DE102019121774A1

DE102019121774A1 - Relaisreglung für Ladepunkte

Info

Publication number: DE102019121774A1
Application number: DE102019121774.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Müller-Winterberg; Hermann Obergünner
Original assignee: Innogy SE
Current assignee: CCS Abwicklungs AG
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-02-18
Also published as: US20210046838A1

Abstract

Es wird insbesondere ein Verfahren offenbart, das Verfahren umfassend: Bestimmen eines Ladesteuersignals indikativ für einen maximalen Stromwert mit dem ein Elektrofahrzeug zu laden ist; Bestimmen eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais, die von einem Ladepunkt umfasst sind, wobei das Relaissteuersignal zumindest teilweise basierend auf dem Ladesteuersignal bestimmt wird; Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals an zumindest eins der mindestens zwei Relais; und Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens von dem bestimmten Ladesteuersignal an das Elektrofahrzeug. Ferner wird eine Vorrichtung, ein Ladepunkt und ein System offenbart.

Description

Gebiet
Die Erfindung betrifft Ladepunkte und/oder Ladestationen zum Laden von Elektrofahrzeugen, insbesondere ein Verfahren zur Ansteuerung von Relais eines Ladepunktes und/oder einer Ladestation.
Hintergrund
In der Regel weisen Wechselstrom-Ladestationen bzw. Ladepunkte (nachfolgend mit Ladestation bzw. Ladepunkt abgekürzt), die eine maximale Ladeleistung von bis zu 22 kW abgeben, keine eigenen Wechsel- bzw. Gleichrichter auf. Aufgrund dieser Tatsache ist es nicht möglich, dass Ladestationen bzw. Ladepunkte selbstständig einen elektrischen Strom, welcher zum Laden/Entladen eines Elektrofahrzeugs verwendet werden kann, regeln bzw. steuern können.
Ein Elektrofahrzeug weist hingegen gemäß dem Stand der Technik einen Gleichrichter und eine Speicherbatterie auf. Der Gleichrichter wird von einer Steuereinheit des Elektrofahrzeugs so gesteuert, dass ein elektrischer Ladestrom gesteuert bzw. geregelt wird. Die Steuereinheit des Elektrofahrzeugs ist mittels einer sogenannten Control-Pilot (CP) Leitung mit einer Steuereinheit der Ladestation bzw. des Ladepunkts verbunden. Auf der CP-Leitung kann ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal anliegen. Das PWM-Signal kann ein Tastverhältnis aufweisen, wobei der genaue Wert des Tastverhältnisses einem Stromwert zugeordnet ist (z. B. gemäß IEC-Standard 61851-1:2017 oder SAE J 1772:2017-10-13). Eine Ladestation bzw. ein Ladepunkt kann mittels des Tastverhältnisses so dem Elektrofahrzeug, insbesondere der Steuereinheit des Elektrofahrzeugs, mitteilen, wieviel Strom zum Laden (maximal) zur Verfügung steht. Der Gleichrichter des Elektrofahrzeugs kann dann entsprechend einregeln, dass mit diesem Ladestrom auch die Batterie geladen wird.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Ladestation schließt bzw. öffnet mithilfe eines elektrischen Relais (im Nachfolgenden mit Relais bezeichnet) einen Strompfad, so dass ein Elektrofahrzeug geladen werden kann. Ein derartiges elektrisches Relais weist in der Regel einen maximalen Dauerstrom (nachfolgend auch mit I_R,max bezeichnet) auf. Bei handelsüblichen industriellen Relais liegt der I_R,max bei 50 A. Relais mit einem höheren I_R,max benötigen einen größeren Bauraum und sind deutlich teurer.
Die Standards IEC 61851-1:2017 oder SAE J 1772:2017-10-13 erlauben einen maximalen Ladestrom, welcher bei über 50 A liegt. Mit handelsüblichen industriellen Relais kann somit der maximale Ladestrom nicht erreicht werden, da der gemäß den Standards erlaubte bzw. vorgesehene maximale Ladestrom normalerweise weit über demjenigen eines Relais liegt.
Allgemeine Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen
Dem vorliegenden Gegenstand liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu verringern bzw. zu vermeiden, und insbesondere den maximal erlaubten Ladestrom gemäß den entsprechenden Standards (zum Zeitpunkt der Anmeldung bei etwa 80 A) einfach und kostengünstig zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 9, durch einen Ladepunkt nach dem Anspruch 13 und durch ein System nach dem Anspruch 15 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren beschrieben, z. B. durchgeführt von mindestens einem Ladepunkt, das Verfahren umfassend:

- Bestimmen eines Ladesteuersignals indikativ für einen maximalen Stromwert mit dem ein Elektrofahrzeug zu laden ist;
- Bestimmen eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais, die von einem Ladepunkt umfasst sind, wobei das Relaissteuersignal zumindest teilweise basierend auf dem Ladesteuersignal bestimmt wird;
- Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals an zumindest eins der mindestens zwei Relais; und
- Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens von dem bestimmten Ladesteuersignal an das Elektrofahrzeug.

