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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auswerteeinheit für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, wobei die Auswerteeinheit ausgeführt ist, von einer Messeinrichtung der Ladeeinrichtung Werte für einen Ladestrom und eine Ladespannung an der Verbindungseinrichtung zu empfangen, und die Auswerteeinheit weiter ausgeführt ist, aus den Werten für den Ladestrom und die Ladespannung eine über die Verbindungseinrichtung an das zu ladende Fahrzeug übertragene Energiemenge zu bestimmen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug, eine Messeinrichtung zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung sowie eine obige Auswerteeinheit aufweist, und die Auswerteeinheit von der Messeinrichtung Werte für einen Ladestrom und eine Ladespannung an der Verbindungseinrichtung empfängt.
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Beim Laden und insbesondere beim Schnellladen von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben mit hohen Gleichspannungen und Gleichströmen ist es erforderlich, große elektrische Leistungen bereitzustellen. Ladespannungen von bis zu tausend Volt und/oder Ladeströme von mehreren hundert Ampere können bei solchen Schnellladevorgängen aktuell auftreten. Für zukünftige Anwendungen sind auch Spannungen von über tausend Volt und Ströme von über tausend Ampere möglich.
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Zur Ladeinfrastruktur gehören typischerweise eine Ladeeinrichtung, meist nach der Art einer Ladesäule, eine Kühlungseinheit und eine Leistungselektronik. Dabei werden häufig mehrere Ladesäulen gemeinsam aufgestellt. Ein optionales Backend kann jede Ladesäule oder bei gemeinsamer Aufstellung jeden so gebildeten Ladepark mit einer Zentrale verbinden.
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Wichtig beim Laden von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben ist eine korrekte Abrechnung von übertragener elektrischer Energie. Dazu ist es prinzipiell erforderlich, die großen Gleichspannungen und Gleichströme zuverlässig zu messen. Dadurch kann die an das jeweilige Fahrzeug beim Laden übertragene Energie abgerechnet werden, damit sich der Betrieb von solchen (Gleichstrom-)Ladeeinrichtungen lohnt. Dies ist jedoch in der Praxis schwierig durchzuführen. Heutige Ladesäulen messen meist eine eingangsseitig an die Ladesäule übertragene AC-Eingangsenergie, weil diese zertifiziert bestimmt werden kann. Diese gegenüber einem Kunden abzurechnen würde jedoch bedeuten, dass in der Ladesäule anfallende Verluste dem Kunden mit in Rechnung gestellt werden. Daher wird die Energie teilweise verschenkt oder über Pauschalen oder Parkplatzmiete vor den Ladesäulen abgerechnet. Dies ist meist sowohl für den Betreiber einer Ladeeinrichtung wie auch für den Kunden unerwünscht. Geeichte Messvorrichtungen zur Bestimmung einer übertragenen Energiemenge für solche Gleichstromanwendungen sind nicht bekannt.
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Um die an das Fahrzeug übertragene Energie zu bestimmen, ist es erforderlich, sowohl Spannung als auch Strom während des Ladevorgangs ausgangsseitig an der Ladeeinrichtung zu bestimmen und auszuwerten, um daraus die an das Fahrzeug übertragene Energie zu ermitteln. Da die Fahrzeuge verschiedene Ladecharakteristika aufweisen und beispielsweise abhängig von einem aktuellen Ladestand prinzipiell beliebige Spannungen und Ströme abrufen können, hängen Ladestrom und Ladespannung somit nicht nur vom Fahrzeug als solchem ab, sondern können sich während des Ladevorgangs fortlaufend ändern. Ladestrom und Ladespannung müssen daher während des Ladevorgangs kontinuierlich von einer Messeinrichtung überwacht werden.
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Werte für den Ladestrom und die Ladespannung werden von der Messeinrichtung an eine Auswerteeinheit übertragen, um daraus die an das Fahrzeug übertragene Energie zu bestimmen. Dabei ist es wichtig, dass eine zuverlässige Funktion der Auswerteeinheit gewährleistet ist, um einen Ausfall der Ladeeinrichtung zu verhindern. Die Bestimmung der an das Fahrzeug übertragenen Energie ist ein essentieller Bestandteil der Ladeeinrichtung. So ist insbesondere ein Schutz vor Umwelteinflüssen zu gewährleisten, da die Ladeeinrichtungen vielfach freistehend aufgestellt sind.
