-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung mit mehreren Ladeabgängen und einer Mehrzahl von Leistungskonvertern und eine Ladevorrichtung, welche zur Ausführung des Verfahrens ausgebildet ist.
-
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 Ladeabgänge 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. Alternativ können auch ein oder mehrere Gleichrichter mit mehreren als DC/DC-Stellern ausgebildeten Leistungskonvertern konvertiert werden.
-
Da innerhalb eines Ladevorgangs die von einem Elektrofahrzeug angefragte Ladeleistung stark variiert, werden üblicherweise mehrere Leistungskonverter wenigstens vorübergehend zusammengeschaltet, um die verfügbare Ladeleistung zu erhöhen. Aus diesem Grund sind in einer Ladevorrichtung oft mehr Leistungskonverter verbaut als Ladeabgänge.
-
Allerdings können nicht alle Elektrofahrzeuge mit hohen Ladeleistungen schnellaufgeladen werden. Zudem kann die Nachfrage nach Ladedienstleistungen je nach Standort der Ladevorrichtung variieren. Aus diesen Gründen werden Ladevorrichtungen mit unterschiedlichen Anzahlen von Leistungskonvertern nachgefragt. Ein Hersteller von Ladevorrichtungen steht somit vor der Herausforderung, eine Vielfalt von unterschiedlich konfigurierten Ladevorrichtungen anzubieten, die jeweils unterschiedliche summierte und an den einzelnen Ladeabgängen abrufbare Ladeleistungen zur Verfügung stellen, jedoch aus Kostengründen über die Produktserie hinweg möglichst gleichartig aufgebaut sein sollen.
-
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, verbesserte Betriebsverfahren und verbesserte Ladevorrichtungen bereitzustellen.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Ladevorrichtung gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden Gegenstand der Unteransprüche.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die Erfindung führt ein Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung mit mehreren Ladeabgängen für jeweils ein Elektrofahrzeug ein. Die Ladevorrichtung besitzt eine Mehrzahl von Leistungskonvertern, welche mit wenigstens einem der Ladeabgänge verbunden oder verbindbar sind, sowie wenigstens eine Spannungsmesseinheit, die mit jedem Ladeabgang verbunden oder verbindbar ist. Alle Aspekte der Erfindung können beispielsweise mit einer Spannungsmesseinheit, welche mit allen Ladeabgängen verbunden oder verbindbar ist, oder mit mehreren Spannungsmesseinheiten, beispielsweise einer je Ladeabgang, gleichwertig ausgeführt werden. Die Formulierung „mit einem Ladeabgang verbunden oder verbindbar“ wird hierbei vorzugsweise so verstanden, dass die Spannungsmesseinheit mit einem Punkt verbunden oder verbindbar ist, durch den während eines Ladevorgangs der gesamte in das Elektrofahrzeug fließende Ladestrom fließt, hinter dem es also bis zu dem an den Ladeabgang angeschlossenen Elektrofahrzeug keine elektrische Verzweigung gibt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren weist wenigstens die folgenden Schritte auf:
- nach jedem Kaltstart der Ladevorrichtung, Erstellen eines Zuordnungsdatensatzes, der für jeden der Leistungskonverter eine den jeweiligen Leistungskonverter eindeutig kennzeichnende Leistungskonverterkennung und eine Information darüber, welchem der mehreren Ladeabgänge der jeweilige Leistungskonverter zugeordnet ist, enthält; und
- Betreiben der Ladevorrichtung für das Aufladen von Elektrofahrzeugen gemäß dem Zuordnungsdatensatz.
