DE102020213802A1

DE102020213802A1 - Selektive Schnellabschaltung einer Ladevorrichtung

Info

Publication number: DE102020213802A1
Application number: DE102020213802.8A
Authority: DE
Inventors: Rudi Schalling; Sydney Justin Wyand
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-05-05
Also published as: WO2022096393A1; AU2021375339A1; AU2021375339A9; US20240010091A1; EP4208367A1; CA3197139A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ladevorrichtung (1). Die Ladevorrichtung (1) besitzt wenigstens einen ersten und einen zweiten Ladeanschluss (2-1, 2-2), eine Mehrzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) und eine zwischen die Ladeanschlüsse und die Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) geschalteten primären Schalteranordnung (5). Die primäre Schalteranordnung (5) ist dazu ausgebildet, abhängig von an den Steuereingängen empfangenen Steuersignalen der Steuereinheit (6) eine erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren ersten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit dem ersten Ladeanschluss (2-1) und eine zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren zweiten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit dem zweiten Ladeanschluss (2-2) zu verbinden. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet, für jeden Ladeanschluss (2-1, 2-2) eine Schnellabschaltbedingung zu prüfen, bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung einen verursachenden Ladeanschluss (2-1, 2-2) von erstem und zweitem Ladeanschluss (2-1, 2-2) zu erkennen und die erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) abzuschalten und die zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der erste Ladeanschluss ist (2-1), sowie die zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) abzuschalten und die erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der zweite Ladeanschluss (2-2) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung mit wenigstens zwei Ladeanschlüssen für ein jeweiliges Elektrofahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ladevorrichtung.
Technischer Hintergrund
Ladevorrichtungen für Elektrofahrzeuge können verschiedene Standards zur Steuerung von Ladevorgängen benutzen. Zu diesen Standards zählen unter anderem das Combined-Charging-System (CCS), welches Gleich- und Wechselstromladen ermöglicht, und CHAdeMO als reiner Gleichstrom-Ladestandard. Eine Ladevorrichtung kann dabei mehrere Ladeanschlüsse vom gleichen oder unterschiedlichen Standard besitzen. Beim Gleichstromladen wird in der Ladevorrichtung üblicherweise eine Konvertierung der Wechselspannung eines Versorgungsnetzes in eine Gleichspannung durchgeführt, wobei der Pegel der Gleichspannung auf einen vom Elektrofahrzeug angeforderten Wert eingestellt wird. Dazu sind Leistungskonverter nötig, welche eine Gleichrichtung der Wechselspannung durchführen und in einem zweiten Schritt den Pegel der durch die Gleichrichtung gewonnenen Gleichspannung einstellt. Die Ladeanschlüsse können die vorhandenen Leistungskonverter entsprechend der Architektur der Ladevorrichtung entweder sequenziell oder parallel nutzen. Bei sequenzieller Nutzung kann dabei immer nur eines der an die Ladevorrichtung angeschlossenen Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden, während bei paralleler Nutzung mehrere Ladevorgänge gleichzeitig durchgeführt werden können.
Aus WO1999/19959A ist eine Ladeanordnung bekannt, bei der von mehreren Leistungskonvertern bereitgestellte elektrische Leistung variabel zu einem von mehreren Ladeanschlüssen geroutet werden kann, indem die elektrische Leistung über eine Schalteranordnung zwischen den Ladeanschlüssen flexibel verteilt wird. Die Schalteranordnung zwischen den Leistungskonvertern einerseits und den Ladeanschlüssen andererseits wird häufig als Switching-Matrix bezeichnet. Durch sie kann eine optimale Ausnutzung der installierten Leistungskonverter erreicht werden.
Ist es in einer Gefahrensituation erforderlich, den Ladevorgang mit einer Notabschaltung zu beenden, gelten für diese sehr kurze, normativ festgelegte Zeitspannen, um Strom und Spannung auf ungefährliche Werte abzusenken. Hierzu können den Ladeanschlüssen jeweils vorgeschaltete Ausgangsschalter geöffnet werden.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine verbesserte Ladevorrichtung mit mehreren Ladeanschlüssen und variabel verbindbaren Leistungskonvertern einzuführen. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Ladeanschluss, einer Mehrzahl von Leistungskonvertern und einer zwischen die Ladeanschlüsse und die Leistungskonverter geschalteten primären Schalteranordnung. Jeder Ladeanschluss ist dabei dazu ausgebildet, eine lösbare Verbindung zu einem jeweiligen Elektrofahrzeug herzustellen. Die primäre Schalteranordnung weist mit Steuerausgängen einer Steuereinheit verbundene Steuereingänge auf und ist dazu ausgebildet, abhängig von an den Steuereingängen empfangenen Steuersignalen der Steuereinheit eine erste Gruppe von Leistungskonvertern mit einer variabel wählbaren ersten Anzahl von Leistungskonvertern mit dem ersten Ladeanschluss und eine zweite Gruppe von Leistungskonvertern mit einer variabel wählbaren zweiten Anzahl von Leistungskonvertern mit dem zweiten Ladeanschluss zu verbinden. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die Steuersignale gemäß einer jeweiligen Leistungsanforderung für die Ladeanschlüsse bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit außerdem dazu ausgebildet, für jeden Ladeanschluss eine Schnellabschaltbedingung zu prüfen, bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung einen verursachenden Ladeanschluss von erstem und zweitem Ladeanschluss zu erkennen und die erste Gruppe von Leistungskonvertern abzuschalten und die zweite Gruppe von Leistungskonvertern angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss der erste Ladeanschluss ist, sowie die zweite Gruppe von Leistungskonvertern abzuschalten und die erste Gruppe von Leistungskonvertern angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss der zweite Ladeanschluss ist.