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Dabei soll außerdem eine kostengünstige Implementierung erfolgen, um Elektrofahrzeuge und ihre Infrastruktur für einen Massenbetrieb verfügbar zu machen.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
US 2015/155724 A1 ein tragbares Ladegerät bekannt, umfassend einen Luftauslasskanal, der an einem oberen Ende des Kühlkörpers innerhalb einer Decke eines Gehäuses des tragbaren Ladegeräts angeordnet ist, um eine erhitzte Luft innerhalb des tragbaren Ladegeräts aufzunehmen und zu kanalisieren, eine Wärmesenke an der Rückwand des Gehäuses einschließlich Rippen, die mit dem Luftauslasskanal korrespondieren, um erwärmte Luft aufzunehmen, ein Lufteinlassgitter in dem Gehäuse, das nach unten gerichtet ist, wenn das tragbare Ladegerät in einer aufrechten Position angeordnet ist, um Luft von einer Außenseite des tragbaren Ladegerätes zu empfangen, eine Luftansaugleitung, die mit dem Lufteinlassgitter gekoppelt ist, um die Luft zu einem Inneren des tragbaren Ladegeräts zu leiten, einen Einlassventilator, der mit dem Lufteinlasskanal gekoppelt ist, um die Luft aufzunehmen, einen Luftauslass am oberen Ende des Kühlkörpers und an dem gegenüberliegenden Ende zum Einlassventilator.
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Aus der
US 2010/076825 A1 ist eine Lade-/Entlade-Steuervorrichtung bekannt, umfassend: eine Lade-/Entlade-Belohnungsinformations-Empfangseinheit zum Empfangen von Lade-/Entlade-Belohnungsinformationen, die eine Belohnung darstellen, die einer Lade-/Entladeaktion eines Kunden gegeben wird, und einer Beschränkung beim Durchführen eines Ladens/Entladens von einem zentralen Lademanagementserver; eine Berechnungseinheit zum Erzeugen eines Lade-/Entladeplans, der eine Gesamtladungsmenge in einer Zeitzone und eine geschätzte Nutzungsstartzeit eines Elektrofahrzeugs umfasst, so dass eine Belohnung maximiert wird, basierend auf der Lade-/Entlade-Belohnungsinformation; eine Lade-/Entladeanweisungs-Sendeeinheit zum Anweisen des Elektrofahrzeugs, ein Laden/Entladen gemäß dem Lade-/Entladeplan zu beginnen oder zu beenden; eine Lade-/Entladegrößen-Überwachungseinheit zum Überwachen des Ladens/Entladens; und eine Lade-/Entladeergebnis-Sendeeinheit zum Übertragen von Ergebnissen des überwachten Ladens/Entladens, einschließlich des Inhalts des geführten Ladens/Entladens und individuellen Identifikationsinformation zum sich selbst Identifizieren, an einen zentralen Gebührenverwaltungsserver.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Auswerteeinheit für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom sowie eine Ladeeinrichtung mit einer solchen Auswerteeinheit, jeweils der oben genannten Art, anzugeben, die eine einfache und zuverlässige Bestimmung einer über die Verbindungseinrichtung übertragenen Energie ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit eine Auswerteeinheit für eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom angegeben, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug aufweist, wobei die Auswerteeinheit ausgeführt ist, von einer Messeinrichtung der Ladeeinrichtung Werte für einen Ladestrom und eine Ladespannung an der Verbindungseinrichtung zu empfangen, die Auswerteeinheit weiter ausgeführt ist, aus den Werten für den Ladestrom und die Ladespannung eine über die Verbindungseinrichtung an das zu ladende Fahrzeug übertragene Energiemenge zu bestimmen, die Auswerteeinheit in einem abgedichteten Gehäuse angeordnet ist, und das Gehäuse eine Druckausgleichsvorrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß ist außerdem eine Ladeeinrichtung zum Laden eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit Gleichstrom angegeben, wobei die Ladeeinrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug, eine Messeinrichtung zum Messen eines Ladestroms durch die Verbindungseinrichtung und einer Ladespannung an der Verbindungseinrichtung sowie eine obige Auswerteeinheit aufweist, und die Auswerteeinheit von der Messeinrichtung Werte für einen Ladestrom und eine Ladespannung an der Verbindungseinrichtung empfängt.