Dieses Verfahren wird beispielsweise von einer Vorrichtung ausgeführt und/oder gesteuert, z. B. ein Ladepunkt oder eine Ladestation. Beispielsweise wird das Verfahren ausgeführt und/oder gesteuert, indem mindestens ein Prozessor des Ladepunktes oder der Ladestation verwendet wird.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach allen Aspekten ist der Ladepunkt eine Ladesäule.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung beschrieben, welche dazu eingerichtet ist oder entsprechende Mittel umfasst, ein Verfahren nach dem ersten Aspekt durchzuführen und/oder zu steuern. Vorrichtungen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt sind oder umfassen insbesondere eine oder mehrere Vorrichtungen gemäß diesem Aspekt.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird auch eine alternative Vorrichtung beschrieben, umfassend zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher mit Computerprogrammcode, wobei der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode dazu eingerichtet sind, mit dem zumindest einen Prozessor zumindest ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen und/oder zu steuern. Unter einem Prozessor soll zum Beispiel eine Kontrolleinheit, ein Mikroprozessor, eine Mikrokontrolleinheit wie ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Field Programmable Gate Arrays (FPGA) verstanden werden.
Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte Vorrichtung ferner Mittel zum Speichern von Informationen wie einen Programmspeicher und/oder einen Hauptspeicher. Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung ferner jeweils Mittel zum Empfangen und/oder Senden von Informationen über ein Netzwerk wie eine Netzwerkschnittstelle. Zum Beispiel sind beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtungen über ein oder mehrere Netzwerke miteinander verbunden und/oder verbindbar.
Eine beispielhafte Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt umfasst etwa eine Datenverarbeitungsanlage, die softwaremäßig und/oder hardwaremäßig eingerichtet ist, um die jeweiligen Schritte eines beispielhaften Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt ausführen zu können. Beispiele für eine Datenverarbeitungsanlage sind ein Computer, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Thinclient und/oder ein tragbarer Computer (Mobilgerät), wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Wearable, ein persönlicher digitaler Assistent oder ein Smartphone.
Weitere Vorrichtungen können vorgesehen sein, beispielswiese ein Server und/oder beispielsweise ein Teil bzw. eine Komponente einer sogenannten Computer Cloud, welche Datenverarbeitungsressourcen dynamisch für verschiedene Nutzer in einem Kommunikationssystem bereitstellt. Unter einer Computer Cloud wird insbesondere eine Datenverarbeitungs-Infrastruktur gemäß der Definition des „National Institute for Standards and Technology“ (NIST) für den englischen Begriff „Cloud Computing“ verstanden. Ein Beispiel einer Computer Cloud ist eine Microsoft Windows Azure Platform.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird auch ein Computerprogramm beschrieben, das Programmanweisungen umfasst, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft. Ein beispielhaftes Programm gemäß der Erfindung kann in oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, welches eines oder mehrere Programme enthält.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird auch ein computerlesbares Speichermedium beschrieben, welches ein Computerprogramm gemäß dem ersten Aspekt enthält. Ein computerlesbares Speichermedium kann z.B. als magnetisches, elektrisches, elektro-magnetisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium ausgebildet sein. Ein solches computerlesbares Speichermedium ist vorzugsweise gegenständlich (also „berührbar“), zum Beispiel ist es als Datenträgervorrichtung ausgebildet. Eine solche Datenträgervorrichtung ist beispielsweise tragbar oder in einer Vorrichtung fest installiert. Beispiele für eine solche Datenträgervorrichtung sind flüchtige oder nicht-flüchtige Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie z.B. NOR-Flash-Speicher oder mit sequentiellen-Zugriff wie NAND-Flash-Speicher und/oder Speicher mit Nur-Lese-Zugriff (ROM) oder Schreib-Lese-Zugriff. Computerlesbar soll zum Beispiel so verstanden werden, dass das Speichermedium von einem Computer bzw. einer Datenverarbeitungsanlage (aus)gelesen und/oder beschrieben werden kann, beispielsweise von einem Prozessor.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Anordnung an oder in einem Ladepunkt, also beispielsweise eine Vorrichtung nach dem ersten Aspekt, beschrieben, wobei die Vorrichtung umfasst:

- mindestens ein Relais konfiguriert zum Erfassen oder Erhalten eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais des Ladepunkts, wobei die Vorrichtung basierend auf dem Relaissteuersignal das mindestens eine Relais öffnet oder schließt.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird auch ein System beschrieben, umfassend mehrere Vorrichtungen, insbesondere mindestens eine Vorrichtung nach dem ersten Aspekt (z. B. ein Ladepunkt oder eine Ladesäule); und ein Elektrofahrzeug, wobei das Elektrofahrzeug konfiguriert ist zum Erfassen oder Erhalten eines Ladesteuersignals (z. B. ein von einem Verfahren nach dem ersten Aspekt ausgegebene Ladesteuersignal), wobei nach dem Erfassen oder Erhalten des Ladesteuersignals das Elektrofahrzeug den maximalen Stromwert des Ladesteuersignals einregelt.
Der maximale Stromwert des Ladesteuersignals wird z. B. mittels eines von dem Elektrofahrzeug umfassten Gleichrichters eingeregelt. Die Regelung kann dabei beispielsweise von einer Steuer- bzw. Stromeinheit, die ebenfalls von dem Elektrofahrzeug umfasst ist, durchgeführt werden.
Im Folgenden werden beispielhafte Merkmale und beispielhafte Ausgestaltungen nach allen Aspekten detaillierter beschrieben:

Unter einem Ladepunkt wird insbesondere ein Anschlusspunkt verstanden, an dem ein Elektrofahrzeug zum Laden verbunden werden kann. Unter einer Ladestation wird ferner eine Einrichtung (z. B. eine Ladesäule, Ladebox, Ladeeinheit, oder dergleichen) verstanden, die einen oder mehrere Ladepunkte zum Laden von einem oder mehreren Elektrofahrzeugen aufweist. Jeder Ladepunkt weist ferner zwischen einem Erdanschluss, über den elektrische Energie gespeist wird, und dem jeweiligen Ladepunkt eine FI-Schalteinrichtung auf, die im Fehlerstromfall eine Abschaltung der Speisung von elektrischer Energie herbeiführt.