Die Erfindung beruht auf der Einsicht und schließt diese mit ein, dass eine Schnellabschaltung über ein Abschalten der Leistungskonverter erfolgen kann. Dies ermöglicht den Einsatz von verhältnismäßig kleinen und kostengünstigen Ausgangsschaltern für die Ladeanschlüsse, da diese nicht mehr dafür dimensioniert sein müssen, unter Last zu schalten. Zudem haben die Erfinder erkannt, dass eine Abschaltung aller Leistungskonverter einen Abbruch aller parallel stattfindenden Ladevorgänge bedeuten würde, obwohl typischerweise nur für einen Ladeanschluss ein Erfordernis einer Schnellabschaltung besteht. Die Erfindung sieht daher vor, nur diejenigen Leistungskonverter, die mit demjenigen Ladeanschluss, für den ein Erfordernis einer Schnellabschaltung besteht, verbunden sind, abzuschalten. Da eine Beeinträchtigung der anderen Ladevorgänge auf diese Weise ausgeschlossen wird, kann die Schwelle für das Detektieren eines Schnellabschaltungserfordernisses abgesenkt werden, so dass die erfindungsgemäße Ladevorrichtung eine gesteigerte Sicherheit und bessere Absicherung der Elektrofahrzeuge ermöglicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, ein Vorliegen eines gemäß einem Ladeprotokoll unzulässigen Zustands oder Zustandswechsels, ein Überschreiten einer Schwelltemperatur oder eine unerwartete Zustandsänderung einer Ladesteckerverriegelung für jeden Ladeanschluss als die Schnellabschaltbedingung zu prüfen. Die verbreiteten Ladestandards wie CCS oder CHAdeMO definieren Ladeprotokolle, anhand derer ein Ladevorgang zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladevorrichtung gesteuert wird. Dabei werden Zustände definiert, zwischen denen gewechselt werden kann. Es kann jedoch nicht von jedem Zustand zu jedem anderen gewechselt werden oder es müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein, bevor ein Zustandswechsel erlaubt ist. Werden diese Bestimmungen verletzt, beispielsweise durch einen fehlerhaft implementierten Ladecontroller eines Elektrofahrzeugs oder durch eine äußere Beeinflussung des Ladevorgangs, liegt ein Fehler vor, dessen Auswirkung auf den Ladevorgang von unterschiedlichem Gewicht sein kann. Die Ladevorrichtung der Erfindung erlaubt eine Überwachung des Ladeprotokolls und eine Reaktion auf unzulässige Zustandswechsel, wenn aufgrund des spezifischen unzulässigen Zustandswechsels oder pauschal für alle unzulässigen Zustandswechsel eine Gefahr für das an den betroffenen Ladeanschluss angeschlossene Elektrofahrzeug oder die Ladevorrichtung erwartet wird. Die Schnellabschaltung beeinträchtigt dabei - wie oben bereits erwähnt - keine an andere als den betroffenen Ladeanschluss angeschlossene Elektrofahrzeuge. Das Überschreiten einer Schwelltemperatur kann eine Temperatur eines Ladekabels oder eines Kontaktes des Ladekabels betreffen, welche durch entsprechende Sensoren gemessen werden kann. Beispielsweise kann die Schwelltemperatur zwischen 80 und 95 Grad Celsius festgelegt werden. Die unerwartete Zustandsänderung der Ladesteckerverriegelung kann beispielsweise ein Entriegeln der Ladesteckerverriegelung während des Ladevorgangs betreffen, wenn wegen der hohen fließenden Ströme die Entstehung von gefährlichen Lichtbögen zu befürchten ist. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann das Prüfen einer der erwähnten Schnellabschaltbedingungen oder einer beliebigen Kombination der erwähnten Schnellabschaltbedingungen vorsehen.
Die Ladevorrichtung kann mit zwischen einen Energieversorgungsanschluss der Ladevorrichtung und Versorgungseingängen der Leistungskonverter geschalteten Hauptschaltern ausgestattet sein. Die Steuereinheit ist in einem solchen Fall bevorzugt dazu ausgebildet, die Hauptschalter bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung geschlossen zu belassen. Dadurch können die Leistungskonverter trotz der Schnellabschaltung weiter versorgt werden, so dass die Ladevorgänge der von der Schnellabschaltung nicht betroffenen Ladeanschlüsse fortgesetzt werden können.
Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit der Ladevorrichtung außerdem dazu ausgebildet, eine Notabschaltbedingung zu prüfen und bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung alle Leistungskonverter abzuschalten und nach Verstreichen einer Wartezeitspanne die Ladeanschlüsse durch Öffnen von Ausgangsschaltern abzutrennen. Dies ist vorteilhaft, da so abgestuft auf unterschiedliche Fehler und Gefahren reagiert werden kann. Die Schnellabschaltung kann vorteilhaft für weniger schwere Fehler wie die oben beschriebenen selektiv für betroffene Ladeanschlüsse durchgeführt werden, während bei schweren Fehlern alle Leistungskonverter abgeschaltet und alle Ladeanschlüsse abgetrennt werden können. Das Abwarten der Wartezeitspanne dient dabei dazu, die Spannungen und Ströme an den Kontakten der Ausgangsschalter ausreichend für ein Öffnen der Ausgangsschalter abfallen zu lassen, da diese durch Kapazitäten und Induktivitäten der Ausgangsfilter für eine gewisse Zeit aufrechterhalten werden. Dadurch kann auch eine Notabschaltung der gesamten Ladevorrichtung innerhalb der vorgeschriebenen Zeitspannen durchgeführt werden, ohne dafür teure und große Ausgangsschalter zu erfordern, die unter Last schalten können. Beispiele für Notabschaltbedingungen sind ein Öffnen einer Tür der Ladevorrichtung, was einen freien Zugang zu den leistungselektronischen Komponenten der Ladevorrichtung bedeuten kann, oder ein Aktivieren eines Notabschaltknopfes der Ladevorrichtung.