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die Zuverlässigkeit der Auswerteeinheit und damit der Ladeeinrichtung insgesamt dadurch zu verbessern, dass die Auswerteeinheit durch die Druckausgleichsvorrichtung eine geringe Belastung durch Umwelteinflüsse erfährt. So ist das Gehäuse der Auswerteeinheit abgedichtet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Dadurch wird die elektrische Funktion der Auswerteeinheit sichergestellt. In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass die Abdichtung durch Temperaturschwankungen großen Belastungen ausgesetzt sein kann, was zu einem frühzeitigen Verschleiß der Abdichtung führen kann. Dadurch kann trotz der Abdichtung Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen und zu einem Ausfall der Auswerteeinheit führen. Dies liegt insbesondere an temperaturbedingten Druckänderungen in dem Gehäuse gegenüber der Umgebung. In dem Gehäuse können so große Drücke auftreten, dass die Dichtwirkung der Abdichtung nachlassen und Kondenswasser in das Gehäuse eintreten und sich darin sammeln kann. Dieses Problem wird durch die Druckausgleichsvorrichtung gelöst. Druckunterschiede zwischen einem Innenraum des Gehäuses und der Umgebung können somit ausgeglichen werden, wodurch die Belastung der Abdichtung reduziert wird. Somit kann ein vorzeitiger Verschleiß der Abdichtung verhindert werden. Dabei ist die Druckausgleichsvorrichtung selber so ausgeführt, dass sie kein Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse ermöglicht. Die Druckausgleichsvorrichtung ist vorzugsweise als Druckausgleichsventil ausgeführt.
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Die Ladeeinrichtung ist beispielsweise eine Ladesäule zum Laden des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann dabei ausschließlich einen elektrischen Antrieb aufweisen, oder als sogenanntes Hybridfahrzeug einen zusätzlichen Antrieb aufweisen. Die Ladeeinrichtung umfasst typischerweise zwei Stromleiter zur Übertragung des Gleichstroms. In einem Stromleiter ist der Shunt angeordnet, so dass der Ladestrom dadurch fließt, und die Ladespannung liegt zwischen den beiden Leitern an.
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Die Messeinrichtung umfasst eine Strommesseinrichtung und eine Spannungsmesseinrichtung, so dass darauf basierend eine über die Verbindungseinrichtung übertragene Energiemenge einfach bestimmt werden kann. Durch die Anbringung an bzw. in der Verbindungseinrichtung wird sichergestellt, dass eine an das jeweilige Fahrzeug abgegebene Energiemenge korrekt bestimmt werden kann.
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Die Messeinrichtung kann für den Betrieb der Strommesseinrichtung wie auch der Spannungsmesseinrichtung eine Energieversorgungseinrichtung umfassen. Die Energieversorgungseinrichtung stellt dazu typischerweise ausgangsseitig einen konstanten Gleichspannungspegel zur Verfügung. Eingangsseitig kann die Energieversorgungseinrichtung von den Stromleitern oder einem externen Netzteil gespeist werden.
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Die Messeinrichtung kann eine Datenschnittstelle aufweisen, über die bei der Strom- und Spannungsmessung ermittelte Werte übertragen werden können. Die Datenschnittstelle kann beispielsweise zur Verbindung mit einem CAN-Bus ausgeführt sein. Aus den von der Messeinrichtung gelieferten Werten für Strom und Spannung kann eine beim Laden an das Fahrzeug über die Verbindungseinrichtung übertragene Energiemenge ermittelt werden.
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Die Strommesseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Shunt als Messwiderstand, der einen sehr kleinen Widerstandswert von typischerweise weniger als einem Ohm aufweist. Der Shunt wird in dem ersten Stromleiter eingebracht. Eine genaue Kenntnis des Widerstandswerts des Shunts ermöglicht eine exakte Bestimmung eines Stroms durch den Shunt. Der Ladestrom kann bestimmt werden, indem die Spannung über dem Shunt gemessen wird, wobei die Spannung prinzipiell proportional zu dem Ladestrom ist. Beispielsweise können Ströme in einem Bereich von +/-500 A mit einem Fehler von 0,4% über den Shunt sehr genau bestimmt werden. Durch die Strommessung mit dem Shunt ist die Messung gut gegen externe elektromagnetische Felder geschützt. Die Strommessung mit dem Shunt bietet damit Vorteile gegenüber Messungen von Magnetfeldern mit Hall-Sensoren in z.B. LEM-Wandlern. Diese sind meist groß und müssen den Stromleiter umgreifen. Die Messeinrichtung kann somit ohne bewegliche Teile bereitgestellt werden, wodurch sie vor Verschleiß geschützt ist.
