DE102021106275A1

DE102021106275A1 - Verfahren zum Betreiben einer Ladestation und Ladestation

Info

Publication number: DE102021106275A1
Application number: DE102021106275.6A
Authority: DE
Inventors: Gernot Preisinger
Original assignee: Keba Energy Automation GmbH
Current assignee: Keba Energy Automation GmbH
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-15
Also published as: EP4175846A1; WO2022194596A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (10) zum Laden eines Energiespeichers (110) eines Elektrofahrzeugs (108) mit elektrischer Energie vorgeschlagen. Die Ladestation (10) ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement (11) und ein zweites elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement (12). Das Verfahren umfasst die Schritte:
a) Ansteuern (S1) eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer Anziehspannung (UA), um das erste Leistungsschaltelement (11) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen,
b) Ansteuern (S2) des elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer gegenüber der Anziehspannung (UA) verringerten Haltespannung (UH), nachdem das erste Leistungsschaltelement (11) in dem leitenden Schaltzustand ist, und
c) Ansteuern (S3) des zweiten Leistungsschaltelements (12), um das zweite Leistungsschaltelement (12) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss (I_L) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11) einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges sowie eine entsprechende Ladestation.
STAND DER TECHNIK
Das vorliegende technische Gebiet betrifft eine Ladestation oder Ladeanschlussvorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges. Hierzu beschreibt beispielsweise das Europäische Patent EP 2 882 607 B1 der Anmelderin eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, mit wenigstens einer Eingangsschnittstelle zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz in die Ladestation, mit einer Anschlussbuchse zum Verbinden eines Ladesteckers eines Elektrofahrzeuges zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Energie an das Elektrofahrzeug, mit einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten umfassend eine elektronische Steuervorrichtung zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und mit einem die elektrotechnischen Komponenten umschließenden Gehäuse.
Aus Gründen der Sicherheit sind im Strompfad zwischen Netz und Last häufig zwei Elemente zur Unterbrechung eines Stromflusses in Serie geschaltet. Damit ist eine einfehlersichere Abschaltung des Energieflusses im Fehlerfall ermöglicht. Eines der beiden Elemente ist insbesondere als ein elektromagnetisches Schaltelement ausgebildet, das bei Wegfall der Steuerspannung des Schaltelements sicher öffnet. Über dieses Schaltelement wird die gesamte Ladeleistung übertragen und bei Eintreten des Fehlerfalls muss dieses innerhalb normativ geforderter Zeiten öffnen, beispielsweise innerhalb von 20 ms nach Auftreten des Fehlers. Innerhalb dieser Zeit muss zunächst der Fehler erfasst werden und dann muss die Abschaltung eingeleitet werden. Für den Abschaltvorgang selbst bleiben daher beispielsweise nur 10 ms.
Bei Verwendung von Leistungsrelais als Schaltelement mit Ansteuerung mittels Gleichspannung ist es bekannt, das Relais zunächst mit der vollen spezifizierten Spannung anzusteuern, um einen erhöhten Stromfluss in der Relaisspule und dadurch eine hinreichend hohe magnetische Flussdichte im noch geöffneten Luftspalt für die notwendige Kraft des Ankers für ein zuverlässiges und schnelles Schließen der Kontakte zu gewährleisten. Nach diesem Einschaltvorgang kann die Spannung auf eine Haltespannung reduziert werden, da aufgrund des geschlossenen Luftspalts der magnetische Widerstand verringert ist und somit ein geringerer Spulenstrom ausreicht, um die für die erforderliche Haltekraft benötigte magnetische Flussdichte zu bewirken. Damit wird einerseits die Verlustleistung und damit die Erwärmung reduziert, andererseits kann dies für das Relais oder benachbarte elektrische oder elektronische Komponenten auch notwendig sein, um diese thermisch nicht zu überlasten. Außerdem ist aufgrund der reduzierten Haltespannung ein Stromfluss durch die Relaisspule ebenfalls reduziert, weshalb die darin gespeicherte magnetische Feldenergie reduziert ist. Dies führt dazu, dass das Relais schneller geöffnet werden kann, da beim Abschalten weniger Feldenergie dissipiert werden muss.
Trotz dieser Haltespannungsreduktion verbleibt das Problem, dass die schnellere Abschaltung unmittelbar nach dem Einschalten nicht möglich ist, da das Relais zu diesem Zeitpunkt noch mit der vollen spezifizierten Spannung angesteuert wird bzw. der durch die Relaisspule fließende Strom erhöht ist. Allerdings ist gerade beim Einschalten eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für das Eintreten, Vorliegen oder Erkennen eines Fehlers gegeben, der ein rasches Wiederabschalten erforderlich machen kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Ladestation sowie eine entsprechende Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie vorgeschlagen. Die Ladestation weist ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement und ein zweites elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement auf. Das erste Leistungsschaltelement ist ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement. Jedes der Leistungsschaltelemente weist einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, auf, wobei jedes der Leistungsschaltelemente zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation zu dem Elektrofahrzeug oder umgekehrt eingerichtet ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Ansteuern eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements mit einer Anziehspannung, um das erste Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen,
b) Ansteuern des elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung, nachdem das erste Leistungsschaltelement in dem leitenden Schaltzustand ist, und
c) Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements, um das zweite Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.

Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass das erste Leistungsschaltelement zu dem Zeitpunkt, zu dem das zweite Leistungsschaltelement in den leitenden Schaltzustand verbracht wird, bereits mit reduziertem Haltestrom aufgrund der reduzierten Haltespannung angesteuert wird und daher schneller abschaltbar ist. Da ein Energiefluss durch die Ladestation erst dann möglich ist, wenn das zweite Leistungsschaltelement leitend ist, kann in einem unmittelbar danach auftretenden Fehlerfall, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Erdschluss in dem zu ladenden Fahrzeug oder dergleichen, das erste Leistungsschaltelement schneller abgeschaltet werden, als es ohne dieses Verfahren möglich ist. Damit wird die Betriebssicherheit der Ladestation erhöht.
Unter dem Begriff „Leistungsschaltelement“ wird insbesondere verstanden, dass es sich um Schalter handelt, die eine elektrische Last zu- oder abschalten können. Im leitenden Zustand, der auch als eingeschalteter Zustand bezeichnet werden kann, kann eine elektrische Leistung durch das Schaltelement fließen, die im Bereich von einigen Watt bis hin zu mehreren Kilowatt, beispielsweise bis zu 500 kW, betragen kann. Dies ist im Gegensatz zu reinen Signalschaltern zu sehen, die nur zum Schalten von Signalen, deren elektrische Leistung deutlich unter einem Watt liegt, geeignet sind.
Unter dem Begriff „elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement“ wird beispielsweise ein Schaltelement verstanden, das über eine entsprechende elektrische Ansteuerung oder auch Ansteuerschaltung schaltbar ist. Beispiele für elektrisch steuerbare Schaltelemente sind elektromechanische Relais sowie elektronische Schalter, die auch als Halbleiterrelais bezeichnet werden können.
Unter dem Begriff „elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement“ wird beispielsweise ein Relais oder ein Schütz verstanden, welches ein mechanisches Betätigungselement aufweist, das durch ein von einem Elektromagneten, insbesondere einer Spule, erzeugbares Magnetfeld betätigbar ist. Wenn das Betätigungselement betätigt wird, schließt es die schaltbaren Kontakte, so dass das Relais oder der Schütz eingeschaltet ist. Das Betätigungselement kann auch als Anker bezeichnet werden und die schaltbaren Kontakte können auch als Arbeitskontakte bezeichnet werden. In dem nicht-leitenden Zustand, der auch als ausgeschalteter oder geöffneter Zustand bezeichnet werden kann, sind die Arbeitskontakte durch einen Spalt voneinander getrennt, wobei die Größe des Spalts in Abhängigkeit der maximalen Betriebsspannung, die an den Arbeitskontakten angelegt wird sowie des erforderlichen Stromabschaltvermögens des Schaltelements, bestimmt ist.
Darunter, dass jedes der Leistungsschaltelemente zum Unterbrechen eines Energieflusses eingerichtet ist, wird insbesondere verstanden, dass die Ladestation keine Energie überträgt, wenn zumindest eines der beiden Leistungsschaltelemente ausgeschaltet, das heißt in dem nicht-leitenden Zustand ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die beiden Leistungsschaltelemente in Bezug auf den Energiefluss durch die Ladestation in Reihe geschaltet sind.
Der elektromagnetische Antrieb des ersten Leistungsschaltelements ist insbesondere durch eine Spule ausgebildet. Wenn die Spule mit einer Spannung beaufschlagt wird, das heißt, dass die Spule mit einer Spannung angesteuert wird, dann beginnt ein Strom durch die Spule zu fließen. Gemäß dem Induktionsgesetz resultiert aus dem Stromfluss ein Magnetfeld, wobei der Stromfluss durch die Spule zunächst verzögert ist, da die elektrische Energie zum Aufbau des Magnetfelds benötigt wird. Die zeitliche Beziehung zwischen Strom und Spannung an einer Induktivität kann durch nachfolgende Gleichung (1) beschrieben werden: $U (t) = L \cdot dI (t) / dt$
Hierbei steht U(t) für die Spannung zum Zeitpunkt t, L für die Induktivität der Spule, I(t) für den Strom zum Zeitpunkt t und d/dt ist der Differenzialquotient (Ableitung) der Bezugsgröße (hier der Strom I(t)) nach der Zeit. In einem Stromkreis, der eine Spule mit einer Induktivität L und einem ohmschen Widerstand R in Reihe geschaltet aufweist, gilt für den Strom nach dem Einschalten mit I(0) = 0 nachfolgende Gleichung (2): $I (t) = I_{0} \cdot (1 - exp (- R \cdot t / L))$
Dabei ist I₀ = U/R der Strom im stationären Fall, also wenn alle dynamischen Vorgänge abgeschlossen sind. Aus der Gleichung (2) ist ersichtlich, dass der Faktor R/L für die zeitliche Dynamik in diesem Fall bestimmend ist, weshalb dessen Kehrwert τ = L/R auch als Zeitkonstante für einen jeweiligen Stromkreis bezeichnet wird. Für komplexere Stromkreise, die außer der Spule und dem Widerstand weitere Bauelemente, beispielsweise weitere Spulen und/oder Kondensatoren, und/oder die eine andere Verschaltung der Bauelemente aufweisen, lassen sich entsprechende Gleichungen herleiten, die dann etwas komplexer sein können. Im Falle einer Spule eines elektromagnetischen Schaltelementes kann es zudem während der Bewegung des Ankers zu einer Rückwirkung auf den Spulenstrom kommen, beispielsweise zu einem kurzen Einbruch beim Schließen oder einer Überhöhung beim Offnen. Solche transienten Vorgänge sind durch geschlossene Formeln nur modellhaft und näherungsweise zu beschreiben, aus Gründen der Übersicht wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
Je höher der Strom durch die Spule, umso stärker wird das sich aufbauende Magnetfeld (Biot-Savart-Gesetz). Die Höhe des Stromflusses (und damit auch die Stärke des Magnetfelds) nach Abklingen aller transienten Vorgänge hängt insbesondere von der Ansteuerspannung und dem elektrischen Widerstand des Ansteuerschaltkreises ab. Das Magnetfeld der Spule bewirkt eine anziehende Kraft auf den Anker, so dass dieser betätigt wird und damit die Arbeitskontakte schließt.