Unter einem Elektrofahrzeug - auch als Fahrzeug bezeichnet - wird im Sinne des vorliegenden Gegenstands insbesondere ein Fahrzeug verstanden, dass mittels eines eigenen Elektroantriebs bewegbar ist. Ein derartiges Elektrofahrzeug ist beispielsweise ein Mofa, Roller, Motorrad, Personenkraftwagen, Transporter, Lastkraftwagen, eScooter, Ducktrain, Boot, Drohne, Hubschrauber, Flugzeug oder dergleichen, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen. Das Elektrofahrzeug umfasst beispielsweise einen oder mehrere Antriebe. Ein derartiger Antrieb ist beispielsweise ein Elektromotor.
Über ein Ladekabel ist ein Ladepunkt mit einem Elekrofahrzeug operativ koppelbar, so dass insbesondere elektrische Energie zum Laden des Elektrofahrzeugs von dem Ladepunkt an eine von dem Elektrofahrzeug umfasste Batterie übertragbar ist. Neben einer derartigen Stromleitung umfasst ein Ladekabel in der Regel eine Datenleitung, über die eine oder mehrere Steuersignal, die das Laden des Elektrofahrzeugs beeinflussen, übertragbar sind.
Der Gegenstand nach allen Aspekten ist mit allen verfügbaren Elektrofahrzeugen kompatibel, da seitens eines Elektrofahrzeugs keinerlei Änderungen erforderlich sind. Das Elektrofahrzeug kann also unverändert gelassen werden. Ein Elektrofahrzeug weist in der Regel eine Steuereinheit und einen Gleichrichter auf, so dass gemäß einem vorgegeben maximalen Ladestrom das Elektrofahrzeug den Bezug der entsprechenden elektrischen Energie einregelt.
Der maximal erlaubte Ladestrom von handelsüblichen industriellen Relais, die an Ladepunkten verbaut sind, liegt bisher unter dem maximal erlaubten Ladestrom, der gemäß den relevanten Standards definiert ist. Häufig kommt ein Relais zum Einsatz, das einen maximalen Ladestrom (Dauerstrom) von 50 A erlaubt. Hingegen erlauben die Standards, die Rahmenbedingungen für das Laden von Elektrofahrzeugen definieren, zum Zeitpunkt der Anmeldung einen maximalen Ladestrom (Dauerstrom) von 80 A. Da die Zeit zum Laden von Elektrofahrzeugen häufig als zu lang empfunden wird, kann durch die Erhöhung des maximalen Ladestroms die benötigte Ladezeit für ein Elektrofahrzeug entschieden verringert werden.
Im Grundsatz sieht der Gegenstand mindestens zwei Relais vor, die parallel zu schalten sind. Die Kombination aus zwei Relais, die zudem zusätzlich getrennt angesteuert (z. B. bedarfsgerecht) werden können, erlaubt es, den maximal möglichen Ladestrom größer als 50 A auszulegen.
Jedes der mindestens zwei Relais, die nach allen Aspekten des Gegenstands zum Einsatz kommen, weisen u.a. eine oder mehrere folgenden Attribute i) bis iii) auf:

i) maximaler Ladestrom (Dauerstrom) von einem Stromwert, der kleiner ist als der gemäß den relevanten Standards definierte Ladestrom, z. B. 50 A;
ii) geeignet zum Einsatz in Wechselrichtern; und
iii) ausgebildet zum Einsatz in Temperaturbereichen, wie sie in der Umgebung von Ladepunkten regelmäßig auftreten.

Der maximale Stromwert mit dem ein Elektrofahrzeug zu laden ist, wird von einem Wert, der im Nachfolgenden auch mit I_L bezeichnet ist, repräsentiert. Das Ladesteuersignal ist indikativ für einen derartigen maximalen Stromwert. Der maximale (Lade-) Stromwert wird beispielsweise bestimmt, indem ein maximal möglicher Dauerstrom der mindestens zwei Relais berücksichtigt wird. Ferner kann eine Einspeisesituation berücksichtigt werden, die beispielsweise vorgibt, mit welchem Dauerstrom ein Laden eines an dem Ladepunkt angeschlossenen Elektrofahrzeugs erfolgen kann. Das Bestimmen (z. B. Berechnen) erfolgt beispielsweise mittels eines Prozessors.
Das Relaissteuersignal repräsentiert beispielsweise, welches Relais der mindestens zwei Relais geöffnet bzw. geschlossen werden soll. Das Relaissteuersignal wird zumindest teilweise basierend auf dem Ladesteuersignal bestimmt. Beispielsweise für den Fall, dass das Ladesteuersignal einen maximalen Ladestrom (Dauerstrom) zum Laden des Elektrofahrzeugs repräsentiert, der unterhalb von dem maximalen Dauerstrom von nur einem der mindestens zwei Relais liegt, ist es ausreichend, wenn nur ein Relais zum Laden eingesetzt wird. Für den Fall, dass das Ladesteuersignal einen maximalen Ladestrom (Dauerstrom) zum Laden des Elektrofahrzeugs repräsentiert, der oberhalb von dem maximalen Dauerstrom von nur einem der mindestens zwei Relais liegt, müssen mindestens zwei der mindestens zwei Relais eingesetzt werden, um den maximalen Ladestrom zu realisieren, um nur ein nicht-limitierendes Beispiel zu nennen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt realisieren die mindestens zwei Relais einen identischen Dauerstromwert.
Bei einem jeweiligen Relais der mindestens zwei Relais handelt es sich um übliche industriell eingesetzte Relais. Insbesondere ist jedes der mindestens zwei Relais baugleich ausgebildet. Es können auch mehr als zwei Relais, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr Relais eingesetzt werden, die dann allesamt parallel geschaltet sind. Es versteht sich, dass für diesen Fall das Relaissteuersignal dann für jedes der eingesetzten Relais derart bestimmt ist, das repräsentiert ist, ob das entsprechende Relais geöffnet oder geschlossen geschaltet werden soll.
Das Ausgeben des Relaissteuersignals und/oder des Ladesteuersignals erfolgt beispielsweise, indem das Relaissteuersignal und/oder das Ladesteuersignal gesendet wird, beispielsweise mittels eines Kommunikationsmoduls, das beispielsweise von einer Steuereinheit von der Vorrichtung, die das Verfahren nach dem ersten Aspekt ausführt und/oder steuert, umfasst ist. Das Veranlassen des Ausgebens des Relaissteuersignals und/oder des Ladesteuersignals erfolgt beispielsweise, indem z. B. seitens des Prozessors ein Kommunikationsmodul getriggert wird, so dass anschließend von diesem das Relaissteuersignal und/oder das Ladesteuersignal gesendet wird.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach dem ersten Aspekt erfolgt ferner das Ausgeben oder das Veranlassen des Ausgebens von dem bestimmten Ladesteuersignal über ein pulsweitenmoduliertes Signal, insbesondere mittels einer Control-Pilot Leitung.
Regelmäßig werden seitens von Ladepunkten (z. B. Ladestationen) pulsweitenmodulierte (PWM) Signale eingesetzt, um einen Ladestrom, mit dem ein gekoppeltes Elektrofahrzeug zu laden ist, zu steuern. Dies erfolgt regelmäßig über eine sogenannte Control-Pilot (CP)-Leitung, die in standardmäßigen Ladekabeln zum Einsatz kommt und eine Kopplung z. B. zwischen einer Steuereinheit des Ladepunkts und einer Steuereinheit des Elektrofahrzeugs ermöglicht.
Eine derartige CP-Leitung darf beispielsweise über eine PWM den zu ladenden Strom freigeben. Die entsprechenden PWM-Signale werden seitens der Steuereinheit des Elektrofahrzeugs empfangen und der repräsentierte Wert des PWM-Signals wird an einen Gleichrichter des Elektrofahrzeugs übermittelt, so dass der gemäß dem PWM-Signal vorgegebene Wert in der Folge einregelt wird.
Eine Besonderheit hierbei ist, dass über eine derartige CP-Leitung also ein Stromwert, z. B. maximal möglicher Ladestrom bzw. Dauerstrom vorgegeben werden kann, so dass sich indirekt hieraus eine Steuer- und/oder Regelbarkeit von einem oder mehreren Relais des Ladepunkts ergibt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt sind die mindestens zwei Relais parallel geschaltet.
Eine Ausführungsform der gegenständlichen Schaltereinheit kann auch weitere parallel geschaltete Relais umfassen. Um den Kern des Gegenstands ausführen zu können, sind jedoch zwei parallel geschaltete Relais hinreichend.
Es können folglich auch mehr als zwei parallel geschaltete Relais mittels des Verfahrens nach dem ersten Aspekt für den Gegenstand benutzt werden. Der maximal mögliche Ladestrom, mit dem ein Elektrofahrzeug geladen werden kann, erhöht sich hierdurch. Für den Fall, dass beispielsweise gemäß zukünftigen Standards vorgesehen ist, den maximal möglichen Ladestrom zu erhöhen, kann der Gegenstand folglich in analoger Weise Anwendung finden.
Um ein Beispiel zu nennen: bis zu 50 A als Dauerstrom bei ist handelsüblichen industriellen Relais möglich. Wenn zwei Relais mit jeweils maximal 50 A Dauerstrom parallel geschaltet werden, können anstatt einem großen und sehr teurem 80 A Relais (um den gemäß Standards maximal möglichen Ladestrom zu realisieren), zwei parallel geschaltete Relais eingesetzt werden. Ladepunkte umfassen bisher regelmäßig nur jeweils ein Relais. Deswegen ist es in einer beispielhaften Ausführungsform nach allen Aspekten vorgesehen, ein weiteres Relais, z. B. auf einer Leiterplatte (z. B. ein Copper Circuit Board oder Printed Circuit Board) an dem Ladepunkt nachzurüsten.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt wird der maximale Stromwert, mit dem das Elektrofahrzeug zu laden ist, basierend auf einem vordefinierten Wert I_R,max bestimmt.
Der vordefinierte Wert ist beispielsweise gemäß einem oder mehreren Standards, nach denen Ladepunkt und/oder Elektrofahrzeug koordiniert werden, bestimmt. Zum Zeitpunkt der Anmeldung des vorliegenden Gegenstand beträgt dieser Wert I_R,max gemäß den IEC 61851-1:2017 oder SAE J 1772:2017-10-13 erlauben einen maximalen Ladestrom, welcher bei 80 A liegt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt ferner:

- Erfassen eines momentanen Ladestrom II, mit dem das Elektrofahrzeug geladen wird, wobei das Relaissteuersignal derart bestimmt ist, dass mindestens zwei Relais geschlossen sind, wenn gilt, dass I_L > I_R,max ist.

Das Erfassen des momentanen Ladestroms I_L erfolgt z. B. mit Mitteln zum Erfassen (z. B. Messen) des momentanen Ladestroms I_L, wie z. B. einer Messeinheit. Die Mittel zum Erfassen des momentanen Ladestroms I_L können diesen beispielsweise an der Stromleitung des Ladekabels erfassen, um nur ein nicht-limitierendes Beispiel zu nennen.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt ist das Relaissteuersignal derart bestimmt, dass erforderliche Schaltvorgänge der mindestens zwei Relais im Wesentlichen über die mindestens zwei Relais gleichverteilt sind.
Es ist hierdurch ermöglicht, die Verteilung der Schaltspiele (entspricht dem Begriff Schaltvorgänge) pro Relais auf die mindestens zwei Relais aufzuteilen. Durch das Gleichverteilen der Schaltspiele auf die mindestens zwei Relais wird beispielsweise die jeweilige Lebensdauer von jedem der mindestens zwei Relais maximiert. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass ein Elektrofahrzeug mit einem Ladestrom bzw. Dauerstrom geladen wird, der unterhalb von 50 A (entspricht dem maximalen Dauerstrom eines Relais) liegt. Dies kann beispielsweise dadurch beschränkt sein, dass eine Erdleitung nicht mehr Menge elektrischen Strom dem Ladepunkt zur Verfügung stellen kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt ist der Schritt des Bestimmens des Relaissignals in ein jeweiliges Bestimmen eines dedizierten Relaissignals für jedes der mindestens zwei Relais unterteilt, wobei das Ausgeben bzw. Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals ferner in ein Ausgeben bzw. Veranlassen eines jeden der dediziert bestimmten Relaissignale an jedes der mindestens zwei Relais unterteilt ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das Relaissteuersignal einen jeweiligen Schaltzustand, d.h. geöffnet oder geschlossen, für jedes der mindestens zwei Relais repräsentieren.
Das Relaissteuersignal kann ferner eine Adressierungsinformation oder Identifizierungsinformation für ein jedes der mindestens zwei Relais, oder für das Relais, das mittels des bestimmten Relaissteuersignal geschaltet werden soll, umfassen oder repräsentieren, so dass die mindestens zwei Relais dediziert voneinander schaltbar sind. Die Adressierungsinformation oder die Identifizierungsinformation erlaubt dabei ein eindeutiges Bestimmen desjenigen Relais, das geschaltet werden soll. Das Bestimmen (z. B. Berechnen) erfolgt beispielsweise mittels eines Prozessors.
Die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt ist zur Anordnung an oder in einem Ladepunkt vorgesehen. Diese Vorrichtung umfasst mindestens ein Relais, das konfiguriert ist zum Erfassen oder Erhalten eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais, wobei die Vorrichtung basierend auf dem Relaissteuersignal das mindestens eine Relais öffnet oder schließt.
Das Relaissteuersignal wird beispielsweise von einer Vorrichtung, die ein Verfahren nach dem ersten Aspekt ausführt und/oder steuert, erfasst oder erhalten, indem es beispielsweise empfangen wird. Die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt kann beispielsweise eine von dem Relaissteuersignal umfasste oder repräsentierte Adressierungsinformation oder Identifizierungsinformation vor dem Ausführen des Schaltens des mindestens einen Relais überprüfen, so dass das mindestens eine Relais nur dann geschaltet wird, wenn eine mit dem mindestens einen Relais assoziierte Adressierungs- oder Identifizierungsinformation derjenigen des Relaissteuersignals entspricht.
Hiernach kann anschließend beispielsweise das Schalten des mindestens einen Relais erfolgen, wobei das mindestens eine Relais basierend auf dem Relaissteuersignal geöffnet oder geschlossen wird. Ob das mindestens eine Relais geöffnet oder geschlossen ist, kann ferner anhand des erfassten momentanen Ladestroms I_L bestimmt werden, da sich dies z. B. im Messergebnis wiederspiegelt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach dem zweiten Aspekt ist das Relaissteuersignal ein dediziertes Relaissteuersignal für das mindestens eine Relais der Vorrichtung.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach dem ersten Aspekt ist das mindestens eine Relais auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet.
Das mindestens eine Relais, oder die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt umfassend das mindestens eine Relais ist beispielsweise auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet. Hierdurch wird eine mechanische Entkopplung der Funktionen des mindestens einen Relais erreicht, so dass dieses bedarfsweise in oder an einem Ladepunkt (z. B. eine Ladeeinheit oder eine Ladesäule) angeordnet werden kann.
Dies ermöglicht beispielsweise das Ausbilden einer Bestückungsvariante von einer Leiterkarte, mit der ein bereits installierter und/oder in Betrieb genommener Ladepunkt mit z. B. einem zweiten Relais nachgerüstet werden kann, so dass der Gegenstand nach allen Aspekten anschließend Anwendung finden kann.
Die Leiterplatte ist beispielsweise ein Copper Circuit Board (CCB) oder ein Printed Circuit Board, das bestückbar ist. Dies erlaubt beispielsweise eine Miniaturisierung der entsprechenden Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt, so dass diese beispielsweise modular an einem Ladepunkt (z. B. eine Ladesäule) installierbar ist.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach dem ersten Aspekt ist die Leiterplatte zur Anordnung an einem Ladepunkt ausgebildet.
Das mindestens eine Relais der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt ist beispielsweise modular mittels der Leiterplatte an dem Ladepunkt installierbar (z. B. montierbar). Derart ist das mindestens eine Relais der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt beispielsweise auch austauschbar, z. B. im Falle eines Defekts oder zur Anpassung an neue (z. B. zukünftige) Anforderungen, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen.
Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere sollen beispielhafte Ausgestaltungen in Bezug auf die unterschiedlichen Aspekte offenbart verstanden werden.
Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrensschrittes auch der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
Figurenliste
In der Zeichnung zeigt