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Die Auswerteeinheit ist mit der Messeinrichtung verbunden, um Werte für den Ladestrom und die Ladespannung zu empfangen. Basierend auf den Werten der mit der Messeinrichtung gemessenen Ströme und Spannungen wird in der Auswerteeinheit eine übertragene Energiemenge ermittelt. Die Auswerteeinheit kann die übertragene Energiemenge zu Abrechnungszwecken bestimmen. Zusätzlich kann die übertragene Energiemenge beispielsweise über eine Anzeigevorrichtung angezeigt oder auf andere Weise an der Ladeeinrichtung ausgegeben werden. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise zur Schraubbefestigung an der Ladeeinrichtung ausgeführt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das abgedichtete Gehäuse als zweiteiliges Gehäuse ausgeführt, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen eine Dichteinrichtung positioniert ist. Ein solches Gehäuse ist einfach herzustellen, indem lediglich die beiden Gehäuseteile miteinander verbunden werden. Dabei kann die Dichteinrichtung als separates Bauteil ausgeführt sein. Alternativ ist die Dichteinrichtung mit einem der beiden Gehäuseteile verbunden, um die Handhabung zu erleichtern. Vorzugsweise sind die beiden Gehäuseteile miteinander verschraubt, um eine besonders zuverlässige Abdichtung zu bewirken.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit eine Anzeigevorrichtung auf, und das abgedichtete Gehäuse weist einen transparenten Gehäusebereich im Bereich der Anzeigevorrichtung auf. Somit kann eine geschützte Anzeige innerhalb des Gehäuses der Auswerteeinheit bereitgestellt werden. Der transparente Gehäusebereich kann beispielsweise aus einem Glasmaterial oder einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Zusätzlich können Leuchtdioden (LEDs) angeordnet sein, über welche die Messeinrichtung kalibriert und/oder geeicht werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eines der beiden Gehäuseteile als transparentes Gehäuseteil zur Bildung des transparenten Gehäusebereichs ausgeführt. Das transparente Gehäuseteil ermöglicht also ein Betrachten der Anzeigevorrichtung. Das transparente Gehäuseteil kann homogen aus einem einzigen Material hergestellt werden, was einen einfachen Herstellungsprozess ermöglicht. Das transparente Gehäuseteil kann beispielsweise aus einem Glasmaterial oder einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Ein geeigneter Kunststoff weist eine geringe Masse und üblicherweise eine hohe Festigkeit auf. Abhängig von der Wahl des Kunststoffmaterials kann die Abdichtung durch das Kunststoffmaterial selber erfolgen. In diesem Fall kann auf eine separate Dichtung verzichtet werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit zur Verbindung mit einem Datenbus der Ladeeinrichtung ausgeführt, und das Gehäuse weist eine abgedichtete Datenschnittstelle bzw. einen abgedichteten Durchlass für den Datenbus auf. Ein Eindringen von Feuchtigkeit über die Datenschnittstelle bzw. den dazugehörigen Durchlass kann somit verhindert werden. Der Durchlass dient zur Durchführung eines entsprechenden Kabels des Datenbusses.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit zur Verbindung mit einer Spannungsversorgung und/oder einer Kommunikationseinrichtung der Ladeeinrichtung ausgeführt, und das Gehäuse weist eine abgedichtete Versorgungs- und/oder Kommunikationsschnittstelle bzw. einen abgedichteten Durchlass für eine Versorgungs- und/oder Kommunikationsleitung auf. Ein Eindringen von Feuchtigkeit über die Versorgungs- und/oder Kommunikationsschnittstelle bzw. den dazugehörigen Durchlass kann somit verhindert werden. Der Durchlass dient zur Durchführung eines entsprechenden Kabels der Versorgungs- und/oder Kommunikationsschnittstelle.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Messeinrichtung ein umschließendes Gehäuse auf. Somit kann auch die Messeinrichtung selber gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit geschützt sein. Prinzipiell gelten für das Gehäuse der Messeinrichtung dieselben Ausführungen wie für das Gehäuse der Auswerteeinheit.