Die Steuereinheit kann bei Ausführungen mit netzseitigen Hauptschaltern außerdem dazu ausgebildet sein, bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung außerdem die Hauptschalter zu öffnen. Hierdurch wird die Ladevorrichtung spannungsfrei geschaltet, so dass die Ladevorrichtung nicht beschädigt und die Umgebung der Ladevorrichtung nicht gefährdet wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung besitzt jeder Leistungskonverter einen Signaleingang für ein Schnellabschaltsignal. Die Ladevorrichtung besitzt eine sekundäre Schalteranordnung, welche eine derjenigen der primären Schalteranordnung entsprechende Schaltertopologie aufweist. Dies bedeutet, dass die Anzahl an Schaltern und deren Verschaltung untereinander für die primäre und die sekundäre Schalteranordnung gleich ist, Typ, Größe und Spannungs- und Stromtragfähigkeit der Schalter unterscheiden sich jedoch typischerweise zwischen der primären und der sekundären Schalteranordnung. Dabei ist jedem Eingang für einen jeweiligen Leistungskonverter der primären Schalteranordnung ein mit dem Signaleingang des jeweiligen Leistungskonverters verbundener Ausgang der sekundären Schalteranordnung und jedem Ausgang für einen jeweiligen Ladeanschluss der primären Schalteranordnung ein mit einem Signalausgang der Steuereinheit verbundener Eingang der sekundären Schalteranordnung zugeordnet. Die sekundäre Schalteranordnung ermöglicht also einen Signalfluss, der dem Leistungsfluss in der primären Schalteranordnung gleicht, aber in entgegengesetzter Richtung verläuft: während die primäre Schalteranordnung Leistung von den Leistungskonvertern summiert und zu den jeweiligen Ladeanschlüssen leitet, leitet die sekundäre Schalteranordnung ein an einen ihrer Eingänge angelegtes Abschaltsignal zu den mit dem betroffenen Ladeanschluss verbundenen Leistungskonvertern. Die Steuerelektroden von einander zugeordneten Schaltern der primären und der sekundären Schalteranordnung sind hierzu direkt oder mittelbar miteinander verbunden. Dies bewirkt, dass der Schaltzustand der primären und der sekundären Schalteranordnung grundsätzlich gleich sind.
Die Steuereinheit ist dabei dazu ausgebildet, bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung ein Schnellabschaltsignal an den dem verursachenden Ladeanschluss von erstem und zweitem Ladeanschluss zugeordneten Eingang der sekundären Schalteranordnung auszugeben. Die sekundäre Schalteranordnung bildet die primäre Schalteranordnung nach und nimmt wegen der direkten oder mittelbaren Verbindung der Steuerelektroden der Schalter der beiden Schalteranordnungen denselben Schaltzustand wie die primäre Schalteranordnung ein. Dadurch gelangt ein an einen dem verursachenden Ladeanschluss zugeordneten Eingang der sekundären Schalteranordnung angelegtes Schnellabschaltsignal alle Leistungskonverter (und nur diese), die mit dem verursachenden Ladeanschluss verbunden sind und schaltet diese ab. Die sekundäre Schalteranordnung ist robust gegen Fehlfunktionen der Steuereinheit, da diese nicht zuerst intern ermitteln muss, welche Leistungskonverter mit welchem Ladeanschluss verbunden sind und welche davon im Zuge der selektiven Schnellabschaltung abgeschaltet werden müssen. Das Schnellabschaltsignal für den verursachenden Ladeanschluss gelangt von der Steuereinheit unmittelbar nach Ausgabe zu den richtigen Leistungskonvertern, so dass nach einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung die Leistungskonverter mit minimaler Verzögerung abgeschaltet werden.
Die Steuereinheit kann bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung, bei denen die Steuereinheit zum Prüfen einer Notabschaltbedingung ausgebildet ist, außerdem dazu ausgebildet sein, das Schnellabschaltsignal bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung an alle Eingänge der sekundären Schalteranordnung auszugeben. Hierdurch werden im Fall einer Notabschaltung alle Leistungskonverter schnell abgeschaltet.
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist besonders bevorzugt dazu ausgebildet, an den Ladeanschlüssen einen Gleichstrom auszugeben. Das sogenannte DC-Laden ist für hohe Ladeleistungen geeignet und bedeutet wegen des Fehlens von Nulldurchgängen wie bei einem Wechselstrom besonders hohe Anforderungen an die Ausgangsschalter der Ladeanschlüsse, so dass die Erfindung wegen der reduzierten Anforderungen an die Ausgangsschalter bei Ladevorrichtungen, die ein Laden mit Gleichströmen vorsehen, besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Dabei sind die Leistungskonverter der Ladevorrichtung typischer-, aber nicht notwendigerweise dazu ausgebildet, einen Wechselstrom in einen Gleichstrom zu konvertieren. Ein Wechselstrom kann wegen seiner Nulldurchgänge verhältnismäßig einfach geschaltet werden, wofür beispielsweise die weiter oben erwähnten und mit verhältnismäßig geringen Kosten und Dimensionen verbundenen Hauptschalter vorgesehen werden können. Eine solche Ladevorrichtung kann direkt oder mittelbar (z.B. über einen Transformator) mit einem Energieversorgungsnetz verbunden werden.