1 ein System eines Ausführungsbeispiels gemäß dem dritten Aspekt;
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt;
3 ein schematisches Schaltdiagramm, wie es beispielsweise von einem Ausführungsbeispiel eines Ladepunkts nach dem ersten Aspekt realisiert ist;
4 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt; und
5 beispielhafte zeitliche Verläufe eines Tastverhältnisses von einem PWM-Signal, dass beispielsweise im Rahmen eines Systems nach 1 verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein System eines Ausführungsbeispiels gemäß dem dritten Aspekt. Es ist ein allgemeiner Aufbau eines Systems 100, bei dem der Gegenstand Anwendung finden kann, dargestellt.
Ein Ladepunkt 120 (z. B. eine Ladestation) ist an ein Versorgungsnetz 160 angeschlossen. Eine Stromleitung führt vom Versorgungsnetz 160 über mindestens zwei (in 1 sind genau zwei Relais dargestellt) Relais 120-1.1 und 120-1.-2, eine optionale Messeinheit 120-2, einem Ladekabel 130, einem Gleichrichter 110-1 (umfasst von einem Elektrofahrzeug 110) zu einer Batterie 110-2, die ebenfalls von dem Elektrofahrzeug 110 umfasst ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sei angenommen, dass die Stromleitung eine Phase ist. Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf mehrphasige, insbesondere zweiphasige Stromsysteme anwendbar.
Die Relais 120-1.1 und 120-1.-2 können beispielsweise von einer Schaltereinheit, oder von jeweils einer Schaltereinheit umfassend ein Relais, umfasst sein. Eine Schaltereinheit des ersteren Falls ist in 3 schematisch gezeigt.
Jedes Relais 120-1.1 und 120-1.-2 (z. B. der Schaltereinheit) wird durch jeweils ein Relaissteuersignal 120-4.1 und 120-4.2 von einer von dem Ladepunkt 120 umfassten Steuereinheit 120-3 angesteuert. Alternativ kann auch ein Relaissteuersignal, welches jeweils einen Steuerbefehl für jedes der Relais 120-1.1 und 120-1.-2 umfasst, verwendet werden. Beispielsweise mittels einer entsprechenden Adressierungsinformation, die von dem Relaissteuersignal umfasst oder repräsentiert ist, kann dann dediziert ein einzelnes Relais der Relais 120-1.1 und 120-1.-2 angesteuert werden. Mithilfe eines derartigen Relaissteuersignals kann ein Relais 120-1.1 und/oder 120-1.-2 geöffnet oder geschlossen werden.
Die Messeinheit 120-2 des Ladepunkts 120 ist beispielsweise dazu ausgebildet, einen auf der Stromleitung 130-2 fließenden Strom und/oder eine auf der Stromleitung 130-2 anliegende Spannung zu erfassen (z. B. zu messen). Dieser Strom bzw. diese Spannung entspricht dem Strom bzw. der Spannung, der bzw. die über ein Ladekabel 130 übertragen werden, und mit dem der Ladepunkt 120 mit dem Elektrofahrzeug 110 verbunden ist. Der mit der Messeinheit 120-2 gemessene Wert wird der Steuereinheit 120-3 z. B. als Messsignal zur Verfügung gestellt. Die Messeinheit 120-2 kann in einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform auch zwischen dem Versorgungsnetz 160 und den beiden parallel geschalteten Relais 120-1.1 und 120-1.-2 angeordnet sein.
Das Ladekabel 130 umfasst beispielsweise neben der Stromleitung 130-2 eine CP-Leitung 130-1, wobei die CP-Leitung 130-1 die Steuereinheit 120-3 des Ladepunkts 120 mit einer von dem Elektrofahrzeug 110 umfassten Steuereinheit 110-3 operativ verbindet. Das Elektrofahrzeug umfasst ferner einen Gleichrichter 110-1, der von der Steuereinheit 110-3 des Elektrofahrzeugs 110 gesteuert bzw. geregelt wird (z. B. mittels eines entsprechenden Steuersignals 110-4). Der Gleichrichter 110-1 ist mit einer Batterie 110-2 des Elektrofahrzeugs 110 verbunden.
An dem Elektrofahrzeug müssen gegenständlich keine Änderungen vorgenommen werden, um den Gegenstand implementieren zu können. Also kann wie im Stand der Technik ein auf der Stromleitung 130-2 fließender Ladestrom mithilfe eines Tastverhältnisses eines PWM-Signals, dass über die CP-Leitung 130-1 von der Steuereinheit 120-3 des Ladepunkts 120 an die Steuereinheit 110-3 des Elektrofahrzeugs übermittelt wird, gesteuert und/oder geregelt werden. Der Ladepunkt 120 kann hingegen beispielsweise lediglich einen Strom mithilfe einem Öffnen oder Schließen der Relais 120-1.1 und 120-1.-2 zu- bzw. wegschalten.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200 eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, welches durch eine Ladestation oder einen Ladepunkt, beispielsweise die Ladestation 120 aus 1 durchgeführt wird.
In einem optionalen ersten Schritt 201 erfolgt ein Erfassen eines momentanen Ladestroms. Der momentane Ladestrom wird beispielsweise erfasst, indem der momentane Ladestrom gemessen wird. Alternativ kann der Ladestrom auch erhalten werden, indem beispielsweise der momentane Ladestrom von einer Messeinheit (z. B. Messeinheit 120-2) erfasst (z. B. gemessen) wird, und anschließend an die Vorrichtung, die das Ablaufdiagramm 200 ausführt und/oder steuert, übermittelt wird, so dass diese den momentanen Ladestrom bzw. einen diesen repräsentierenden Wert empfängt.
In einem zweiten Schritt 202 erfolgt ein Bestimmen eines Ladesteuersignals. Das Ladesteuersignal bewirkt beispielsweise, wenn es an ein Elektrofahrzeug übertragen bzw. gesendet wird, und das Elektrofahrzeug zum Laden verbunden ist, dass das Elektrofahrzeug basierend auf dem Ladesteuersignal einen von dem bestimmten Ladesteuersignal repräsentierten Stromwert zum Laden einer Batterie des Elektrofahrzeugs einstellt.
In einem dritten Schritt 203 erfolgt ein Bestimmen eines Relaissteuersignals, oder ein Bestimmen von zwei oder mehr Relaissteuersignalen, wobei in letzterem Fall jedes dieser zwei oder mehr Relaissteuersignale an ein entsprechendes Relais, das von der Vorrichtung, die das Ablaufdiagramm 200 ausführt und/oder steuert, umfasst ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Relais 120-1.1 und 120-1.2 nach 1 handeln.
In einem vierten Schritt 204 erfolgt ein Ausgeben bzw. Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals bzw. der zwei oder mehr bestimmten Relaissteuersignale, z. B. an die mindestens zwei Relais (z. B. Relais 120-1.1 und 120-1.2 nach 1), die von der Vorrichtung, die das Ablaufdiagramm 200 ausführt und/oder steuert, umfasst sind. Das Relaissteuersignal bzw. die zwei oder mehr Relaissteuersignale werden beispielsweise von einer von der Vorrichtung umfassten Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 120-3 nach 1) an die entsprechenden Relais übermittelt.