Um ein sicheres und zuverlässiges Einschalten zu gewährleisten, wird der elektromagnetische Antrieb zunächst mit der Anziehspannung angesteuert. Die Anziehspannung ist derart eingestellt, dass der resultierende Anziehstrom und damit das sich aufbauende Magnetfeld groß genug sind, um den Anker auch bei offenem Ankerluftspalt und ungünstigen Bedingungen, wie einem erhöhten mechanischen Widerstand beim Umschalten oder dergleichen, anzuziehen und damit zu betätigen. Wenn das erste Leistungsschaltelement nach dem Einschalten in einem stabilen Betriebszustand ist und der Ankerluftspalt wie auch die Arbeitskontakte geschlossen sind, kann die Ansteuerspannung reduziert werden. Das Erreichen des stabilen Betriebszustands in diesem Sinne kann beispielsweise durch Abwarten eines vorbestimmten Zeitintervalls und/oder durch eine geeignete Sensorik, die beispielsweise einen Spulenstrom und/oder eine vom Anker übertragene Kraft erfasst, sichergestellt werden. Es sei angemerkt, dass zu diesem Zeitpunkt erfindungsgemäß noch keine Energie durch die Ladestation fließen kann, da das zweite Leistungsschaltelement noch in dem nicht-leitenden Zustand ist.
Nachdem das erste Leistungsschaltelement sicher eingeschaltet ist, kann die Ansteuerspannung von der Anziehspannung auf die Haltespannung reduziert werden. Diese Reduzierung bewirkt, dass der Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb ebenfalls reduziert wird. Gemäß der Lenz'schen Regel fällt der Strom nicht sofort nach der Reduktion ab, sondern die in dem Magnetfeld gespeicherte Energie bewirkt, dass der Strom nur langsam sinkt. Nach einer gewissen Zeit ist der Strom dann auf einen durch die Haltespannung bestimmten Wert, den Haltestrom, abgefallen. Die Haltespannung ist derart bestimmt, dass der sich ergebende Haltestrom einen Wert aufweist, bei dem der Anker einerseits sicher von dem Magnetfeld gehalten wird, andererseits aber auch deutlich schneller umschalten (öffnen) kann als ausgehend von der Anziehspannung und dem korrespondierenden Anziehstrom.
Erst nachdem der Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet, wird das zweite Leistungsschaltelement in den leitenden Zustand versetzt. Der bestimmte Schwellwert ist insbesondere als ein anderer Wert aus einem Intervall zwischen dem Anziehstrom und dem Haltestrom bestimmt. Vorzugsweise ist der Schwellwert kleiner als ein Mittelwert des Anziehstroms und des Haltestroms. Besonders bevorzugt entspricht der Schwellwert einem gegenüber dem zu der Haltespannung korrespondierenden Haltestrom geringfügig erhöhten Strom, beispielsweise einen um 10% höheren Strom. Durch diese Wahl des Schwellwerts kann das erste Leistungsschaltelement beim Zuschalten des zweiten Leistungsschaltelements schneller abgeschaltet werden, als wenn das zweite Leistungsschaltelement früher, insbesondere gleichzeitig oder gar vor dem ersten Leistungsschaltelement, in den leitenden Zustand versetzt wird.
Es sei angemerkt, dass die Angabe, wonach die Haltespannung gegenüber der Anziehspannung reduziert ist, sich insbesondere auf einen jeweiligen zeitlichen Mittelwert bezieht. So kann die Anziehspannung und/oder die Haltespannung in Form eines PWM-Signals (PWM: Pulsweitenmodulation) erzeugt oder bereitgestellt werden, wobei der zeitliche Mittelwert beispielsweise von dem Tastverhältnis (duty ratio) sowie den Spannungspegeln (oberer und unterer Spannungspegel) des PWM-Signals abhängt. Die Spannungspegel eines PWM-Signals für die Anziehspannung und eines PWM-Signals für die Haltespannung können dabei gleich sein, wobei der Unterschied der beiden Spannungen durch ein unterschiedliches Tastverhältnis realisiert wird.
Somit steht die schnelle Abschaltung des ersten Leistungsschaltelement sofort zur Verfügung, wenn ein Energiefluss durch die Ladestation erfolgen kann.
Der Energiespeicher kann auch als ein Energiepuffer genutzt werden, wobei elektrische Energie aus dem Energiespeicher über die Ladestation in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann. Dies kann zu einem stabileren Energieversorgungsnetz beitragen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner den Schritt: Abschalten der Haltespannung für das erste Leistungsschaltelement, um das erste Leistungsschaltelement in den nicht-leitenden Schaltzustand zu verbringen, wenn ein Fehlerzustand von der Ladestation erfasst wird.