-
Die Erfindung beruht auf der Einsicht und schließt diese mit ein, dass bei der Herstellung von Ladevorrichtungen Aufwand eingespart werden kann, wenn die Ladevorrichtung nach jedem Kaltstart eine automatisierte Hardwareerkennung durchführt, bei der sie einen Zuordnungsdatensatz für den anschließenden Betrieb der Ladevorrichtung erzeugt. Anhand des Zuordnungsdatensatzes weiß die Ladevorrichtung, welche Hardwareeinheiten für das Laden von Elektrofahrzeugen zur Verfügung stehen und wie diese logisch in der Ladevorrichtung angeordnet sind, also insbesondere, wie viele Leistungskonverter in der Ladevorrichtung betriebsfähig vorhanden sind und mit welchen Ladeabgängen die einzelnen Leistungskonverter verbunden oder verbindbar sind. Dadurch wird es möglich, Ladevorrichtungen herzustellen und anzubieten, die unterschiedlich ausgestattet sind. Beispielsweise kann eine Ladevorrichtung für einen Standort mit hoher Nachfrage nach (Schnell)-Ladedienstleistungen mehr Leistungskonverter besitzen als eine kostengünstigere Ausführung für einen Standort mit geringerer Nachfrage. Dennoch können alle Ausführungen der Ladevorrichtung mit derselben Betriebssoftware ausgestattet werden, Konfigurationsschritte bei der Herstellung, bei denen eine tatsächliche Ausstattung einer jeweiligen Ladevorrichtung persistent in der Ladevorrichtung hinterlegt wird, können entfallen, was Kosten einspart und eine mögliche Fehlerquelle ausschließt.
-
Mit Hilfe des Zuordnungsdatensatzes können beim Betrieb der Ladevorrichtung während eines Ladevorgangs eines an einen ausgewählten Ladeabgang angeschlossenen Elektrofahrzeugs eine über eine Gesamtdauer des Ladevorgangs veränderliche Anzahl von Leistungskonvertern mit dem ausgewählten Ladeabgang verbunden werden, wobei die während des Ladevorgangs mit dem ausgewählten Ladeabgang verbundenen Leistungskonverter anhand des Zuordnungsdatensatzes ausgewählt und für eine Abgabe einer jeweiligen Ladeleistung anhand der den mit dem ausgewählten Ladeabgang verbundenen Leistungskonvertern zugeordneten Leistungskonverterkennungen angesteuert werden.
-
Als „Kaltstart“ wird hier der Neustart nach jedem Ereignis, bei dem die Leistungskonverter für wenigstens eine bestimmte Zeitspanne ohne Versorgungsspannung bleiben, verstanden. Dies beinhaltet insbesondere die erstmalige Inbetriebnahme sowie Neustarts nach einem Netzausfall, einer Netzabschaltung oder auch nach allen Ereignissen, bei denen der Hauptschalter der Ladevorrichtung geöffnet wurde wie beispielsweise bei einer Notabschaltung, einer Fehlfunktion der Ladevorrichtung oder einer planmäßigen Abschaltung für Wartungsmaßnahmen.
-
Besonders bevorzugt weist der Schritt des Erstellens des Zuordnungsdatensatzes wenigstens folgende, für jede Leistungskonverterkennung durchgeführte Unterschritte auf:
- a) Ansteuern des durch die Leistungskonverterkennung gekennzeichneten Leistungskonverters zum Ausgeben einer Testspannung;
- b) Messen eines Spannungsmesswertes an wenigstens einem Ladeabgang mit der wenigstens einen Spannungsmesseinheit; und
- c) Zuordnen der Leistungskonverterkennung zu dem wenigstens einen Ladeabgang, wenn der Spannungsmesswert die Testspannung an dem wenigstens einen Ladeabgang anzeigt.
-
Ein solches „Auto-Sensing“-Verfahren erlaubt, auf einfache Weise automatisiert einen Zuordnungsdatensatz zu erstellen. Indem jede vergebene Leistungskonverterkennung angesprochen und der so angesprochene Leistungskonverter zum Ausgeben der Testspannung angesteuert wird, kann einfach festgestellt werden, mit welchem Ladeabgang die in der Ladevorrichtung installierten Leistungskonverter verbunden sind. Um eine Gefährdung der Umgebung auszuschließen, können die Ladeabgänge elektrisch abgetrennt werden, indem Ausgangsschalter der Ladeabgänge geöffnet werden, so dass die an einem der Ladeabgänge anliegende Testspannung nicht außerhalb der Ladevorrichtung anliegt. Die Testspannung kann die geringste wählbare Ausgangsspannung der Leistungskonverter sein, beispielsweise eine Spannung von 150 Volt.