Ein zweiter Erfindungsaspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt wenigstens die folgenden Schritte:

-- Verbinden einer ersten Gruppe von Leistungskonvertern mit einer variabel wählbaren ersten Anzahl von Leistungskonvertern mit einem ersten Ladeanschluss der Ladevorrichtung;
-- Verbinden einer zweiten Gruppe von Leistungskonvertern mit einer variabel wählbaren zweiten Anzahl von Leistungskonvertern mit einem zweiten Ladeanschluss der Ladevorrichtung;
-- für jeden Ladeanschluss, Prüfen eine Schnellabschaltbedingung; und
-- wenn die Schnellabschaltbedingung für einen verursachenden Ladeanschluss von erstem und zweitem Ladeanschluss erfüllt ist, Abschalten der ersten Gruppe von Leistungskonvertern und angeschaltet Belassen der zweiten Gruppe von Leistungskonvertern, wenn der verursachende Ladeanschluss der erste Ladeanschluss ist, sowie Abschalten der zweiten Gruppe von Leistungskonvertern und angeschaltet Belassen der ersten Gruppe von Leistungskonvertern, wenn der verursachende Ladeanschluss der zweite Ladeanschluss ist.

Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung; und
3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Ladevorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1, die von einem Energieversorgungsnetz über einen Energieversorgungsanschluss 8 versorgt wird und über jeweilige Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 Elektrofahrzeuge 3-1, 3-2 laden kann. Üblicherweise wird der Anschluss an das Energieversorgungsnetz dreiphasig ausgeführt sein, wobei vorliegend der Einfachheit der Darstellung wegen der Anschluss über nur eine Phase illustriert wurde.
Die Ladevorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels verfügt über Hauptschalter 7, die dazu vorgesehen sind, die Ladevorrichtung 1 vom Energieversorgungsnetz abzutrennen. Da das Energieversorgungsnetz als Wechselstromnetz ausgeführt ist, können die Hauptschalter 7 mit relativ geringem Aufwand ausgeführt werden, da ein Abtrennen in einem Nulldurchgang des Wechselstroms und somit ohne oder mit nur geringer Ausbildung eines Lichtbogens erfolgen kann.
Die Netzspannung gelangt über die Hauptschalter 7 zu einer Mehrzahl von Leistungskonvertern 4-1, 4-2, ..., 4-N, die aus der Netzspannung eine Gleichspannung mit einem einstellbaren Spannungspegel erzeugen. Obgleich die Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N vorliegend als AC/DC-Umsetzer dargestellt sind, ist es grundsätzlich jedoch auch möglich, die Versorgung der Leistungskonverter durch eine Gleichspannung oder auch das Laden der Elektrofahrzeuge 3-1, 3-2 durch eine Wechselspannung durchzuführen. Im gezeigten Beispiel ist die Anzahl der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N größer als die der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2, dies muss jedoch nicht so sein. Alternativ können auch eine der Zahl der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 entsprechende Anzahl von Leistungskonvertern 4-1, 4-2, ..., 4-N oder auch eine geringere Anzahl von Leistungskonvertern 4-1, 4-2, ..., 4-N vorgesehen sein. Selbstredend können grundsätzlich auch mehr als zwei Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 vorgesehen sein.
Die Ladevorrichtung 1 verfügt über eine primäre Schalteranordnung 5, die dazu dient, die von den Leistungskonvertern 4-1, 4-2, ..., 4-N ausgegebene elektrische Leistung variabel auf die Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 aufzuteilen, indem die Ausgänge jedes Leistungskonverters 4-1, 4-2, ..., 4-N mit genau einem der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 verbunden wird. Dadurch wird es möglich, ungenutzte Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N einem von einem Elektrofahrzeug tatsächlich benutzten Ladeanschluss 2-1, 2-2 zuzuordnen, um das an dem benutzten Ladeanschluss 2-1, 2-2 angeschlossene Elektrofahrzeug 3-1, 3-2 gemäß einer entsprechenden Leistungsanforderung des Elektrofahrzeugs 3-1, 3-2 mit einer höheren Ladeleistung zu laden. Zum Ende eines Ladevorgangs hingegen erfolgt das Laden üblicherweise mit einer verhältnismäßig geringen Leistung, weshalb einzelne Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N von dem betroffenen Ladeanschluss 2-1, 2-2 wieder abgekoppelt und ggf. an einem anderen Ladeanschluss 2-1, 2-2 vorteilhaft eingesetzt werden können.
Zu diesem Zweck enthält die primäre Schalteranordnung 5 mehrere Schalter (vorliegend eine Anzahl M an Schaltern), die von einer Steuereinheit 6 in den leitenden oder sperrenden Zustand versetzt werden können. Abhängig von der Schaltertopologie der primären Schalteranordnung 5 sind unterschiedliche Freiheitsgrade bei der Verbindung der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N mit den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 möglich. Eine Schaltertopologie mit mehr Schaltern wird meistens eine größere Freiheit beim Gruppieren und Verbinden der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N erlauben als eine mit weniger Schaltern, allerdings entsteht entsprechend höherer Aufwand, der durch die erhöhte Flexibilität und Auslastung der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N nicht immer gerechtfertigt ist. Allgemein steht ein Vorrat an Schaltertopologien - häufig als „switching matrix“ bezeichnet - im Stand der Technik zur Verfügung, aus denen für einen jeweiligen Anwendungszweck ausgewählt werden kann. Vorliegend nicht als Teil der primären Schalteranordnung angesehen werden die in der Einleitung erwähnten Ausgangsschalter 10-1, 10-2, mit denen ein jeweiliger Ladeanschluss 2-1, 2-2 von einem Elektrofahrzeug 3-1, 3-2 oder allgemein der Umgebung der Ladevorrichtung 1 abgetrennt werden kann. Diese Ausgangsschalter 10-1, 10-2 können einen Teil der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 bilden.