Der Fehlerzustand bezieht sich auf das Laden des Energiespeichers durch die Ladestation. Der Fehlerzustand umfasst beispielsweise einen Fehlstrom, einen Überstrom, eine Überspannung, eine erhöhte Temperatur oder dergleichen. Der Fehlerzustand kann ferner einen Wegfall einer sicherheitsbezogenen Freigabebedingung für den Energiefluss durch die Ladestation umfassen. Ein solcher Fehlerzustand kann in der Ladestation selbst auftreten, kann aber auch das Ladekabel, den zu ladenden Energiespeicher oder das Elektrofahrzeug, oder auch das Stromnetz, an das die Ladestation angeschlossen ist, betreffen.
Das Erfassen des Fehlerzustands durch die Ladestation kann ein Empfangen eines entsprechenden Signals von einer zu der Ladestation externen Einheit umfassen. Die externe Einheit ist beispielsweise eine Sicherheitseinrichtung des Elektrofahrzeugs. Das heißt, dass der Fehlerzustand nicht zwingend von einer Komponente der Ladestation erfasst wird.
Andererseits umfasst die Ladestation in Ausführungsformen sicherheitsrelevante Einrichtungen, wie Sicherungen, Strom- und/oder Spannungsmesseinrichtungen und dergleichen, die zum Erfassen des Fehlerzustands eingerichtet sein können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt c) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Durchführen des Schrittes b) durchgeführt.
Die vorbestimmte Zeitspanne wird insbesondere in Abhängigkeit von Parametern des verwendeten ersten Leistungsschaltelements bestimmt.
Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitspanne in Abhängigkeit einer für das erste Leistungsschaltelement charakteristischen Zeitkonstante, die einen zeitlichen Zusammenhang zwischen Ansteuerspannung und Ansteuerstrom des elektromagnetischen Antriebs bestimmt werden. Ein Beispiel für die charakteristische Zeitkonstante ist der Faktor L/R für einen Stromkreis, in dem eine Spule mit Induktivität L mit einem Widerstand R in Reihe geschaltet ist, wie anhand der Gleichung (2) oben bereits erläutert. Die vorbestimmte Zeitspanne wird beispielsweise als T = 3·L/R bestimmt, wobei der Ansteuerstrom zu dieser Zeit auf etwa I = I_H + (I_A - I_H) · exp(-3) gefallen ist (hierbei steht I_H für den Haltestrom im stationären Fall und I_A für den Anziehstrom im stationären Fall).
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da auf eine explizite Messung des Ansteuerstroms verzichtet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:

Erfassen eines Betrages des Stromflusses und/oder einer zeitlichen Änderungsrate des Stromflusses durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements,
Vergleichen des erfassten Stromflusses mit dem bestimmten Schwellwert und/oder Vergleichen der erfassten Änderungsrate mit einem bestimmten Schwellwert für die zeitliche Änderungsrate, und
Durchführen des Verfahrensschrittes c) in Abhängigkeit des Vergleichs.

Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da hiermit sichergestellt ist, dass die schnelle Abschaltung des ersten Leistungsschaltelements bereits möglich ist, wenn der Verfahrensschritt c) durchgeführt wird. Der Verfahrensschritt c) wird insbesondere nur dann durchgeführt, wenn der Vergleich ergibt, dass der erfasste Stromfluss kleiner oder gleich dem bestimmten Schwellwert ist, und/oder dass die erfasste Änderungsrate kleiner oder gleich dem bestimmten Schwellwert für die zeitliche Änderungsrate ist.
Der Schwellwert für den Stromfluss wird insbesondere auf Basis des Haltestroms I_H bestimmt, der durch den elektromagnetischen Antrieb fließt, wenn dieser mit der Haltspannung angesteuert wird und nachdem alle dynamischen Vorgänge abgeklungen sind. Der bestimmte Schwellwert kann etwas über dem Haltestrom liegen, beispielsweise kann der Schwellwert zwischen 100% - 150% des Haltestroms betragen. Insbesondere wird der Schwellwert als 101% - 115% von IH bestimmt.
Die Änderungsrate ist physikalisch gesehen eine Stromänderung/Zeiteinheit (dI(t)/dt) und hat beispielsweise die physikalische Dimension Strom/Zeit. Die Änderungsrate ist ein Indiz dafür, ob sich der Stromkreis des elektromagnetischen Antriebs einem stationären Zustand angenähert hat oder wie weit fortgeschritten diese Annährung ist. Die Änderungsrate nimmt beispielsweise direkt nach der Reduktion auf die Haltespannung einen hohen Wert an und fällt dann von dem hohen Wert auf null ab. Wenn die Änderungsrate null ist, dann ist das System im stationären Zustand, in dem der zu der Haltespannung korrespondierende Haltestrom durch den elektromagnetischen Antrieb fließt. Zu diesem Zeitpunkt ist die zusätzliche im Magnetfeld gespeicherte Energie dissipiert. Der bestimmte Schwellwert für die Änderungsrate liegt vorzugsweise zwischen null und 50% eines Maximalwerts für die Änderungsrate, insbesondere beträgt der Schwellwert 1/exp(1) des Maximalwerts. Unter dem Maximalwert wird vorliegend insbesondere der Wert der Änderungsrate direkt nach dem Umschalten von der Anziehspannung auf die Haltespannung verstanden. Der Maximalwert für die Änderungsrate kann für ein bestimmtes Leistungsschaltelement mit bestimmten Betriebsparametern insbesondere experimentell bestimmt werden. Der Maximalwert der Änderungsrate kann aber auch theoretisch unter Zugrundelegung der physikalischen Zusammenhänge ermittelt werden.