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Messeinrichtung und die Auswerteeinheit über einen Datenbus miteinander verbunden. Der Datenbus ist vorzugsweise als CAN-Bus ausgeführt. Der Datenbus ermöglicht eine Kommunikation verschiedener Komponenten der Ladeeinrichtung miteinander. Durch die Kommunikation über den Datenbus kann auf eine individuelle Kommunikationsverbindung zwischen der Messeinrichtung und der Auswerteeinheit verzichtet werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Verbindungseinrichtung zum kabellosen Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug ausgeführt. Dies ist sehr komfortabel für die Handhabung, da das Fahrzeug nicht mechanisch mit der Ladeeinrichtung verbunden werden muss, so dass auch kurze Stillstände, beispielsweise an einer roten Ampel, zum Laden des Fahrzeugs verwendet werden können. Allerdings können Energieverluste bei der Übertragung der Energie von der Verbindungseinrichtung zu dem elektrischen Fahrzeug auftreten.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die elektrische Verbindungseinrichtung ein Ladekabel zum Verbinden mit dem elektrischen Fahrzeug. Das Ladekabel ermöglicht eine effiziente Übertragung auch von großen Energiemengen, d.h. eine Verwendung von großen Ladeströmen und/oder großen Ladespannungen. Standardisierte Ladestecker zur Verbindung der Ladekabel mit den Fahrzeugen sind als solche bekannt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Schnellladesäule zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
- 2: eine Darstellung einer Messeinrichtung zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb zusammen mit einer Auswerteeinheit gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform in einer Draufsicht,
- 3: eine funktionale Darstellung eines Innenbereichs der Messeinrichtung aus 2 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform, und
- 4: eine Detailansicht der Auswerteeinheit aus 2 in einer Draufsicht.
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Die 1 bis 4 betreffen eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 10 zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. Die Ladeeinrichtung 10 ist hier als Ladesäule 10 ausgeführt.
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Die Ladeeinrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 11 und eine Verbindungseinrichtung 12 zum Verbinden mit einer Batterie eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb. Die Verbindungseinrichtung 12 umfasst ein Ladekabel 14, das in diesem Ausführungsbeispiel an seinem freien Ende mit einem Ladestecker 16 nach dem Standard Combined Charging System (CCS) Combo Typ 2 ausgeführt ist. Der Ladestecker 16 ist bei Nichtbenutzung in einem Halter 18 der Ladesäule 10 gehalten. Bei Benutzung wird das Ladekabel 14 mit dem Ladestecker 16 elektrisch mit dem zu ladenden Fahrzeug verbunden.
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Die Ladesäule 10 umfasst weiterhin eine in 2 dargestellte Messeinrichtung 20 zur Messung eines Ladestroms und einer Ladespannung an dem Ladekabel 14. In 2 sind zwei Stromleiter 22, 24 dargestellt, die mit dem Ladekabel 14 auf nicht dargestellte Weise verbunden sind.
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Die Messeinrichtung 20 weist weiter ein umschließendes Gehäuse 28 auf. Das Gehäuse 28 ist vorliegend aus einem nicht elektrisch leitenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, ausgeführt.
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Die Messeinrichtung 20 weist eine Datenschnittstelle 30 auf, über die bei der Strom- und Spannungsmessung ermittelte Werte übertragen werden. Die Datenschnittstelle 30 ist zur Verbindung mit einem Datenbus 32 ausgeführt. Der Datenbus 32 ist hier als CAN-Bus 32 ausgeführt.
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In dem Gehäuse 28 der Messeinrichtung 20 sind eine Strommesseinrichtung 34, eine Spannungsmesseinrichtung 36 und eine hier nicht dargestellte Energieversorgungseinrichtung aufgenommen. Die Spannungsmesseinrichtung 36 dient zum Messen einer Ladespannung zwischen den Stromleitern 22, 24. Die Energieversorgungseinrichtung versorgt die Strommesseinrichtung 34 wie auch die Spannungsmesseinrichtung 36. Die Energieversorgungseinrichtung stellt dazu typischerweise ausgangsseitig einen konstanten Gleichspannungspegel zur Verfügung. Eingangsseitig wird die Energieversorgungseinrichtung von den Stromleitern 22, 24 oder von einem externen Netzteil gespeist.