-
Beispielsweise kann wenigstens Unterschritt b) für jeden Leistungskonverter wiederholt werden, bis mit der wenigstens einen Spannungsmesseinheit ein jeweiliger Spannungsmesswert gemessen wurde. Bei dieser seriellen Ausführungsweise kann dann derjenige Ladeabgang anhand der ausgelesenen Spannungsmesswerte identifiziert werden, an dem die Testspannung tatsächlich anliegt. Die Leistungskonverterkennung, mit der der Leistungskonverter angesprochen wurde, kann dann im Zuordnungsdatensatz mit dem identifizierten Ladeabgang verknüpft werden. Das wiederholte Ausführen des Unterschritts b) kann zur Beschleunigung abgebrochen werden, wenn die Testspannung an einem der Ladeabgänge detektiert wurde, jedoch noch Ladeabgänge verbleiben, für die bei Ansteuern desselben Leistungskonverters noch kein Spannungsmesswert gemessen wurde.
-
Alternativ kann in Unterschritt b) für alle Ladeabgänge ein jeweiliger Spannungsmesswert mit der wenigstens einen Spannungsmesseinheit gemessen werden. Das heißt, dass während eines Ansteuerns eines Leistungskonverters an allen Ladeabgängen gemessen wird, wobei das Messen gleichzeitig oder in unmittelbarer zeitlicher Folge erfolgen kann. Hierdurch wird die Zahl der Ansteuerschritte der Leistungskonverter auf die Anzahl der Leistungskonverterkennungen reduziert.
-
Nach jedem Kaltstart und vor dem Schritt des Erstellens des Zuordnungsdatensatzes wird besonders bevorzugt ein Schritt des Zuweisens der Leistungskonverterkennungen durchgeführt. Hierbei wird jedem der Leistungskonverter die den jeweiligen Leistungskonverter eindeutig kennzeichnende Leistungskonverterkennung zugewiesen, wobei dies auch die Möglichkeit beinhaltet, dass jeder Leistungskonverter autonom eine Leistungskonverterkennung wählt und fortan auf die gewählte Leistungskonverterkennung anspricht. Jeder Leistungskonverter speichert die ihm zugeordnete Leistungskonverterkennung flüchtig und spricht auf die flüchtig gespeicherte Leistungskonverterkennung an, solange die Leistungskonverterkennung flüchtig in dem Leistungskonverter gespeichert ist. Hierdurch kann ein Schritt des Vergebens von Leistungskonverterkennungen und der dauerhaften Speicherung eines Zuordnungsdatensatzes in der Ladevorrichtung bei deren Produktion entfallen. Die Leistungskonverterkennungen können zufällig oder einer vorbestimmten Ordnung folgend vergeben werden, wobei beispielsweise die Reihenfolge, in der die einzelnen Leistungskonverter nach dem Kaltstart betriebsbereit sind, über die Zuordnung einer (logischen) Leistungskonverterkennung zu einem (physischen) Leistungskonverter entscheiden kann. Die Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Leistungskonverter nach einem Kaltstart betriebsbereit werden, können durch konstruktive Streuungen von Leistungskonverter zu Leistungskonverter und systematische Unterschiede wie mit der Anordnung der Leistungskonverter innerhalb der Ladevorrichtung veränderlichen Leitungsimpedanzen der Versorgungsleitungen beeinflusst sein.
-
Dabei kann der Schritt des Zuweisens der Leistungskonverterkennungen insbesondere gemäß einem Controller-Area-Network-Bus-Protokoll ausgeführt werden. Das Controller-Area-Network-Bus-Protokoll (CAN-Bus) ist weitverbreitet und mit geringem Aufwand implementierbar. Der Bus und das Protokoll für seinen Betrieb sehen eine Vergabe von Kennungen der über den gemeinsamen Bus kommunizierenden Einheiten vor, wobei die Kennungen verwendet werden, um über den Bus eine durch die jeweilige Kennung gekennzeichnete Einheit anzusprechen.
-
Vor dem Erstellen des Zuordnungsdatensatzes kann vorgesehen sein, eine zwischen die Leistungskonverter und die Ladeabgänge geschaltete Schalteranordnung, welche ausgebildet ist, eine wählbare Anzahl von Leistungskonvertern mit einem ausgewählten Ladeabgang zu verbinden, in einen Initialisierungsschaltzustand zu schalten.