In Ausführungsformen kann ein Freigeben des zweiten Leistungsschaltelements für die Ermöglichung des Verfahrensschrittes c) in Abhängigkeit des Vergleichs erfolgen. Beispielsweise kann eine Sicherheitssteuerung vorgesehen sein, die ein Schalten des zweiten Leistungsschaltelements von dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand unterbinden kann. Dies kann beispielsweise mittels eines &-Gatters erfolgen, dessen einer Eingang von der Sicherheitssteuerung in Abhängigkeit des Vergleichs angesteuert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind das erste Leistungsschaltelement und das zweite Leistungsschaltelement in Bezug auf den Energiefluss zum Elektrofahrzeug in Reihe geschaltet.
Das heißt, dass die Energie durch die Ladestation über beide Leistungsschaltelemente übertragen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind das erste Leistungsschaltelement und das zweite Leistungsschaltelement in der Ladestation direkt miteinander verbunden.
Hierunter wird verstanden, dass zwischen dem ersten Leistungsschaltelement und dem zweiten Leistungsschaltelement außer Stromleiter keine anderen elektrischen oder elektronischen Bauteile angeordnet sind. Man kann diese Anordnung auch als doppelte Trennstelle bezeichnen.
Insbesondere befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungsschaltelement auch kein Knoten, von dem eine Verbindung zu einem parallel geschalteten elektrischen oder elektronischen Bauteil besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist wenigstens ein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauelement der Ladestation zwischen das erste Leistungsschaltelement und das zweite Leistungsschaltelement geschaltet.
Das zwischengeschaltete Bauelement umfasst alle möglichen Arten von Bauelementen, wie Filter, Spulen, Kondensatoren, Halbleiterbauelemente, wie Dioden, Strom- und/oder Spannungsmessanordnungen, Strom- und/oder Spannungsumsetzer und dergleichen mehr.
In Ausführungsformen ist das erste Leistungsschaltelement eingangsseitig der Ladestation und das zweite Leistungsschaltelement ausgangsseitig der Ladestation angeordnet, oder umgekehrt. Das heißt insbesondere, dass das jeweilige Leistungsschaltelement das dem Eingang oder Ausgang nächstliegende Bauelement ist und damit dazu eingerichtet ist, den Energiefluss aus der Ladestation in die jeweilige Richtung heraus komplett zu unterbrechen. Insbesondere sind hierbei alle weiteren Bauelemente der Ladestation, die zum Bereitstellen der elektrischen Energie genutzt werden, zwischen das erste und das zweite Leistungsschaltelement geschaltet.
Es sei jedoch angemerkt, dass die Ladestation weitere Eingänge und/oder Ausgänge aufweisen kann, über die beispielsweise eine Versorgungsspannung bereitstellbar und/oder Kommunikationsverbindungen herstellbar sind.
In weiteren Ausführungsformen sind lediglich passive Bauelemente, wie ein Widerstand und/oder ein Filter, zwischen dem Eingang und dem eingangsseitig angeordneten Leistungsschaltelement und/oder zwischen dem Ausgang und dem ausgangsseitigen Leistungsschaltelement angeordnet.
In weiteren Ausführungsformen ist nur das erste oder nur das zweite Leistungsschaltelement eingangsseitig oder ausgangsseitig der Ladestation angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Ladestation eine Sicherheitsschaltung auf, die das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements überwacht und die das Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements unterbindet, bis das erste Leistungsschaltelement mit der Haltespannung angesteuert wird und der Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements den bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Darunter, dass die Sicherheitsschaltung das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements überwacht, wird beispielsweise verstanden, dass die Sicherheitsschaltung Steuersignale ausgibt, die das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements mit der Anziehspannung und nachfolgend mit der Haltespannung veranlassen. Die Sicherheitsschaltung kann auch selbst zum Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements eingerichtet sein. Insbesondere kann die Sicherheitsschaltung jederzeit das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements beenden oder unterbrechen, wenn ein Fehlerfall erfasst wird.
Die Sicherheitssteuerung kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das zweite Leistungsschaltelement als ein elektromagnetisches Relais, als ein elektronisches Relais, als ein steuerbarer AC/DC-Wandler oder als ein steuerbarer DC/DC-Wandler ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Ladestation ein drittes, elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement auf, das zum Unterbrechen des Energieflusses durch die Ladestation zum Elektrofahrzeug eingerichtet ist, wobei das erste Leistungsschaltelement eingangsseitig der Ladestation und das dritte Leistungsschaltelement ausgangsseitig der Ladestation angeordnet ist und das zweite Leistungsschaltelement zwischen das erste und das dritte Leistungsschaltelement geschaltet ist, und wobei das dritte Leistungsschaltelement entsprechend den Schritten a) und b) in den leitenden Zustand versetzt wird, bevor der Schritt c) durchgeführt wird.
