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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen einer Ladestation für Elektrofahrzeuge, insbesondere zum Testen zur Inbetriebnahme und zum Testen zu Servicezwecken.
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Im Rahmen der anlaufenden Mobilitätswende steht die Energieversorgung von Kraftfahrzeugen vor einer disruptiven Entwicklung. Eine immens wachsende Nachfrage nach Möglichkeiten zum Laden von Elektrofahrzeugen erzeugt die Notwendigkeit, mehr und mehr Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu errichten.
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Um die errichteten Ladestationen betreiben zu können, ist es notwendig, dass diese eine Inbetriebnahme-Prozedur durchlaufen. Bei der Inbetriebnahme-Prozedur wird die Ladesäule getestet und das Laden eines Elektrofahrzeugs wird simuliert, wobei die überprüft wird, ob die Ladestation in der Lage ist, die angeforderte Leistung stabil zu liefern und ob in die Ladestation integrierte Sicherheitsfunktionen zuverlässig ihre Wirkung entfalten.
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Um die Inbetriebnahme-Prozedur und spätere Serviceeinsätze an der Ladesäule für den zuständigen Techniker einfach und komfortabel zu gestalten, benötigt dieser eine Vorrichtung, mit der weitgehend automatisierte Tests der Ladesäule möglich sind und welche ein hohes Maß an Mobilität bietet. Einem hohen Maß an Mobilität steht oft entgegen, dass eine entsprechende Vorrichtung geeignet sein muss, die zu überprüfende Ladestation an ihre Grenzen bezüglich der Leistungsabgabe zu bringen. Hohe Leistungsabgaben der Ladestation sind dabei üblicherweise mit einem hohen Gewicht der Vorrichtung verbunden und reduzieren so deren Mobilität.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Testen einer Ladestation für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, welche bezüglich Mobilität und Leistungsfähigkeit auf unterschiedliche Anforderungen anpassbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Testen einer Ladestation für Elektrofahrzeuge, wobei die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Anschluss der Vorrichtung an die Ladestation, ein Kommunikationssystem, eine mit dem Kommunikationssystem verbundene Steuereinheit, und einen DC-Bus aufweist, wobei die Schnittstelle mit dem Kommunikationssystem verbunden ist, wobei die Vorrichtung ein erstes Lastmodul und ein zweites Lastmodul aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastmodul einen zweiten Kommunikationsanschluss des ersten Lastmoduls und einen zweiten DC-Anschluss des ersten Lastmoduls aufweist und das zweite Lastmodul einen ersten Kommunikationsanschluss des zweiten Lastmoduls und einen ersten DC-Anschluss des zweiten Lastmoduls aufweist, wobei dass das erste Lastmodul und das zweite Lastmodul zum Anschließen an das Kommunikationssystem mit dem zweiten Kommunikationsanschluss des ersten Lastmoduls und dem ersten Kommunikationsanschluss des zweiten Lastmoduls sowie zum parallelen Anschließen an den DC-Bus mit dem zweiten DC-Anschluss des ersten Lastmoduls und dem ersten DC-Anschluss des zweiten Lastmoduls verbindbar und/oder ineinandersteckbar sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung der maximalen Leistungsabgabe der zu testenden Ladestation durch Zusammenschalten von mehr oder weniger Lastmodulen anzupassen. Durch die Anpassung der Anzahl der Lastmodule ist es möglich, das Gewicht der Vorrichtung stets auf das notwendige Minimum zu reduzieren. Ineinandersteckbar bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass das erste Lastmodul und das zweite Lastmodul ohne Werkzeug auch von Nicht-Elektrofachkräften mit proprietären Steckern und Steckdosen zusammengesteckt werden können. Verbindbar bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass das erste Lastmodul und das zweite Lastmodul ohne Werkzeug auch von Nicht-Elektrofachkräften, beispielsweise mit Kabeln, elektrisch kontaktiert werden können. Die Lastmodule sind zur Aufnahme von elektrischer Leistung ausgelegt. Denkbar ist, dass das erste Lastmodul zur Aufnahme einer ersten elektrischen Leistung ausgelegt ist und dass das zweite Lastmodul zur Aufnahme einer zweiten elektrischen Leistung ausgelegt ist. Denkbar ist, dass die erste elektrische Leistung und/oder die zweite elektrische Leistung mehrere Kilowatt betragen, insbesondere ist denkbar, dass die elektrischen Leistungen circa 5 Kilowatt betragen. Denkbar ist, dass die Schnittstelle eine modulare EVSE-Schnittstelle ist. EVSE steht dabei für „Electric Vehicle Supply Equipment“. Denkbar dazu ist, dass die Schnittstelle eine CCS-Typ-1-Kupplung und/oder eine