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Die Strommesseinrichtung 34 umfasst im Detail einen Shunt 38 und einen Spannungsmesser 40 zum Messen einer Spannung an dem Shunt 38. Der Shunt 38 ist in einen ersten Stromleiter 22 eingebracht, so dass der Ladestrom der Verbindungseinrichtung 12 durch den Shunt 38 fließt. Der Shunt 38 dient in der Strommesseinrichtung 34 als Messwiderstand, der einen sehr kleinen Widerstandswert von typischerweise weniger als einem Ohm aufweist. Basierend auf dem Widerstandswert des Shunts 38 und der über dem Shunt 38 mit dem Spannungsmesser 40 gemessen Spannung kann in der Strommesseinrichtung 34 der Ladestrom durch den ersten Stromleiter 22 exakt bestimmt werden. Die Spannung an dem Shunt 38 ist dabei prinzipiell proportional zu dem Ladestrom.
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An dem Shunt 38 sind Kontaktelemente 42 zur Verbindung des Shunts 38 mit dem ersten Stromleiter 22 ausgebildet. Die Kontaktelemente 42 sind hier als Metallstreifen mit Durchgangslöchern 44 ausgeführt und aus dem Gehäuse 28 geführt, wie in 2 dargestellt ist. Die Verbindung der Kontaktelemente 42 mit dem ersten Stromleiter 22 erfolgt jeweils mit einer Schraubverbindung 48. Dazu wird eine Schraube 50 durch die jeweiligen Durchgangslöcher 44 der Kontaktelemente 42 geführt und mit dem ersten Stromleiter 22 verschraubt. Dazu sind in dem ersten Stromleiter 22 Durchgangsöffnungen ausgebildet, die in den Figuren nicht dargestellt sind, durch welche die Schrauben 50 geführt und mit einer ebenfalls nicht dargestellten Mutter gesichert sind.
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Die Messeinrichtung 20 umfasst ebenfalls ein elektrisch leitendes Verbindungselement 46 zur elektrischen Verbindung der Spannungsmesseinrichtung 36 mit einem zweiten Stromleiter 24, wie in den 2 und 3 dargestellt ist. Das Verbindungselement 46 ist als metallisches Blechelement 46 ausgeführt und ebenfalls mit einer Schraubverbindung 48 mit dem zweiten Stromleiter 24 verbunden.
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Die Ladeeinrichtung 10 weist außerdem eine Auswerteeinheit 58 auf, die in 4 einzeln dargestellt ist. Die Auswerteeinheit 58 umfasst ein Gehäuse 62, in dem eine Funktionselektronik und eine Anzeigevorrichtung 60 angeordnet sind. Das Gehäuse 62 ist als abgedichtetes Gehäuse 62 ausgeführt und weist eine Druckausgleichsvorrichtung 64 auf. Die Druckausgleichsvorrichtung 64 ist als Druckausgleichsventil ausgeführt.
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Das abgedichtete Gehäuse 62 ist als zweiteiliges Gehäuse 62 ausgeführt, wobei in 4 lediglich ein oberes Gehäuseteil 66 sichtbar ist. Das obere Gehäuseteil 66 ist als transparentes Gehäuseteil 66 ausgeführt, hinter dem die Anzeigevorrichtung 60 positioniert ist. Das obere Gehäuseteil 66 ist aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt. Ein darunter angeordnetes unteres Gehäuseteil ist aus einem nicht transparenten Kunststoffmaterial hergestellt. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 66 ist eine nicht dargestellte Dichteinrichtung positioniert. Das obere Gehäuseteil 66 und das untere Gehäuseteil sind mit Verbindungsschrauben 72 miteinander verbunden.
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Die Auswerteeinheit 58 ist mit der Messeinrichtung 20 über den Datenbus 32 verbunden, um gemessene Werte des Ladestroms und der Ladespannung zu empfangen. Dazu ist in dem Gehäuse 62 eine abgedichtete Datenschnittstelle 68 zur Verbindung mit dem Datenbus 32 ausgebildet. Die Auswerteeinheit 58 ermittelt basierend auf den Werten des Ladestroms und der Ladespannung eine über die Verbindungseinrichtung 12 übertragene Energiemenge. Die übertragene Energiemenge wird über die Anzeigevorrichtung 60 angezeigt.
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Zusätzlich ist die Auswerteeinheit 58 mit einer abgedichteten Versorgungs- und Kommunikationsschnittstelle 70 zur Verbindung mit einer Spannungsversorgung und einer Kommunikationseinrichtung der Ladeeinrichtung 10 ausgeführt. Die übertragene Energiemenge wird außerdem über die Versorgungs- und Kommunikationsschnittstelle 70 zur Abrechnung ausgegeben und z.B. an einen Server übertragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015155724 A1 [0009]
- US 2010076825 A1 [0010]
