit Anschlussart „einphasig“. Durch die Netzanalyse des jeweiligen an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossenen Verteilnetzes, insbesondere durch die Bestimmung bzw. Messung der in der ersten Spalte der Tabelle 1 angegebenen und ggf. weiterer Netzkennwerte und den Abgleich der bestimmten bzw. gemessenen Netzkennwerte mit den in Tabelle 1 vorgegebenen Netzkennwerten verschiedener Verteilnetze und Anschlussarten, kann die Steuereinrichtung 16 das an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossene Verteilnetz als eines in der Tabelle 1 aufgeführten Verteilnetze bestimmen.
Die Netzanalyse an dem Anschlussbeispiel in 2a ergibt beispielsweise folgende Netzkennwerte:

Anzahl der Leitungen = 5
Anzahl der Phasen = 3
Netzfrequenz = 50 Hz
Spannung Phase-Phase = 400 V
Spannung Phase-Null = 230 V

Durch Vergleich dieser Netzkennwerte mit den vorgegebenen Netzkennwerten aus Tabelle 1 kann die Steuereinrichtung 16 ermitteln, dass sie im Fall der 2a an das Veteilnetz „Europa I“ mit Anschlussart „Drehstrom“ angeschlossen ist.
Nach der Identifizierung des an den Mehrleiter-Stromanschluss 6 angeschlossenen Verteilnetzes lädt die Steuereinrichtung 16 in Schritt 40 - sofern nicht bereits zuvor, z.B. in Schritt 34, erfolgt - die dem identifizierten Verteilnetz (in 3: „Verteilnetz X“) zugeordneten Betriebsvorgaben (in 3 jeweils durch das Datensatz-Feld „<Konfiguration>“ symbolisiert) aus dem Datenspeicher 22 und konfiguriert die Ladestation 2 entsprechend, beispielsweise durch das Setzen vorgegebener Variablen in einem Konfigurationsspeicher 42, auf die während der Steuerung der Ladestation 2, zum Beispiel vor oder während der Durchführung eines Ladevorgangs, zugegriffen wird.
Die Betriebsvorgaben, mit der die Steuereinrichtung 16 die Ladestation 2 abhängig von dem identifizierten Verteilnetz konfiguriert, können zum Beispiel Netzvorgaben, Ladevorgangsvorgaben und/oder sonstige Vorgaben umfassen.
Beispiele für Netzvorgaben sind Vorgaben zur maximalen Stromstärke, zur maximalen Leistungsentnahme, zur max. Blindleistung. Beispiele für Ladevorgangsvorgaben sind Vorgaben zum minimalen und/oder maximalen Ladestrom, Vorgaben zur minimalen und/oder maximalen Ladespannung.
Auf diese Weise konfiguriert sich die Ladestation 2 abhängig von dem Verteilnetz, an das die Ladestation 2 angeschlossen ist, selbst und genügt dadurch automatisch den in diesem Verteilnetz geltenden Betriebsvorgaben.

Claims

Ladestation (2) zur Bereitstellung elektrischer Leistung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (4), mit einem netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) zum Anschließen der Ladestation (2) an ein Verteilnetz (8) und mit einer Steuereinrichtung (16) zur Steuerung der Ladestation (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet sind, ein an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenes Verteilnetz (8, 8') mittels einer Netzanalyse zu identifizieren.
Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Ladestation (2) abhängig von dem identifizierten Verteilnetz (8, 8') zu steuern, insbesondere zu konfigurieren.
Ladestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurierung der Ladestation (2) die Einstellung von Betriebsvorgaben zum Betrieb der Ladestation (2), insbesondere Netz-bezogene und/oder Ladevorgangs-bezogene Betriebsvorgaben, abhängig von dem identifizierten Verteilnetz (8, 8'), umfasst.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, für die Netzanalyse die Bestimmung, insbesondere die Messung, eines oder mehrerer elektrischer Kennwerte des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') zu bewirken.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die bestimmten elektrischen Kennwerte zur Identifizierung des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenes Verteilnetzes (8, 8') mit vorgegebenen Netzkennwerten zu vergleichen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass auf einem Datenspeicher (22) der Ladestation (2) für mehrere vorgegebene Verteilnetze jeweilige zugeordnete Netzkennwerte gespeichert sind, und - dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die bestimmten elektrischen Kennwerte mit den gespeicherten Netzkennwerten zu vergleichen und das an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossene Verteilnetz (8, 8') abhängig vom Ergebnis des Vergleichs als eines der mehreren vorgegebenen Verteilnetze zu identifizieren.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Identifizierung des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') bei Inbetriebnahme und/oder nach einem Neustart durchzuführen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Steuerung der Ladestation (2) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15 zu bewirken.
Verfahren zur Steuerung einer Ladestation (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - bei dem eine Netzanalyse eines an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschlusses (6) der Ladestation (2) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') durchgeführt und - bei dem das angeschlossene Verteilnetz (8, 8') auf Basis der Netzanalyse identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (2) abhängig von dem identifizierten Verteilnetz (8, 8') gesteuert, insbesondere konfiguriert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Konfigurierung der Ladestation (2) Betriebsvorgaben zum Betrieb der Ladestation (2), insbesondere Netz-bezogene und/oder Ladevorgangs-bezogene Betriebsvorgaben, abhängig von dem identifizierten Verteilnetz (8, 8') eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Netzanalyse ein oder mehrere elektrische Kennwerte des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') bestimmt, insbesondere gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmten elektrischen Kennwerte zur Identifizierung des an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossenen Verteilnetzes (8, 8') mit vorgegebenen Netzkennwerten verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass auf einem Datenspeicher (22) der Ladestation (2) für mehrere vorgegebene Verteilnetze jeweilige zugeordnete Netzkennwerte gespeichert sind, und - dass die bestimmten elektrischen Kennwerte mit den gespeicherten Netzkennwerten verglichen werden und das an den netzseitigen Mehrleiter-Stromanschluss (6) angeschlossene Verteilnetz (8, 8') abhängig vom Ergebnis des Vergleichs als eines der mehreren vorgegebenen Verteilnetze identifiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das angeschlossene Verteilnetz (8, 8') bei Inbetriebnahme und/oder nach einem Neustart der Ladestation (2) identifiziert wird.