Die Steuereinheit 6 ist mit den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 verbunden. Über diese Verbindung kann die Steuereinheit 6 beispielsweise mit den an die Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 angeschlossenen Elektrofahrzeugen 3-1, 3-2 kommunizieren, wozu die Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 geeignete Kommunikationseinrichtungen enthalten können. Dabei kann die Steuereinheit 6 die Ladevorgänge der angeschlossenen Elektrofahrzeuge 3-1, 3-2 in Kommunikation mit jenen steuern und auch die Einhaltung der für die Ladevorgänge maßgeblichen Ladeprotokolle wie CCS und CHAdeMO überwachen, also insbesondere Zustandsänderungen und Zustände prüfen. Ebenso kann die Steuereinheit 6 Temperaturwerte von in den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 angeordneten Temperatursensoren oder Sensorsignale von Ladesteckerverriegelungen der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 empfangen und so überwachen, ob die Temperaturen an den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 innerhalb unbedenklicher Grenzen liegen und ob die Ladesteckerverriegelungen in dem erwarteten Zustand verbleiben. Erkennt die Steuereinheit 6 dabei ein Problem wie beispielsweise einen unzulässigen Zustand, eine unzulässige Zustandsänderung, eine Temperaturüberschreitung oder einen unerwartet entriegelten Ladestecker an einem Ladeanschluss 2-1, 2-2, reagiert die Steuereinheit 6 erfindungsgemäß mit einer Schnellabschaltung genau derjenigen Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N, die über die primäre Schalteranordnung 5 mit dem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbunden sind, belässt jedoch die Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N, die mit anderen Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 als dem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbunden sind, unverändert aktiviert (außer natürlich, wenn an mehreren Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 gleichzeitig ein Problem vorliegt). Zu diesem Zweck besitzt jeder der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N einen Signaleingang, über den eine Schnellabschaltung des Leistungskonverters 4-1, 4-2, ..., 4-N veranlasst werden kann. Sind in den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 Ausgangsschalter 10-1, 10-2 vorgesehen, können diese um eine Wartezeitspanne verzögert nach dem Veranlassen der Schnellabschaltung der Ladekonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N von der Steuereinheit 6 geöffnet werden. Die Wartezeitspanne stellt sicher, dass die Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N tatsächlich bereits abgeschaltet und im Ladepfad vorhandene Induktivitäten und Kapazitäten wie beispielsweise von Ausgangsfiltern wenigstens weitgehend entladen sind. Da nach dem Verstreichen der Wartezeitspanne die Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 mindestens weitgehend stromlos sind, können die Ausgangsschalter 10-1, 10-2 entsprechend raumsparend und kostengünstig realisiert werden.
Die Steuereinheit 6 kann anstelle der eben beschriebenen selektiven Schnellabschaltung auch eine Notabschaltung der gesamten Ladevorrichtung 1 durchführen. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn die Steuereinheit 6 über einen entsprechenden Sensor (nicht dargestellt) bemerkt, dass ein Gehäuse der Ladevorrichtung 1 (insbesondere eine Tür, Revisionsklappe oder dergleichen) geöffnet wird, während die Ladevorrichtung 1 unter Strom steht, oder wenn ein Notabschaltknopf (nicht dargestellt) gedrückt wird. In diesem Fall kann die Steuereinheit 6 alle Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N gleichzeitig zur Schnellabschaltung veranlassen, den Hauptschalter 7 öffnen und nach Verstreichen der Wartezeitspanne schließlich die Ausgangsschalter 10-1, 10-2 öffnen.
Die selektive Schnellabschaltung nur derjenigen Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N, die zum Zeitpunkt der positiven Prüfung einer Schnellabschaltbedingung mit dem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbunden sind, kann die Steuereinheit 6 in einer besonders einfachen Umsetzung der Erfindung beispielsweise durch Konsultieren eines entsprechenden in einem Speicher der Steuereinheit 6 abgelegten Datensatzes durchführen, wobei in dem Datensatz der aktuelle Verbindungsstatus jedes der Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N vermerkt ist und bei einer Veränderung aktualisiert wird. Dies ist jedoch verhältnismäßig fehleranfällig, weil eine solche softwarebasierte Ausführung aus vielfältigen Gründen unerwartet fehlschlagen kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird deshalb, wie auch in 1 gezeigt, eine sekundäre Schalteranordnung 9 vorgesehen, die eine der primären Schalteranordnung 5 identische Schaltertopologie aufweist. Da die sekundäre Schalteranordnung 9 jedoch lediglich Signale schaltet, während die primäre Schalteranordnung 5 hohe Ströme führt, können für die sekundäre Schalteranordnung 9 sehr kleine und kostengünstige Schalter verwendet werden.
Jedem Schalter der primären Schalteranordnung 5 ist ein Schalter der sekundären Schalteranordnung 9 zugeordnet, wobei jeder Schalter einer Schalteranordnung 5, 9 in entsprechender Art mit den anderen Schaltern derselben Schalteranordnung 5, 9 verschaltet ist wie der zugeordnete Schalter der anderen Schalteranordnung 5, 9 mit den anderen Schaltern der anderen Schalteranordnung 5, 9. Bei einer zweipoligen Ausführung der primären Schalteranordnung 5, bei der sowohl der elektrisch positive als auch der elektrisch negative Pfad geschaltet werden, enthält gemäß der hier verwendeten Definition jeder Schalter der primären Schalteranordnung zwei Schalteinheiten, von denen jeweils eine für den positiven und eine für den negativen Pfad vorgesehen ist. Die sekundäre Schalteranordnung wird hingegen einpolig ausgeführt, so dass jeder Schalter der sekundären Schaltanordnung auch nur eine Schalteinheit enthält beziehungsweise eine solche ist.