In einem fünften Schritt 205 erfolgt ein Ausgeben bzw. Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Ladesteuersignals, z. B. indem das Ladesteuersignal an ein Elektrofahrzeug (z. B. Elektrofahrzeug 110 nach 1) ausgeben wird. Das Übermitteln des Ladesteuersignals erfolgt beispielsweise von einer von der Vorrichtung umfassten Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 120-3 nach 1) an das Elektrofahrzeug 110 nach 1 bzw. an eine weitere Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 110-3 nach 1), die von dem Elektrofahrzeug 110 nach 1 umfasst ist. Die Ausgabe des Ladesteuersignals wird beispielsweise veranlasst, indem die Steuereinheit 120-3 nach 1 die Ausgabe des Ladesteuersignals triggert, z. B. so dass ein Kommunikationsmodul, dass beispielsweise von der Steuereinheit 120-3 nach 1 umfasst ist, das Ladesteuersignal ausgibt. Das Ladesteuersignal wird beispielsweise über ein Ladekabel (z. B. Ladekabel 130 nach 1), das die Vorrichtung und das Elektrofahrzeug miteinander verbindet übermittelt. Das Ladekabel umfasst hierfür beispielsweise eine CP-Leitung, die hierzu eingesetzt wird.
Die Schritte 201 bis 205 können mehrmals wiederholt werden, insbesondere mehrmals während eines Ladevorgangs von einem Elektrofahrzeug. Dies ist in dem Ablaufdiagramm 200 durch den rückführenden Pfeil mit dem Bezugszeichen 206 illustriert, der auf den Anfang des Ablaufdiagramms 200 zurück verweist.
3 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm, wie es beispielsweise von einem Ausführungsbeispiel eines Ladepunkts nach dem zweiten Aspekt realisiert ist.
Es ist eine Schaltereinheit gezeigt, die beispielsweise das Relais 120-1.1 sowie das Relais 120-1.2 nach 1 umfasst. Entsprechend kann eine derartige Schaltereinheit 300 von einem Ladepunkt 120 nach 1 umfasst sein. Mittels der gekennzeichneten Punkte A und B soll die Verschaltung der Schaltereinheit 300 innerhalb des Ladepunkts 120 (z. B. eine Ladestation) von 1 dargestellt werden. Die Punkte A und B sind entsprechend ebenfalls in 1 gezeigt. Das Relais 120-1.1 und das Relais 120-1.2 sind baugleich ausgebildet. Dadurch weisen beide Relais 120-1.1, 120-1.2 in ihrem geschlossenen Zustand einen nahezu gleichen Innenwiderstand auf. Durch das geschlossene Relais 120-1.1 kann der Strom I_R1 fließen. Durch das geschlossene Relais 120-1.2 kann der Strom I_R2 fließen. Wenn beide Relais geschlossen sind, gilt: $I R 1 \approx I R 2.$
Darüber hinaus gilt für einen Ladestrom I_L, welcher über die Stromleitung fließt: $I_{L} = I_{R 1} + I_{R 2} .$
Sofern der Ladestrom IL unterhalb von I_R,max liegt, ist es ausreichend, wenn nur ein Relais geschlossen ist und das andere Relais kann geöffnet bleiben. Gegenständlich kann nun das andere Relais ebenfalls geschlossen werden, um einen I_L oberhalb von I_R,max zu erlauben.
Gegenständlich kann die Steuereinheit der Ladestation das Tastverhältnis des PWM-Signals auf der CP-Leitung (siehe z. B. 130-1 nach 1) so steuern, dass immer sichergestellt ist, dass beide Relais geschlossen sind, wenn I_L > I_R,max gilt.
Das Sicherstellen kann zum einen dadurch implementiert sein, dass eine gewisse Zeit abgewartet wird, bis das Tastverhältnis des PWM-Signals so adaptiert bzw. angepasst wird, dass I_L > I_R,max ist. Das Sicherstellen kann zum anderen dadurch implementiert sein, dass die Steuereinheit mithilfe der Messsignale feststellt, dass das andere Relais zugeschaltet wurde (beispielsweise durch Schwankungen bei der gemessenen Spannung oder dem gemessenen Strom).
Die Relaissteuersignale 120-4.1 und 120-4.2 können entsprechend bestimmt werden (siehe Schritt 203 nach 2), sowie anschließend an die Relais 120-1.1, 120-1.2 ausgegeben bzw. deren Ausgabe veranlasst werden (siehe Schritt 205 nach 2).
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 400, welche insbesondere ein beispielhaftes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführen und/oder steuern kann. Die Vorrichtung 400 ist beispielsweise eine Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt. Die Vorrichtung 400 kann insbesondere das Flussdiagramm 200 aus 2 ausführen und/oder steuern.
Die Vorrichtung 400 kann insofern beispielsweise ein Computer, ein Desktop-Computer, ein Server, eine Server Cloud (mindestens zwei Server, die zumindest teilweise zusammen einen Dienst bereitstellen), ein Thinclient oder ein tragbarer Computer (Mobilgerät), wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) oder ein Smartphone, Tablet, oder eine Kombination hiervon sein bzw. umfassen, so dass insbesondere die Schritte 201 bis 205 des Ablaufdiagramms 200 nach 2 zumindest teilweise von der Vorrichtung 400 ausgeführt und/oder gesteuert werden können.
Prozessor 410 der Vorrichtung 400 ist insbesondere als Mikroprozessor, Mikrokontrolleinheit, Mikrocontroller, digitaler Signalprozessor (DSP), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder Field Programmable Gate Array (FPGA) ausgebildet.
Prozessor 410 führt Programmanweisungen aus, die in Programmspeicher 412 gespeichert sind, und speichert beispielsweise Zwischenergebnisse oder ähnliches in Arbeits- oder Hauptspeicher 411. Zum Beispiel ist Programmspeicher 412 ein nicht-flüchtiger Speicher wie ein Flash-Speicher, ein Magnetspeicher, ein EEPROM-Speicher (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und/oder ein optischer Speicher. Hauptspeicher 411 ist zum Beispiel ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, insbesondere ein Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie ein statischer RAM-Speicher (SRAM), ein dynamischer RAM-Speicher (DRAM), ein ferroelektrischer RAM-Speicher (FeRAM) und/oder ein magnetischer RAM-Speicher (MRAM).