Bei dieser Ausführungsform kann vorteilhaft jeglicher Energiefluss von der Ladestation nach außen im Fehlerfall schnell unterbunden werden, indem das erste, das dritte oder auch beide Leistungsschaltelemente geöffnet werden. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn sich in der Ladestation Bauelemente befinden, die im Betrieb der Ladestation eine höhere Energiemenge zwischenspeichern, wie beispielsweise Spulen und/oder Kondensatoren. Wenn nur das erste Leistungsschaltelement vorhanden ist, kann es vorkommen, dass die zwischengespeicherte Energie trotz geöffnetem ersten Leistungsschaltelement in unerwünschter Weise abfließt und einen Schaden verursachen kann.
Darunter, dass das dritte Leistungsschaltelement entsprechend den Schritten a) und b) in den leitenden Zustand versetzt wird, bevor der Schritt c) durchgeführt wird, ist zu verstehen, dass für das dritte Leistungsschaltelement die gleichen Schritte durchgeführt werden, wie für das erste Leistungsschaltelement angegeben. Insbesondere wird das zweite Leistungsschaltelement erst dann angesteuert, wenn der Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb sowohl des ersten als auch des dritten Leistungsschaltelements den jeweils bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet. Es sei angemerkt, dass der bestimmte Schwellwert für das erste und das dritte Leistungsschaltelement unterschiedlich sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Schritte a) und b) mit dem ersten und dem dritten Leistungsschaltelement sich zeitlich überschneidend, insbesondere zeitgleich, durchgeführt.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie vorgeschlagen. Die Ladestation umfasst:

ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement und ein zweites elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement, wobei das erste Leistungsschaltelement ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement ist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation zu dem Elektrofahrzeug oder umgekehrt eingerichtet ist,
eine erste Ansteuereinheit zum Ansteuern eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements mit einer Anziehspannung, um das erste Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, wobei die erste Ansteuereinheit dazu eingerichtet ist, den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement in dem leitenden Schaltzustand ist, und
eine zweite Ansteuereinheit zum Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements, um das zweite Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, in Abhängigkeit eines von der ersten Ansteuereinheit ausgegebenen Freigabesignals.

Die Ladestation wird vorzugsweise gemäß dem Verfahren des ersten Aspekts betrieben. Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Ladestation entsprechend. Die Ladestation weist die gleichen Vorteile auf, die anhand des Verfahrens beschrieben sind.
Die jeweilige Ansteuereinheit kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Die erste und die zweite Ansteuereinheit können insbesondere gemeinsam in einer übergeordneten Einheit integriert sein.
Die erste Ansteuereinheit kann auch als eine Sicherheitsschaltung ausgebildet sein, die das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements mit der Ansteuerspannung und der Haltespannung und das Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements kontrolliert.
Insbesondere ist die erste Ansteuereinheit ferner zum Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements zum Offnen des ersten Leistungsschaltelements im Fehlerfall eingerichtet.
Die Ladestation kann auch als Ladeanschlussvorrichtung bezeichnet werden. Die Ladestation ist insbesondere als Wallbox ausgebildet. Die Ladestation ist zum Aufladen bzw. Regenerieren des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs geeignet, indem die Ladestation über eine Anschlussbuchse und den Ladestecker des Elektrofahrzeugs mit dem Energiespeicher bzw. der Ladeelektronik des Elektrofahrzeugs elektrisch verbunden wird. Die Ladestation agiert dabei als Bezugsquelle für elektrische Energie für das Elektrofahrzeug, wobei die elektrische Energie in einen Energiespeicher des Elektrofahrzeuges mittels Anschlussbuchse und Ladestecker übertragen werden kann. Die Ladestation kann auch als intelligente Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge bezeichnet werden. Die Ladestation kann insbesondere ein wasserdichtes Gehäuse aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Ladestation umfasst die erste Ansteuereinheit ein Zeitglied zum Zählen eines vorbestimmten Zeitintervalls und ist dazu eingerichtet, das Freigabesignal auszugeben, sobald das vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist, nachdem die erste Ansteuereinheit das erste Leistungsschaltelement mit der Haltespannung ansteuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst die erste Ansteuereinheit einen Strommesser zum Erfassen eines Betrages eines Stromflusses und/oder einer Änderungsrate des Stromflusses durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements und ist dazu eingerichtet, das Freigabesignal auszugeben, wenn der erfasste Stromfluss einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet und/oder wenn die erfasste Änderungsrate einen bestimmten Schwellwert für die zeitliche Änderungsrate erreicht oder unterschreitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation sind ein erstes Netzteil zum Bereitstellen der Anziehspannung für das erste Leistungsschaltelement und ein zweites Netzteil zum Bereitstellen der Haltespannung für das erste Leistungsschaltelement vorgesehen.
In dieser Ausführungsform kann die Haltespannung vorteilhaft mit einer sehr geringen Verlustleistung bereitgestellt werden. Ein Energieverbrauch der Ladestation im Betrieb kann damit reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation weist die Ladestation ein drittes, elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement auf, das zum Unterbrechen des Energieflusses durch die Ladestation zu dem Elektrofahrzeug eingerichtet ist, wobei das erste Leistungsschaltelement eingangsseitig der Ladestation und das dritte Leistungsschaltelement ausgangsseitig der Ladestation angeordnet ist und das zweite Leistungsschaltelement zwischen das erste und das dritte Leistungsschaltelement geschaltet ist, und wobei die erste Ansteuereinheit ferner dazu eingerichtet ist, einen elektromagnetischen Antrieb des dritten Leistungsschaltelements mit einer Anziehspannung anzusteuern, um das dritte Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, und das dritte Leistungsschaltelement mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung anzusteuern, nachdem das dritte Leistungsschaltelement in dem leitenden Schaltzustand ist.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt schematisch eine Anordnung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs mittels einer Ladestation;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation;
3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Ladestation;
4 zeigt eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Ladestation;
5 zeigt ein Diagramm mit beispielhaften Strom- und Spannungsverläufen;
6 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Ladestation; und
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt schematisch eine erste Anordnung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 110 eines Elektrofahrzeugs 108 mittels einer Ladestation 10.