CCS-Typ-2-Kupplung und/oder eine CHAdeMO-Kupplung und/oder eine Tesla-Supercharger-Kupplung und/oder einen Ladestecker nach GB-T und/oder einen Ladestecker nach CHAdeMO/GB-T unified aufweist. Das Kommunikationssystem dient der Steuerung der Vorrichtung durch die Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu über das Kommunikationssystem mit den Lastmodulen und mit der Schnittstelle verbunden. Denkbar ist, dass die ersten Kommunikationsanschlüsse und/oder die ersten DC-Anschlüsse als Stecker ausgeführt sind. Denkbar ist ferner, dass die zweiten Kommunikationsanschlüsse und/oder die zweiten DC-Anschlüsse als Steckdosen ausgeführt sind. Denkbar ist ferner, dass das zweite Lastmodul mit einer Clickverbindung mit dem ersten Lastmodul verbindbar ist. Denkbar ist aber auch, dass das zweite Lastmodul an das erste Lastmodul anschraubbar ist. Das Kommunikationssystem kann ein CAN-Bus oder ein anderes gängiges Bussystem bzw. Ethernet sein. Denkbar wären beispielsweise RSU 85, isoSPI oder Profibus. Denkbar ist, dass die Vorrichtung zum Simulieren eines zu landenden Elektrofahrzeugs konfiguriert ist. Damit kann die Vorrichtung die Ladestation in den Betriebszustand „Laden“ versetzen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Lastmodul einen zweiten Kommunikationsanschluss des zweiten Lastmoduls und einen zweiten DC-Anschluss des zweiten Lastmoduls aufweist, wobei der zweiten Kommunikationsanschluss des zweiten Lastmoduls zum Anschließen eines weiteren Lastmoduls an das Kommunikationssystem mit einem ersten Kommunikationsanschluss des weiteren Lastmoduls vorgesehen ist und der zweiten DC-Anschluss des zweiten Lastmoduls zum parallelen Anschließen des weiteren Lastmoduls an den DC-Bus mit einem ersten DC-Anschluss des weiteren Lastmoduls vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine Erweiterbarkeit über das erste Lastmodul und das zweite Lastmodul hinaus. Denkbar ist, dass die Vorrichtung eine Vielzahl von Lastmodulen aufweist. So ist beispielsweise denkbar, dass zum Testen einer 50 kW-Ladestation 10 Lastmodule a 5 kW Leistungsaufnahme zusammengeschaltet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lastmodule jeweils eine Kühlung aufweisen und/oder dass die Lastmodule eine gemeinsame Kühlung (7) aufweisen, wobei die Kühlung vorzugsweise eine Luftkühlung aufweist. Dies ermöglicht, die Kühlung entsprechend der möglichen Leistungsaufnahme der Vorrichtung abzustimmen. Werden weniger Lastmodule in der Vorrichtung betrieben, so ist auch weniger Kühlung nötig. Damit wird das Gewicht der Vorrichtung weiterhin auf das nötige Minimum reduziert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lastmodule jeweils einen DC/DC-Steller, jeweils einen elektrischen Energiespeicher und/oder jeweils eine resistive Last aufweisen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, eine gute und genaue Simulation des Aufladens eines Elektrofahrzeugs. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise Doppelschicht- oder Superkondensatoren und/oder Akkumulatoren aufweisen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Auslöseeinheit zum Auslösen von Sicherheitsfunktionen der Ladestation aufweist, wobei die Auslöseeinheit vorzugsweise in der Schnittstelle integriert ist. Dies ermöglicht es, bei der Inbetriebnahme und dem Service sicherzustellen, dass ein sicherer Betrieb der Ladestation möglich ist. Denkbar ist beispielsweise, dass Kurzschluss- und/oder Fehlerströme simuliert werden. Denkbar ist ferner, dass die Sicherheitsfunktionen insbesondere die Auslösung eines Isolationswächters und/oder die Erkennung eines CP- und/oder PP-Abrisses und/oder die Erkennung einer Verpolung von DC+ und DC-Leitungen und/oder die Messung des Widerstandes der PE-Leitung gegen Erde und/oder Messungen bezüglich der Qualität der durch die Ladestation dem Elektrofahrzeug zur Verfügung gestellten Spannung und Stromes umfassen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Steuerrechner aufweist, wobei der Steuerrechner mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei der Steuerrechner dazu konfiguriert ist, Messwerte und Diagnoseergebnisse anzuzeigen und/oder die Vorrichtung zu steuern und/oder zu konfigurieren. Dies ermöglicht die direkte Kontrolle der Tests der Ladestation durch einen Benutzer, also beispielsweise einen testenden Techniker. Denkbar ist, dass der Steuerrechner die Inbetriebnahme und den Serviceeinsatz dokumentiert. Insbesondere ist denkbar, dass der Steuerrechner die Abgabe von elektrischer Energie durch die Ladestation und das Verhalten der Ladestation bei simulierten Fehlfunktionen, beispielsweise bei simulierten Kurzschlüssen und/oder simulierten Fehlerströmen dokumentiert.