-
Aus
WO1999/19959A ist eine Ladeanordnung bekannt, bei der von mehreren Leistungskonvertern bereitgestellte elektrische Leistung variabel zu einem von mehreren Ladeabgängen geroutet werden kann, indem die elektrische Leistung über eine Schalteranordnung zwischen den Ladeabgängen flexibel verteilt wird. Die Schalteranordnung zwischen den Leistungskonvertern einerseits und den Ladeabgängen andererseits wird häufig als Switching-Matrix bezeichnet. Durch sie kann eine optimale Ausnutzung der installierten Leistungskonverter erreicht werden. Sieht die Ladevorrichtung eine solche Schalteranordnung vor, ermöglicht diese also, dass eine von einem angesprochenen Leistungskonverter ausgegebene Testspannung an einem anderen Ladeabgang erscheint. Um Fehler bei der Zuordnung von Leistungskonvertern zu Ladeabgängen zu vermeiden, wird daher die Schalteranordnung für die Durchführung der hier beschriebenen Hardwareerkennung in den Initialisierungsschaltzustand geschaltet, der abhängig von der Schalteranordnung, jedoch für eine gegebene Schaltungstopologie der Schalteranordnung unveränderlich vorgegeben ist. Beispielsweise können Querverbindungen zwischen den Ausgängen der Leistungskonverter durch Öffnen der hierfür vorgesehenen Schalter der Schalteranordnung unterbrochen werden.
-
In dem Initialisierungsschaltzustand ist vorzugsweise jeweils eine Gruppe von Leistungskonvertern mit jedem der Ladeabgänge verbunden, das heißt, es sind gleich viele Gruppen von Leistungskonvertern wie Ladeabgänge vorhanden und jede Gruppe ist im Initialisierungsschaltzustand mit genau einem Ladeabgang verbunden. Jede Gruppe von Leistungskonvertern und der jeweils mit der Gruppe verbundene Ladeabgang ist außerdem von den jeweils anderen Gruppen von Leistungskonvertern und den mit den anderen Gruppen von Leistungskonvertern verbundenen Ladeabgängen abgetrennt. Eine Gruppe von Leistungskonvertern enthält dabei mindestens einen Leistungskonverter.
-
Die Ladevorrichtung kann heruntergefahren und anschließend eine Anzahl der in der Ladevorrichtung installierten Leistungskonverter verändert werden, bevor die Ladevorrichtung neugestartet wird. Die Erfindung beruht hierbei auf der Einsicht und schließt diese mit ein, dass nicht nur Herstellung und Betrieb von unterschiedlich konfigurierten Ladevorrichtungen durch das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht werden können, sondern auch die Ausstattung einer gegebenen Ladevorrichtung veränderlich gestaltet werden kann, ohne dass über die Installation oder Entfernung von Leistungskonvertern hinaus eine Wartungsmaßnahme durchgeführt werden müsste. Beispielsweise ist es möglich, bei einer bereits installierten und in Betrieb befindlichen Ladevorrichtung zusätzliche Leistungskonverter zu installieren, wenn festgestellt wird, dass die Nachfrage nach (Schnell-)Ladedienstleistungen zugenommen hat. Auch ist es möglich, dass ein Betreiber einer Ladevorrichtung nach einer verhältnismäßig geringen Anfangsinvestition für eine Ladevorrichtung mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Leistungskonvertern diese aufrüsten möchte. Ein Wartungstechniker kann dann die Ladevorrichtung herunterfahren, einen oder mehrere Leistungskonverter in dafür vorgesehene freie Plätze der Ladevorrichtung einsetzen und die Ladevorrichtung ohne weitere Veränderungen wieder in Betrieb nehmen. Die Ladevorrichtung kann insbesondere ohne Änderung ihrer Betriebssoftware oder einer Konfigurationsdatei unmittelbar die neuinstallierten Leistungskonverter in Betrieb nehmen.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung mit mehreren Ladeabgängen für jeweils ein Elektrofahrzeug, wenigstens einer mit jedem Ladeabgang verbundenen oder verbindbaren Spannungsmesseinheit, einer Mehrzahl von Leistungskonvertern, welche mit wenigstens einem der Ladeabgänge verbindbar sind, und einer mit der wenigstens einen Spannungsmesseinheit und den Leistungskonvertern verbundenen Steuereinheit, welche ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung; und
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Ladevorrichtung.