In dem Beispiel der 1 ist die Ladestation 10 an ein mehrphasiges Teilnehmernetz 101 angeschlossen, das seinerseits über einen Anschlusspunkt 120 mit einem mehrphasigen Energieversorgungsnetz 100 verbunden ist. Es handelt sich in diesem Beispiel (und auch in den nachfolgend anhand der 2 - 7 erläuterten Ausführungsbeispielen) ohne Beschränkung der Allgemeinheit jeweils um dreiphasige Stromnetze. Das Elektrofahrzeug 108 ist mittels eines Ladekabels 105, das mit einer Anschlussbuchse AB der Ladestation 10 verbunden ist, mit der Ladestation 10 gekoppelt.
Die Ladestation 10 umfasst ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement 11 und ein zweites elektrisch steuerbaren Leistungsschaltelement 12, wobei das erste Leistungsschaltelement 11 ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement, wie ein Relais oder Schütz, ist. Das zweite Leistungsschaltelement 12 kann beispielsweise als ein elektronisches Leistungsschaltelement ausgebildet sein. Jedes der Leistungsschaltelemente 11, 12 weist einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom durch das jeweilige Leistungsschaltelement 11, 12 fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, auf. Jedes der Leistungsschaltelemente 11, 12 ist zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation 10 zu dem Elektrofahrzeug 108 oder umgekehrt eingerichtet.
Die Ladestation 10 umfasst eine Steuerung 19, die eine erste Ansteuereinheit 19A (siehe 4 oder 6) und eine zweite Ansteuereinheit 19B (siehe 4 oder 6) aufweist. Die erste Ansteuereinheit 19A ist zum Ansteuern eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer Anziehspannung U_A (siehe 5) eingerichtet, um das erste Leistungsschaltelement 11 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, und ist weiterhin dazu eingerichtet, den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer gegenüber der Anziehspannung U_A verringerten Haltespannung U_H anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement 11 in dem leitenden Schaltzustand ist. Die zweite Ansteuereinheit 19B ist zum Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements 12 eingerichtet, um das zweite Leistungsschaltelement 12 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, in Abhängigkeit eines von der ersten Ansteuereinheit 19A ausgegebenen Freigabesignals SIG (siehe 4 oder 6).
Es sei angemerkt, dass die Ladestation 10 eine Vielzahl weiterer Bauelemente aufweisen kann, auf deren Darstellung aus Gründen der Übersicht in der 1 verzichtet wurde, was jedoch aus den weiteren Ausführungsbeispielen hervorgeht.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation 10, die beispielsweise wie in der 1 dargestellt zum Laden eines Energiespeichers 110 eines Elektrofahrzeuges 108 eingerichtet ist. In dieser Ausführungsform ist die Ladestation 10 an ein (nicht dargestelltes) Teilnehmernetz mit drei Phasen L1 - L3, einem Neutralleiter N und einem Schutzleiter PE angeschlossen. Die Ladestation 10 weist eine Vielzahl von Bauelementen 11 - 19 auf, die zum Bereitstellen der elektrischen Energie an der Anschlussbuchse AB dienen. Es handelt sich bei den Bauelementen 11 - 19 beispielhaft um ein eingangsseitiges EMV-Filter 13, einen Schutzschalter 14 (Erdschlussüberwachung), ein erstes Leistungsschaltelement 11, das als ein Schütz ausgebildet ist, ein zweites Leistungsschaltelement 12, einen AC/DC-Wandler 15, einen DC/DC-Wandler 16, einen weiteren Schutzschalter 17 (DC-Schütz), ein ausgangsseitiges EMV-Filter 18 sowie eine Steuerung 19. Die Ladestation 10 ist damit beispielhaft zum Gleichstromladen ausgebildet.
Die Steuerung 19 ist insbesondere zum Ansteuern des ersten und zweiten Leistungsschaltelements 11, 12, wie anhand der 1 erläutert, eingerichtet. Zusätzlich ist in der 2 angedeutet, dass die Steuerung 19 auch zum Steuern weiterer Bauelemente und/oder zum Erfassen von relevanten Messwerten und/oder Zustandsdaten von den Bauelementen eingerichtet ist.
Es sei angemerkt, dass die Ladestation 10 alternativ auch zum Wechselstromladen eingerichtet sein kann, wobei dann der AC/DC-Wandler 15 und der DC/DC-Wandler 16 entfallen und stattdessen beispielsweise ein AC/AC-Wandler vorhanden sein kann.