Die Steuerelektroden eines jeweiligen Schalters und des ihm zugeordneten Schalters der anderen Schalteranordnung 5, 9 können dabei direkt oder beispielsweise bei einer notwendigen Pegelanpassung oder logischen Invertierung mittelbar (beispielsweise über Verstärker oder Inverter) miteinander verbunden sein, so dass eine veränderte Zuordnung eines Leistungskonverters 4-1, 4-2, ..., 4-N zu einem Ladeanschluss 2-1, 2-2 unmittelbar auch zu einem entsprechenden veränderten Schaltzustand der sekundären Schalteranordnung führt. Auf diese Weise wird es möglich, die einem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 zugeordneten Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N ohne jeden zusätzlichen Aufwand jederzeit anzusprechen. Legt die Steuereinheit 6 an einen Eingang der sekundären Schalteranordnung 9, der dem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 zugeordnet ist, ein Abschaltsignal an, erreicht dieses parallel über die sekundäre Schalteranordnung 9 alle mit dem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbundenen Leistungskonverter 4-1, 4-2, ..., 4-N und veranlasst diese zur Schnellabschaltung. Für eine Notabschaltung kann die Steuereinheit 6 dementsprechend ein Abschaltsignal an alle Eingänge der sekundären Schalteranordnung 9 anlegen.
Die Verwendung der beschriebenen sekundären Schalteranordnung 9 ist besonders robust gegen Fehler. Beispielsweise kann die Steuereinheit 6 ganz oder teilweise in Hardware ohne Verwendung eines Mikrokontrollers oder dergleichen umgesetzt werden. Beispielsweise können ein Türsensor oder ein Notabschaltknopf unmittelbar oder mittelbar über Treiberstufen oder Halteglieder mit allen Eingängen der sekundären Schalteranordnung 9 und Verriegelungssensoren und/oder Temperatursensoren der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 mit den jeweils zugeordneten Eingängen der sekundären Schalteranordnung 9 verbunden werden, so dass wenigstens für die hierdurch überprüften Schnellabschaltbedingungen und Notabschaltbedingungen kein Rückgriff auf fehleranfällige Softwareroutinen erfolgen muss. Eine Überwachung der Ladeprotokolle wie oben beschrieben kann hingegen entweder software- oder hardwarebasiert erfolgen. Eine hardwarebasierte Überwachung der Ladeprotokolle kann einigen Aufwand erfordern, bietet aber erneut den Vorteil der größeren Zuverlässigkeit gegenüber Softwareimplementierungen, die jedoch einfacher und kostengünstiger sind. Im Fall einer softwarebasierten Überwachung der Ladeprotokolle kann die Steuereinheit 6 aus einer Kombination eines Mikrokontrollers oder dergleichen und der beschriebenen direktverdrahteten Hardwarelösung bestehen. Allgemein muss die Steuereinheit 6 kein einzelner Baustein oder eine örtlich beieinander liegende Funktionsgruppe sein, sondern kann als verteilte Anordnung mit mehreren untergeordneten Steuereinheiten aufgebaut sein, die beispielsweise unterschiedliche Teilaufgaben der Steuereinheit 6 verwirklichen.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1, das weitgehend dem Beispiel der 1 gleicht. Übereinstimmende Teile werden deshalb nicht erneut beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel besitzt genau drei Leistungskonverter 4-1, 4-2, 4-3 und eine primäre Schalteranordnung 5 mit einer besonders einfachen Schaltertopologie, die nur zwei Schalter 5-1, 5-2 umfasst. Da üblicherweise eine galvanische Trennung der Elektrofahrzeuge 3-1, 3-2 voneinander vorgesehen wird, wird die hier nur für einen Strompfad gezeigte Schaltertopologie in solchen Fällen doppelt, nämlich für jede Polarität einmal, ausgeführt, so dass im gezeigten Beispiel eigentlich vier Schalter vorgesehen werden müssten, was jedoch aus Gründen der höheren Übersichtlichkeit nicht dargestellt wird.
Die zwei Schalter 5-1 und 5-2 erlauben es, den Leistungskonverter 4-2 durch Schließen des Schalter 5-1 und Öffnen des Schalters 5-2 dem Ladeanschluss 2-1 zuzuordnen. Alternativ kann der Leistungskonverter 4-2 durch Öffnen des Schalters 5-1 und Schließen des Schalters 5-2 mit dem Ladeanschluss 2-2 verbunden werden. Dadurch können wahlweise zwei der Leistungskonverter 4-1, 4-2, 4-3 mit einem der beiden Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 verbunden werden, während der verbleibende Leistungskonverter 4-1 oder 4-3 mit den anderen Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbunden wird. Unter Einbeziehen von in den Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 vorgesehenen Ausgangsschaltern 10-1, 10-2 kann es zudem möglich sein, alle drei Leistungskonverter 4-1, 4-2, 4-3 durch Schließen beider Schalter 5-1 und 5-2 und Öffnen eines Ausgangsschalters 10-1, 10-2 eines der Ladeanschlüsse 2-1, 2-2 mit einem Ladeanschluss 2-1, 2-2 zu verbinden, während der andere Ladeanschluss 2-1, 2-2 abgetrennt bleibt.
Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 verfügt wiederum über eine sekundäre Schalteranordnung 9, die eine der primären Schalteranordnung 5 entsprechende Schaltertopologie aufweist, vorliegend zwei Schalter 9-1, 9-2. Bei der sekundären Schalteranordnung 9 kann eine doppelte Ausführung entfallen, da hier keine galvanische Trennung notwendig ist. Die Schalter 9-1, 9-2 sind in zu den Schaltern 5-1, 5-2 identischer Weise miteinander verschaltet. Die Steuerelektrode des Schalters 9-1 ist mit derjenigen des Schalters 5-1 und die Steuerelektrode des Schalters 9-2 ist mit derjenigen des Schalters 5-2 verbunden, so dass alle einander zugeordneten Schalter 5-1, 9-1 und 5-2, 9-2 identische Schaltzustände annehmen. Jedem mit einem Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbundenen Ausgang der primären Schalteranordnung 5 ist ein Eingang der sekundären Schalteranordnung 9 zugeordnet, über den die Steuereinheit 6 ein Schnellabschaltsignal an die mit einem verursachenden Ladeanschluss 2-1, 2-2 verbundenen Leistungskonverter 4-1, 4-2, 4-3 verteilen kann. Dementsprechend weist die sekundäre Schalteranordnung 9 für jeden Eingang der primären Schalteranordnung 5 einen Signalausgang auf, der mit demselben Leistungskonverter 4-1, 4-2, 4-3 verbunden ist wie der Eingang der primären Schalteranordnung 5.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung mit einer sekundären Schalteranordnung und mehr als drei Leistungskonvertern 4-1, 4-2, 4-3 und/oder mehr als zwei Ladeanschlüssen 2-1, 2-2 können selbstredend komplexere primäre und sekundäre Schalteranordnungen vorgesehen werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Ladevorrichtung, beispielsweise einer der Ladevorrichtungen 1 der 1 oder 2. Das Verfahren beginnt in einem Startschritt S0 und setzt in einem Schritt S1 fort, in dem für jeden von X aktiven Ladeanschlüssen eine jeweilige Gruppe von Leistungskonvertern mit dem Ladeanschluss verbunden wird. Grundsätzlich kann eine Gruppe von Leistungskonvertern auch nur einen einzigen Leistungskonverter umfassen. Der Schritt S1 wird über eine Schleife S2 dementsprechend X mal ausgeführt. Anstelle einer iterativen Abarbeitung können natürlich auch parallele Verfahren verwendet werden. Anschließend werden in einem Schritt S3 die an die Ladeanschlüsse angeschlossenen Elektrofahrzeuge gemäß der Verschaltung der Leistungskonverter geladen.
In Schritt S4, der auch fortlaufend parallel zum Laden in Schritt S3 ausgeführt werden kann, wird für einen jeweiligen Ladeanschluss wenigstens eine Schnellabschaltbedingung geprüft. Fällt die Prüfung negativ aus (ist also keine Schnellabschaltung für den überprüften Ladeanschluss erforderlich), wird durch entsprechende Verzweigung in Schritt S5 der Schritt S6 übersprungen. Im anderen Fall wird in Schritt S6 das Schnellabschalten der mit dem überprüften Ladeanschluss verbundenen Leistungskonverter veranlasst. Die Schritte S4, S5 und gegebenenfalls S6 werden gemäß einer Schleife S7 für jeden der X Ladeanschlüsse, also X mal, durchgeführt. Auch hier kann anstelle einer iterativen Verfahrensweise eine parallele gewählt werden.
In Schritt S8 wird geprüft, ob von einem der Ladeanschlüsse eine veränderte Leistungsanforderung eingegangen ist. Ist dies der Fall, wird in Schritt S9 zu Schritt S1 zurückverzweigt, so dass, der veränderten Leistungsanforderung entsprechend, eine geänderte Gruppierung der Leistungskonverter vorgenommen werden kann. Im anderen Fall wird mit Schritt S10 fortgesetzt wird, in dem überprüft wird, ob alle Ladevorgänge abgeschlossen sind. Ist dies nicht der Fall, wird von Schritt S11 zurück zu Schritt S3 verzweigt, in dem mit der unveränderten Gruppierung der Leistungskonverter fortgefahren wird, das oder die angeschlossenen Elektrofahrzeuge zu laden. Sind hingegen in Schritt S10 alle Ladevorgänge abgeschlossen, wird in S11 zu einem Ende S12 des Verfahrens verzweigt.
Das in 3 gezeigte Verfahren lässt vielfältige Abwandlungen zu. Insbesondere kann es um weitere Schritte wie beispielsweise für die Umsetzung einer Notabschaltung oder anderer oben zu der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschriebenen Merkmale erweitert werden.
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Ausführungsbeispiele dienen dabei lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen die Erfindung, die ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, nicht beschränken.