-
Ausführliche Figurenbeschreibung
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1, die mehrere Ladeabgänge (hier zwei Ladeabgänge 2-1 und 2-2) und mehrere Leistungskonverter (hier zwei Gruppen von Leistungskonvertern mit Leistungskonvertern 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m in der ersten Gruppe und Leistungskonvertern 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n in der zweiten Gruppe) umfasst. An jedem Ladeabgang 2-1, 2-2 kann ein Elektrofahrzeug 3 aufgeladen werden.
-
Die Ausgänge der Leistungskonverter einer Gruppe sind jeweils zusammengeschaltet, so dass die Ladeleistung der Leistungskonverter einer Gruppe summiert wird. Durch Aktivieren nur eines Teils der Leistungskonverter einer Gruppe kann die bereitgestellte Ladeleistung variiert werden. Selbstverständlich kann auch die von einem Leistungskonverter ausgegebene Leistung variabel eingestellt werden. Für eine jeweils gewünschte summierte Ladeleistung können also unterschiedliche Anzahlen von Leistungskonvertern aktiviert werden, wobei vorzugsweise diejenige Kombination der von einem Leistungskonverter ausgegebenen Leistung einerseits und der Anzahl von aktivierten Leistungskonvertern ausgewählt wird, die den besten Wirkungsgrad der Leistungskonvertierung besitzt.
-
Mit jedem Ladeabgang 2-1, 2-2 ist eine Spannungsmesseinheit 4-1, 4-2 verbunden, so dass eine an dem jeweiligen Ladeabgang anliegende Spannung gemessen werden kann. Alternativ kann auch eine einzelne Spannungsmesseinheit vorgesehen werden, die mit jedem Ladeabgang 2-1, 2-2 verbundene oder verbindbare Messeingänge aufweist. In einem solchen Fall kann jedoch nur ein Spannungsmesswert an jeweils einem ausgewählten Ladeabgang 2-1, 2-2 gleichzeitig gemessen werden, was die Durchführungszeit des Verfahrens verlängern, jedoch Kosten einsparen kann.
-
Die Spannungsmesseinheiten 4-1, 4-2 werden üblicherweise andere sein als jene, die für die Messung der über einen Ladeabgang 2-1, 2-2 an ein Elektrofahrzeug übertragenen Leistung vorgesehen sind (nicht dargestellt), und kann insbesondere kostengünstiger und weniger präzise aufgebaut sein als die für die Leistungsmessung und Abrechnung vorgesehenen Messeinheiten.
-
Die Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n sind mit den Ladeabgängen 2-1, 2-2 über eine Schalteranordnung 7 verbindbar. Die Schalteranordnung enthält zu diesem Zweck mehrere Schalter 7-1, 7-2, 7-3, mit denen die von den Leistungskonvertern bereitgestellte Ladeleistung zu den Ladeabgängen 2-1 und 2-2 geroutet werden kann. Es sind viele Schaltungstopologien für die Schalteranordnung 7 denkbar, wobei vorliegend aus Gründen der Einfachheit der Erklärung eine besonders einfache Schaltungstopologie (und mit zwei Gruppen von Leistungskonvertern und zwei Ladeabgängen eine besonders einfache Ladevorrichtung) gewählt wurde, die durch Schließen nur eines der Schalter 7-1 oder 7-2 sowie Schließen des Schalters 7-3 ein Zusammenschalten der beiden Gruppen von Leistungskonvertern erlaubt. Ist der Schalter 7-3 geöffnet, kann die erste Leistungskonvertergruppe mit den Leistungskonvertern 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m durch Schließen des Schalters 7-1 mit dem Ladeabgang 2-1 verbunden werden. Außerdem kann die zweite Leistungskonvertergruppe mit den Leistungskonvertern 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n durch Schließen des Schalters 7-2 mit dem Ladeabgang 2-2 verbunden werden. Die gezeigte Schalteranordnung 7 bietet somit eine verhältnismäßig geringe Freiheit beim Routen der Leistungen der Leistungskonvertergruppen zu den Ladeabgängen, kann dafür jedoch mit wenig Aufwand für Schalter umgesetzt werden. Je nach Anwendung können daher auch andere Schalteranordnungen mit anderen Schaltungstopologien verwendet werden.