Programmspeicher 412 ist vorzugsweise ein lokaler mit der Vorrichtung 400 fest verbundener Datenträger. Mit der Vorrichtung 400 fest verbundene Datenträger sind beispielsweise Festplatten, die in die Vorrichtung 400 eingebaut sind. Alternativ kann der Datenträger beispielsweise auch ein mit der Vorrichtung 400 trennbar verbindbarer Datenträger sein wie ein Speicher-Stick, ein Wechseldatenträger, eine tragbare Festplatte, eine CD, eine DVD und/oder eine Diskette.
Programmspeicher 412 enthält beispielsweise das Betriebssystem von der Vorrichtung 400, das beim Starten der Vorrichtung 400 zumindest teilweise in Hauptspeicher 411 geladen und vom Prozessor 410 ausgeführt wird. Insbesondere wird beim Starten von Vorrichtung 400 zumindest ein Teil des Kerns des Betriebssystems in den Hauptspeicher 411 geladen und von Prozessor 410 ausgeführt. Das Betriebssystem von Vorrichtung 400 ist beispielsweise ein Windows -, UNIX-, Linux-, Android-, Apple iOS- und/oder MAC-Betriebssystem. Alternativ oder zusätzlich ist die Vorrichtung 400 beispielsweise als sogenannte Bare-Metal Implementierung konfiguriert. Vorrichtungen, die als derartige Bare-Metal Implementierungen konfiguriert sind, weisen beispielsweise Mikrocontroller-basierte Betriebssysteme, wie z. B. OSEK, AUTOSAR, oder dergleichen auf. Mitunter kommen derartige Vorrichtungen, die als Bare-Metal Implementierung konfiguriert sind, ohne Betriebssystem aus. Die Funktionen, die eine derartige Vorrichtung bereitstellt, sind dann ohne die Unterstützung eines Betriebssystems verfügbar. Eine Bare-Metal Implementierung interagiert beispielsweise mit der Vorrichtung 400 auf Hardware-Ebene.
Das Betriebssystem ermöglicht insbesondere die Verwendung der Vorrichtung 400 zur Datenverarbeitung. Es verwaltet beispielsweise Betriebsmittel wie Hauptspeicher 411 und Programmspeicher 412, Kommunikationsschnittstelle 413, Ein- und Ausgabegerät 414, stellt unter anderem durch Programmierschnittstellen anderen Programmen grundlegende Funktionen zur Verfügung und steuert die Ausführung von Programmen.
Prozessor 410 steuert die Kommunikationsschnittstelle 413, welche beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle sein kann und als Netzwerkkarte, Netzwerkmodul und/oder Modem ausgebildet sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle 413 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Verbindung der Vorrichtung 400 mit anderen Vorrichtungen, insbesondere über ein (drahtloses) Kommunikationssystem, beispielsweise ein Netzwerk, herzustellen und mit diesen zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 413 kann beispielsweise Daten (über das Kommunikationssystem) empfangen und an Prozessor 410 weiterleiten und/oder Daten von Prozessor 410 empfangen und (über das Kommunikationssystem) senden. Beispiele für ein Kommunikationssystem sind ein lokales Netzwerk (LAN), ein großräumiges Netzwerk (WAN), ein drahtloses Netzwerk (beispielsweise gemäß dem IEEE-802.11-Standard, dem Bluetooth, dem Bluetooth Low Energy (LE)-Standard und/oder dem NFC-Standard), ein drahtgebundenes Netzwerk, ein Mobilfunknetzwerk, ein Telefonnetzwerk und/oder das Internet.
Des Weiteren kann Prozessor 410 zumindest ein Ein-/Ausgabegerät 414 steuern. Ein-/Ausgabegerät 414 ist beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, eine Anzeigeeinheit, ein Mikrofon, eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit, ein Lautsprecher, ein Lesegerät, ein Laufwerk und/oder eine Kamera. Ein-/Ausgabegerät 414 kann beispielsweise Eingaben eines Benutzers aufnehmen und an Prozessor 410 weiterleiten und/oder Informationen für den Benutzer von Prozessor 410 empfangen und ausgeben.
Des Weiteren kann Prozessor 410 zumindest ein Relais 415 (z. B. Relais 120-1.1 und/oder Relais 120-1.2 steuern, indem beispielsweise ein Relaissteuersignal an das entsprechende Relais übermittelt wird. Alternativ kann das Relais 415 gesteuert werden mittels einer Übermittlung eines Relaissteuersignals seitens der Kommunikationsschnittstelle 413, und/oder indem das Ein-/Ausgabegerät 414 die Steuerung des Relais 415 bewirkt, beispielsweise mittels eines Aktuators, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen.
5 zeigt zwei beispielhafte zeitliche Verläufe eines Tastverhältnisses von einem PWM-Signal, dass beispielsweise im Rahmen eines Systems nach 1 verwendet wird.
Sofern I_L < I_R,max gilt, ist es ausreichend, wenn nur eines von zwei Relais (z. B. Relais 120-1.1 und Relais 120-1.2 nach 1) geschlossen ist. Im Intervall 0 < t < t₁ ist das erste Relais geschlossen und das andere Relais ist offen. Beim Zeitpunkt t₁ wird zusätzlich das andere Relais geschlossen. Nachfolgend wird bis zum Zeitpunkt t₂ gewartet, bis das Tastverhältnis des PWM-Signals so angehoben ist, dass I_L > I_R,max gilt. Durch das Warten des Zeitintervalls t₂ - t₁ wird sichergestellt, dass das andere Relais definitiv geschlossen ist. Nach dem Zeitpunkt t₂ kann das Tastverhältnis des PWM-Signals so erhöht werden, dass I_L > I_R,max ist. Der Ladestrom wird durch die gegenständliche parallele Schaltung von zwei baugleichen Relais gleichverteilt. Im Idealfall fließt durch ein geschlossenes Relais der Strom: $I_{R 1} = I_{L} / 2.$
Die in dieser Spezifikation beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die diesbezüglich jeweils angeführten optionalen Merkmale und Eigenschaften sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einem Ausführungsbeispiel umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist. Die Abfolge der in dieser Spezifikation geschilderten Verfahrensschritte in den einzelnen Ablaufdiagrammen ist nicht zwingend, alternative Abfolgen der Verfahrensschritte sind denkbar. Die Verfahrensschritte können auf verschiedene Art und Weise implementiert werden, so ist eine Implementierung in Software (durch Programmanweisungen), Hardware oder eine Kombination von beidem zur Implementierung der Verfahrensschritte denkbar.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung „zumindest teilweise“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Die Formulierung „und/oder“ soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die Kombination offenbart sein soll, also „A und/oder B“ bedeutet „(A) oder (B) oder (A und B)“. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Vorrichtungen ausführen. In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.