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Gemäß einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine weitere Schnittstelle aufweist, wobei die weitere Schnittstelle zum Anschließen eines Steuerrechners an die Steuereinheit konfiguriert ist. Dies ermöglicht die Verwendung eines externen Rechners, beispielsweise eines Laptops oder eine Tablet-Computers als Steuerrechner. Denkbar ist, dass die weitere Schnittstelle ein Ethernet-Anschluss oder ein USB-Anschluss ist. Denkbar ist aber auch, dass die weitere Schnittstelle eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation ist. Dazu ist beispielsweise denkbar, dass die weitere Schnittstelle ein WLAN-Modul und/oder ein Bluetooth-Modul aufweist.
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Gemäß einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung als Mobilgerät ausgeführt ist. Dies ermöglicht eine hervorragende Mobilität der Vorrichtung. Denkbar ist, dass die Vorrichtung einen oder mehrere Tragegriffe aufweist. Weiterhin ist denkbar, dass die Vorrichtung kofferförmig gestaltet ist. Denkbar ist auch, dass die Vorrichtung Rollen zum leichten Schieben oder Ziehen der Vorrichtung aufweist.
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Gemäß einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Lastmodul und/oder das weitere Lastmodul als Mobilgeräte ausgeführt sind. Dies ermöglicht einen bequemen Transport des zweiten Lastmoduls und/oder des weiteren Lastmoduls als einzelne Teile. Denkbar ist, dass das zweite Lastmodul und/oder das weitere Lastmodul jeweils einen oder mehrere Tragegriffe aufweisen. Weiterhin ist denkbar, dass das zweite Lastmodul und/oder das weitere Lastmodul jeweils kofferförmig gestaltet sind. Denkbar ist auch, dass die das zweite Lastmodul und/oder das weitere Lastmodul jeweils Rollen zum leichten Schieben oder Ziehen des zweiten Lastmoduls und/oder des weiteren Lastmoduls aufweisen.
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Gemäß einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung in ein stoßfestes Gehäuse integriert ist. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung gefahrlos zu transportieren. Denkbar ist, dass das Gehäuse derart gestaltet ist, dass die Vorrichtung als Fluggepäck aufgegeben werden kann. Vorzugsweise erfüllt die Vorrichtung die Anforderungen der DIN EN 60068-2, insbesondere die Anforderungen der DIN EN 60068-2-27 und/oder die Anforderungen der DIN EN 60068-2-64 und/oder die Anforderungen der DIN EN 60068-2-80. Ferner erfüllt die Vorrichtung vorzugsweise die Anforderungen der DIN EN 61373.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Testen einer Ladestation, wobei eine Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche verwendet wird.
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Alle vorstehenden Ausführungen gelten gleichermaßen für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Die Zeichnung illustriert dabei lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränkt.
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1 illustriert schematisch eine Vorrichtung zum Testen einer Ladestation für Elektrofahrzeuge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Testen einer Ladestation 2 für Elektrofahrzeuge (nicht gezeigt) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist die Schnittstelle 3 auf, mit der die Vorrichtung 1 mit der Ladestation 2 zur Inbetriebnahme der Ladestation 2 und zu Servicezwecken verbunden wird. Denkbar ist, dass die Schnittstelle 3 eine Kupplung oder eine Mehrzahl von Kupplungen, wie beispielsweise eine CCS-Typ-1-Kupplung, eine CCS-Typ-2-Kupplung, eine CHAdeMO-Kupplung und/oder eine Tesla-Supercharger-Kupplung, zum Anschluss an die Ladestation 2 aufweist. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kupplung modular gegen eine andere Kupplung austauschbar. In die Schnittstelle 3 integriert ist die Auslöseeinheit 8, welche zum testweisen Auslösen von Sicherheitsfunktionen der Ladestation 2 einen Kurzschluss oder Fehlerströme simulieren kann.