-
Die Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n des gezeigten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 sind vorliegend als DC/DC-Steller ausgeführt, die von einem gemeinsamen Gleichrichter 8 versorgt werden, der wiederum aus einem Versorgungsnetz 9 versorgt wird. Alternativ können die Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n als AC/DC-Steller ausgeführt sein, beispielsweise indem die Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n intern zweistufig aus jeweils einer Gleichrichterstufe und einer DC/DC-Steller-Stufe aufgebaut sind. Ebenso ist es vorstellbar, die Ladevorrichtung 1 aus einer Gleichspannungsquelle zu versorgen, so dass der Gleichrichter 8 entfallen kann.
-
Die Schalteranordnung 7 und die Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n werden von einer Steuereinheit 6 gesteuert, die auch die Spannungsmesseinheiten 4-1, 4-2 ansteuern und von diesen gemessene Spannungsmesswerte auslesen kann. Die Verbindung der Leistungskonverter 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m; 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n mit der Steuereinheit 6 ist dabei vorzugsweise über einen CAN-Bus ausgebildet. Auch die Verbindung zwischen den Spannungsmesseinheiten 4-1, 4-2 mit der Steuereinheit 6 kann über einen digitalen Bus realisiert werden; ebenso ist es möglich, dass die Spannungsmesseinheiten 4-1, 4-2 den jeweiligen Spannungsmesswert repräsentierende Analogsignale ausgeben, die von der Steuereinheit 6 ausgewertet werden. Im einfachsten Fall können diese Analogsignale beispielsweise über übersteuernde Verstärker, Schmitt-Trigger oder dergleichen in digitale Signale überführt werden, die die Information „Testspannung vorhanden / nicht vorhanden“ unmittelbar repräsentieren.
-
Die Steuereinheit 6 ist erfindungsgemäß dazu ausgebildet, nach jedem Kaltstart eine Hardwareerkennung durchzuführen, die beispielsweise wie die in der nachfolgenden 2 dargestellt ablaufen kann.
-
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Ladevorrichtung, die beispielsweise wie die Ladevorrichtung 1 der 1 aufgebaut sein kann. In einem Startschritt S0 wird die Ladevorrichtung mit Elektrizität versorgt, so dass sie einen Kaltstart durchführt und die Leistungskonverter starten. In einem nachfolgenden Schritt S1 werden den Leistungskonvertern eindeutige Leistungskonverterkennungen zugewiesen, wobei die einzelnen Leistungskonverter ihre Leistungskonverterkennungen insbesondere selbsttätig wählen können, so dass die Zuweisung der Leistungskonverterkennung zu den Leistungskonvertern verteilt über die Gesamtanordnung erfolgt. Beispielsweise können die Leistungskonverterkennungen CAN-Adressen sein. Die Leistungskonverterkennungen eines jeweiligen Leistungskonverters kann sich von Kaltstart zu Kaltstart verändern.
-
Anschließend sendet die Steuereinheit in Schritt S2 eine Broadcast-Nachricht an alle erreichbaren Leistungskonverter, welche sich unter Angabe ihrer Leistungskonverterkennung zurückmelden. Die Steuereinheit sammelt in Schritt S3 die Leistungskonverterkennungen und initialisiert einen Zuordnungsdatensatz, in dem die empfangenen Leistungskonverterkennungen vermerkt sind. In einem Warteschritt S4 wartet die Steuereinheit darauf, dass alle Leistungskonverter betriebsbereit werden. Dies kann deshalb erforderlich sein, weil die Leistungskonverter selbst eine gewisse Zeit für die Initialisierung und/oder einen Selbsttest benötigen können.