Claims

Verfahren, umfassend: - Bestimmen eines Ladesteuersignals indikativ für einen maximalen Stromwert mit dem ein Elektrofahrzeug zu laden ist; - Bestimmen eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais, die von einem Ladepunkt umfasst sind, wobei das Relaissteuersignal zumindest teilweise basierend auf dem Ladesteuersignal bestimmt wird; - Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals an zumindest eins der mindestens zwei Relais; und - Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens von dem bestimmten Ladesteuersignal an das Elektrofahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgeben bzw. das Veranlassen des Ausgebens von dem bestimmten Ladesteuersignal über ein pulsweitenmoduliertes Signal erfolgt, insbesondere mittels einer Control-Pilot Leitung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Relais parallel geschaltet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der maximale Stromwert, mit dem das Elektrofahrzeug zu laden ist, basierend auf einem vordefinierten Wert I_R,max bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: - Erfassen eines momentanen Ladestrom I_L, mit dem das Elektrofahrzeug geladen wird, wobei das Relaissteuersignal derart bestimmt ist, dass mindestens zwei Relais geschlossen sind, wenn gilt, dass I_L > Wert I_R,max ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Relaissteuersignal derart bestimmt ist, dass erforderliche Schaltvorgänge der mindestens zwei Relais im Wesentlichen über die mindestens zwei Relais gleichverteilt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens des Relaissignals in ein jeweiliges Bestimmen eines dedizierten Relaissignals für jedes der mindestens zwei Relais unterteilt ist, wobei das Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens des bestimmten Relaissteuersignals ferner in ein Ausgeben oder Veranlassen eines jeden der dediziert bestimmten Relaissignale an jedes der mindestens zwei Relais unterteilt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Relais einen identischen Dauerstromwert realisieren.
Vorrichtung zur Anordnung an oder in einem Ladepunkt, umfassend: - mindestens ein Relais konfiguriert zum Erfassen oder Erhalten eines Relaissteuersignals indikativ für ein Öffnen und/oder Schließen von mindestens zwei Relais, wobei die Vorrichtung basierend auf dem Relaissteuersignal das mindestens eine Relais öffnet oder schließt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Relaissteuersignal ein dediziertes Relaissteuersignal für das mindestens eine Relais der Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei das mindestens eine Relais auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Leiterplatte zur Anordnung an einem Ladepunkt ausgebildet ist.
Ladepunkt, umfassend: - mindestens eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12; und - Mittel zum Ausführen und/oder Steuern eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Ladepunkt nach Anspruch 13, wobei der Ladepunkt eine Ladesäule ist.
System, umfassend: - mindestens einen Ladepunkt nach Anspruch 13; und - ein Elektrofahrzeug konfiguriert zum Erfassen oder Erhalten des Ladesteuersignals, wobei nach dem Erfassen oder Erhalten des Ladesteuersignals das Elektrofahrzeug den maximalen Stromwert des Ladesteuersignals einregelt.