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Die Vorrichtung 1 verfügt weiterhin über einen DC-Bus 6, über welchen das erste Lastmodul 10, das zweite Lastmodul 20 und das weitere Lastmodul 30 der Vorrichtung 1 parallel miteinander elektrisch verbunden sind. Der DC-Bus 6 verläuft dabei teilweise durch die Lastmodule 10, 20, 30. Die elektrische Verbindung des DC-Busses 6 zwischen den Lastmodulen 10, 20, 30 wird durch Ineinanderstecken von ersten DC-Anschlüssen 6' und zweiten DC-Anschlüssen 6" der Lastmodule 10, 20, 30 hergestellt. Die ersten DC-Anschlüsse 6' und die zweiten DC-Anschlüsse 6" sind als Busbar und Busbarclip oder als andere Steckverbindung ausgeführt. Zur Kontrolle der Vorrichtung 1 weist die Vorrichtung 1 ferner die Steuereinheit 5 auf, welche mit dem Kommunikationssystem 4 mit der Schnittstelle 3 und den Lastmodulen 10, 20, 30 verbunden ist. Das Kommunikationssystem 4 verläuft wie der DC-Bus 6 ebenfalls teilweise durch die Lastmodule 10, 20, 30. Die elektrische Verbindung des CAN-Busses 4 zwischen den Lastmodulen 10, 20, 30 wird durch Ineinanderstecken von ersten Kommunikationsanschlüssen 4' und zweiten Kommunikationsanschlüssen 4" der Lastmodule 10, 20, 30 hergestellt. In einer zur dargestellten Ausführungsform alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Lastmodul 20 und das weitere Lastmodul 30 jeweils einen ersten Stecker aufweisen, welcher den ersten Kommunikationsanschluss 4' und den ersten DC-Anschluss 6' des jeweiligen Lastmoduls 20, 30 aufweist. In einer zur dargestellten Ausführungsform weiteren alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Lastmodul 10, das zweite Lastmodul 20 und das weitere Lastmodul 30 jeweils eine zweite Steckdose aufweisen, welche den zweiten Kommunikationsanschluss 4" und den zweiten DC-Anschluss 6" des jeweiligen Lastmoduls 10, 20, 30 aufweist.
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Das zweite Lastmodul 20 und das weitere Lastmodul 30 sind an die Vorrichtung 1 an- und absteckbar ausgebildet, so dass die Vorrichtung 1 leicht an die zu testende Ladestation 2 anpassbar ist. Ist die zu testende Ladestation 2 für die Abgabe nur geringer Leistungen vorgesehen, so werden weniger Lastmodule 10, 20, 30 in die Vorrichtung 1 eingesteckt, was Gewicht spart und somit die Vorrichtung 1 mobiler macht. Ist die zu testende Ladestation 2 für die Abgabe von höheren Leistungen vorgesehen, so werden mehr Lastmodule 10, 20, 30 in die Vorrichtung 1 eingesteckt. Denkbar ist beispielsweise, dass eine Ladestation 2, welche zur Abgabe von 50 kW vorgesehen ist, mit einer Vorrichtung mit insgesamt zehn Lastmodulen zur Inbetriebnahme und zu Servicezwecken geprüft wird, wobei die zehn Lastmodule jeweils für eine Leistungsaufnahme von 5 kW geeignet sind.
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Die Lastmodule 10, 20, 30 weisen jeweils einen DC/DC-Steller A, einen elektrischen Energiespeicher B und eine resistive Last C auf, womit der Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs an der Ladestation 2 simuliert werden kann. Die DC/DC-Steller A, die elektrischen Energiespeicher B und die resistiven Lasten C sind jeweils mit Schaltern zuschaltbar und trennbar vorgesehen. Um die beim Betrieb der Vorrichtung an den Lastmodulen 10, 20, 30 entstehende Wärme abzuleiten, weisen die Lastmodule 10, 20, 30 jeweils eine Luftkühlung 7 und hier nicht dargestellte Systeme zur thermischen Überwachung und thermischen Steuerung auf.
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Die Vorrichtung 1 ist in das robuste Gehäuse 100 integriert, welches so gestaltet ist, dass die Vorrichtung 1 als Fluggepäck aufgegeben werden kann. Das Gehäuse 100 weist für eine Erhöhung des Komforts die Rollen 101 und den Tragegriff 102 auf. Über die weitere Schnittstelle 5' ist die Steuereinheit 5 mit dem Steuerrechner 9, beispielsweise einem Laptop eines die Vorrichtung 1 bedienenden Technikers, verbunden. Von dem Steuerrechner 9 aus kann die Vorrichtung 1 kontrolliert und erhobene Messdaten protokolliert werden. In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuereinheit 5 so ausgeführt, dass sie keinen zusätzlichen Steuerrechner 9 benötigt, um Tests der Ladesäule durchzuführen und zu protokollieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 60068-2 [0017]
- DIN EN 60068-2-27 [0017]
- DIN EN 60068-2-64 [0017]
- DIN EN 60068-2-80 [0017]
- DIN EN 61373 [0017]