Bezugszeichenliste

1: Ladevorrichtung
2-1, 2-2: Ladeanschluss
3-1, 3-2: Elektrofahrzeug
4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N: Leistungskonverter
5: primäre Schalteranordnung
5-1, 5-2: Schalter
6: Steuereinheit
7: Hauptschalter
8: Energieversorgungsanschluss
9: sekundäre Schalteranordnung
9-1, 9-2: Schalter
10-1, 10-2: Ausgangsschalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 1999/19959 A [0003]

Claims

Eine Ladevorrichtung (1) mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Ladeanschluss (2-1, 2-2), wobei jeder Ladeanschluss (2-1, 2-2) ausgebildet ist, eine lösbare Verbindung zu einem jeweiligen Elektrofahrzeug (3-1, 3-2) herzustellen, einer Mehrzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) und einer zwischen die Ladeanschlüsse und die Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) geschalteten primären Schalteranordnung (5), welche mit Steuerausgängen einer Steuereinheit (6) verbundene Steuereingänge aufweist und dazu ausgebildet ist, abhängig von an den Steuereingängen empfangenen Steuersignalen der Steuereinheit (6) eine erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren ersten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit dem ersten Ladeanschluss (2-1) und eine zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren zweiten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit dem zweiten Ladeanschluss (2-2) zu verbinden, wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, die Steuersignale gemäß einer jeweiligen Leistungsanforderung für die Ladeanschlüsse (2-1, 2-2) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) außerdem dazu ausgebildet ist, für jeden Ladeanschluss (2-1, 2-2) eine Schnellabschaltbedingung zu prüfen, bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung einen verursachenden Ladeanschluss (2-1, 2-2) von erstem und zweitem Ladeanschluss (2-1, 2-2) zu erkennen und die erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) abzuschalten und die zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der erste Ladeanschluss (2-1) ist, sowie die zweite Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) abzuschalten und die erste Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) angeschaltet zu belassen, wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der zweite Ladeanschluss (2-2) ist.
Die Ladevorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, ein Vorliegen eines gemäß einem Ladeprotokoll unzulässigen Zustands oder Zustandswechsels, ein Überschreiten einer Schwelltemperatur oder eine unerwartete Zustandsänderung einer Ladesteckerverriegelung für jeden Ladeanschluss (2-1, 2-2) als die Schnellabschaltbedingung zu prüfen.
Die Ladevorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, mit zwischen einen Energieversorgungsanschluss (8) der Ladevorrichtung (1) und Versorgungseingängen der Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) geschalteten Hauptschaltern (7), wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, die Hauptschalter (7) bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung geschlossen zu belassen.
Die Ladevorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (6) außerdem dazu ausgebildet ist, eine Notabschaltbedingung, insbesondere ein Öffnen einer Tür der Ladevorrichtung (1) oder ein Aktivieren eines Notabschaltknopfes der Ladevorrichtung (1), zu prüfen und bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung alle Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) abzuschalten und nach Verstreichen einer Wartezeitspanne die Ladeanschlüsse durch Öffnen von Ausgangsschaltern (10-1, 10-2) abzutrennen.
Die Ladevorrichtung (1) der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (6) außerdem dazu ausgebildet ist, bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung außerdem die Hauptschalter (7) zu öffnen.
Die Ladevorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) einen Signaleingang für ein Schnellabschaltsignal besitzt und mit einer sekundären Schalteranordnung (9), welche eine derjenigen der primären Schalteranordnung (5) entsprechende Schaltertopologie aufweist, wobei jedem Eingang für einen jeweiligen Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) der primären Schalteranordnung (5) ein mit dem Signaleingang des jeweiligen Leistungskonverters (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) verbundener Ausgang der sekundären Schalteranordnung (9) und jedem Ausgang für einen jeweiligen Ladeanschluss (2-1, 2-2) der primären Schalteranordnung (5) ein mit einem Signalausgang der Steuereinheit (6) verbundener Eingang der sekundären Schalteranordnung (9) zugeordnet ist, wobei Steuerelektroden von einander zugeordneten Schaltern (5-1, 9-1; 5-2, 9-2) der primären und der sekundären Schalteranordnung (5, 9) direkt oder mittelbar miteinander verbunden sind und wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, bei einem positiven Prüfergebnis der Schnellabschaltbedingung ein Schnellabschaltsignal an den dem verursachenden Ladeanschluss (2-1, 2-2) von erstem und zweitem Ladeanschluss (2-1, 2-2) zugeordneten Eingang der sekundären Schalteranordnung (9) auszugeben.
Die Ladevorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, rückbezogen auf einen der Ansprüche 4 oder 5, bei der die Steuereinheit (6) außerdem dazu ausgebildet ist, bei einem positiven Prüfergebnis der Notabschaltbedingung das Schnellabschaltsignal an alle Eingänge der sekundären Schalteranordnung (9) auszugeben.
Die Ladevorrichtung (1) eines der vorhergehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, an den Ladeanschlüssen einen Gleichstrom auszugeben.
Die Ladevorrichtung (1) des vorhergehenden Anspruchs, bei der die Leistungskonverter (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) ausgebildet sind, einen Wechselstrom in einen Gleichstrom zu konvertieren.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung (1) und mit wenigstens den folgenden Schritten: -- Verbinden einer ersten Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren ersten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einem ersten Ladeanschluss (2-1) der Ladevorrichtung (1); -- Verbinden einer zweiten Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einer variabel wählbaren zweiten Anzahl von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) mit einem zweiten Ladeanschluss (2-2) der Ladevorrichtung (1); -- für jeden Ladeanschluss (2-1, 2-2), Prüfen eine Schnellabschaltbedingung; und -- wenn die Schnellabschaltbedingung für einen verursachenden Ladeanschluss (2-1, 2-2) von erstem und zweitem Ladeanschluss (2-1, 2-2) erfüllt ist, Abschalten der ersten Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) und angeschaltet Belassen der zweiten Gruppe von Leistungskonvertern(4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N), wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der erste Ladeanschluss (2-1) ist, sowie Abschalten der zweiten Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N) und angeschaltet Belassen der ersten Gruppe von Leistungskonvertern (4-1, 4-2, 4-3, ..., 4-N), wenn der verursachende Ladeanschluss (2-1, 2-2) der zweite Ladeanschluss (2-2) ist.