-
In Schritt S5 öffnet die Steuereinheit alle Ausgangsschalter und bringt eine gegebenenfalls vorhandene Schalteranordnung in einen Intialisierungsschaltzustand, so dass die Ladeabgänge von außerhalb der Ladevorrichtung gesehen elektrisch abgetrennt und die in der Ladevorrichtung verbauten Gruppen von Leistungskonvertern voneinander abgetrennt sind und jede Gruppe mit nur einem Ladeabgang beziehungsweise einer mit diesem Ladeabgang verbundenen Spannungsmesseinheit verbunden ist. In Schritt S6 wird ein Ladeabgang ausgewählt, für den eine Zuordnung von mit diesem verbundenen oder verbindbaren Leistungskonvertern erstellt werden soll. In Schritt S7 steuert die Steuereinheit einen Leistungskonverter über dessen Leistungskonverterkennung zur Ausgabe einer Testspannung an. In Schritt S8 wird an dem ausgewählten Ladeabgang über die mit dem Ladeabgang verbundene Spannungsmesseinheit ein Spannungsmesswert gemessen. Anschließend wird in Schritt S8 der zuvor aktivierte Leistungskonverter über seine Leistungskonverterkennung wieder abgeschaltet.
-
In Schritt S10 wird geprüft, ob der Spannungsmesswert über einer vorbestimmten Schwellspannung liegt, so dass geschlossen werden kann, dass die Testspannung an dem Ladeabgang anliegt oder nicht. Ist das Testergebnis positiv, wird geschlossen, dass der durch die Leistungskonverterkennung gekennzeichnete Leistungskonverter einer Gruppe von Leistungskonvertern angehört, die mit dem ausgewählten Ladeabgang verbunden ist, weshalb in Schritt S11 eine entsprechende Zuordnung in dem Zuordnungsdatensatz vorgenommen wird. Ist das Testergebnis negativ, fällt die Schlussfolgerung entsprechend umgekehrt aus, weshalb der Schritt S11 übersprungen wird.
-
In Schritt S12 wird überprüft, ob noch Leistungskonverterkennungen vorhanden sind, die noch nicht überprüft wurden. Ist dies der Fall, wird zu Schritt S7 zurückverzweigt und mit einer der verbleibenden Leistungskonverterkennungen wie zuvor beschrieben fortgefahren, bis in Schritt S12 keine weitere Leistungskonverterkennung vorliegt. In diesem Fall wird mit Schritt S13 fortgefahren, in dem geprüft wird, ob noch weitere Ladeabgänge vorhanden sind, für die eine Erkennung und Zuordnung durchgeführt werden muss. Ist dies der Fall, wird von Schritt S13 zu Schritt S6 zurückverzweigt, wo einer der verbleibenden Ladeabgänge ausgewählt wird. Sind alle Ladeabgänge durchgeprüft, ist der Zuordnungsdatensatz vollständig erstellt, so dass in Schritt S14 die Hardwareerkennung beendet und mit dem Regelbetrieb der Ladevorrichtung unter Verwendung des erstellten Zuordnungsdatensatzes begonnen werden kann.
-
2 zeigt lediglich ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren. Die Reihenfolge einzelner Schritte kann vertauscht oder mehrere Schritte gleichzeitig oder quasiparallel ausgeführt werden. Auch können die innere Schleife der Schritte S7 bis S12 und die äußere Schleife der Schritte S6 bis S13 vertauscht werden. Auch ist es möglich, die Spannungsmesswert aller Ladeabgänge gleichzeitig oder in unmittelbarer Folge zu messen, so dass nur eine Schleife notwendig ist.
-
Die Erfindung wurde anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Beispiele dienen dabei lediglich dem besseren Verständnis und sollen die Erfindung, die ausschließlich durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, nicht beschränken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ladevorrichtung
- 2-1, 2-2
- Ladeabgang
- 3
- Elektrofahrzeug
- 4-1, 4-2
- Spannungsmesseinheit
- 5-1-1, 5-1-2, ..., 5-1-m, 5-2-1, 5-2-2, ..., 5-2-n
- Leistungskonverter
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Schalteranordnung
- 7-1, 7-2, 7-3
- Schalter
- 8
- Gleichrichter
- 9
- Versorgungsnetz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