Zudem sei angemerkt, dass die Anordnung der unterschiedlichen Bauelemente 11 - 18, insbesondere deren Reihenfolge, ebenfalls lediglich beispielhaft ist und verschiedene andere Anordnungen möglich sind, ohne dass die Funktion der Ladestation 10 beeinträchtigt wird. Ferner können weniger, mehr und/oder andere Bauelemente als in der 2 beispielhaft gezeigt in der Ladestation 10 vorhanden sein.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Ladestation 10, die, beispielsweise wie in der 1 dargestellt, zum Laden eines Energiespeichers 110 eines Elektrofahrzeuges 108 eingerichtet ist. In dieser Ausführungsform ist die Ladestation 10 an ein (nicht dargestelltes) Teilnehmernetz mit drei Phasen L1 - L3, einem Neutralleiter N und einem Schutzleiter PE angeschlossen. Die Ladestation 10 umfasst ein erstes, ein zweites und ein drittes Leistungsschaltelement 11, 12, 21, sowie eine Anzahl weiterer Bauelemente 13, 15, 16 und eine Steuerung 19. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten und dritten Leistungsschaltelement 11, 21 jeweils um ein elektromagnetisch schaltbares Leistungsschaltelement, wie einen Schütz. Das zweite Leistungsschaltelement 12 ist beispielsweise als ein elektronische Leistungsschaltelement ausgebildet. Bei den weiteren Bauelementen handelt es sich beispielhaft um ein EMV-Filter 13, einen AC/DC-Wandler 15 und einen DC/DC-Wandler 16.
Jedes der drei Leistungsschaltelemente 11, 12, 21 ist zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation 10 eingerichtet. Jedes der Leistungsschaltelemente 11, 12, 21 wird von der Steuerung 19 gesteuert, die beispielsweise wie anhand der 1 erläutert ausgebildet sein kann.
In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Leistungsschaltelement 11 insbesondere eingangsseitig der Ladestation 10 angeordnet, wobei unter „eingangsseitig“ vorliegend teilnehmernetzseitig verstanden wird. Das dritte Leistungsschaltelement 21 ist ausgangsseitig der Ladestation 10 angeordnet, wobei unter „ausgangsseitig“ vorliegend Elektrofahrzeug-seitig verstanden wird. In dem dargestellten Beispiel ist das erste Leistungsschaltelement 11 das erste Bauelement der Ladestation 10 von dem Teilnehmernetz aus betrachtet, und das dritte Leistungsschaltelement 21 ist das letzte Bauelement der Ladestation 10 von dem Teilnehmernetz aus betrachtet (abgesehen von der Anschlussbuchse AB).
Damit ist das erste Leistungsschaltelement 11 dazu eingerichtet, jeglichen Energiefluss von dem Teilnehmernetz in die Ladestation 10 hinein oder von der Ladestation 10 in das Teilnehmernetz hinaus zu unterbrechen. Das dritte Leistungsschaltelement 21 ist dazu eingerichtet, jeglichen Energiefluss von der Ladestation 10 zu dem Elektrofahrzeug 108 oder von dem Elektrofahrzeug 108 in die Ladestation 10 zu unterbrechen.
Indem das erste, das zweite und das dritte Leistungsschaltelement 11, 12, 21 jeweils wie anhand der 1 oder der 7 erläutert von der Steuerung 19 gesteuert werden, ist insbesondere ein schnelles Unterbrechen des Energieflusses von Beginn an, direkt nachdem das zweite Schaltelement 12 in den leitenden Zustand versetzt wurde, möglich. Damit ist eine Sicherheit der Ladestation 10 erhöht. Unter dem Begriff „schnelles Unterbrechen“ wird beispielsweise verstanden, dass der Energiefluss innerhalb von 20 ms nach Auftreten eines Fehlers unterbrochen ist.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Ladestation 10, die beispielsweise, wie in der 1 dargestellt, zum Laden eines Energiespeichers 110 eines Elektrofahrzeuges 108 eingerichtet ist. In dieser Ausführungsform ist die Ladestation 10 an ein (nicht dargestelltes) Teilnehmernetz mit drei Phasen L1 - L3, einem Neutralleiter N und einem Schutzleiter PE angeschlossen. Die Ladestation 10 weist eine Vielzahl von Bauelementen 11 - 20, 22 - 26 auf, die zum Bereitstellen der elektrischen Energie an der Anschlussbuchse AB dienen. Es handelt sich bei den Bauelementen 11 - 20, 22 - 26 beispielhaft um ein eingangsseitiges EMV-Filter 13, einen Schutzschalter 14 (Erdschlussüberwachung), eine Netzimpedanzmessung 22, ein erstes Leistungsschaltelement 11, das als ein Schütz ausgebildet ist, ein zweites Leistungsschaltelement 12, eine Fehlerstromüberwachung zur Gleichstromerkennung 23, eine LCL-Filteranordnung 24, einen AC/DC-Wandler 15, einen DC/DC-Wandler 16, eine Gleichstrom-Messeinrichtung 25, eine Spannungsmesseinrichtung 26, einen weiteren Schutzschalter 17 (DC-Schütz), ein ausgangsseitiges EMV-Filter 18, eine Steuerung 19, eine Regeleinheit 20 und eine Netzüberwachungseinheit 27. Die Regeleinheit 20 ist zum Regeln des AC/DC-Wandlers 15 und des DC/DC-Wandlers 16 in Abhängigkeit von Steuersignalen, die von der Steuerung 19 empfangen werden, eingerichtet.
Die Steuerung 19 ist in eine erste Ansteuereinheit 19A und eine zweite Ansteuereinheit 19B unterteilt. Die erste Ansteuereinheit 19A kann auch als Sicherheitssteuerung bezeichnet werden, die zum Steuern aller sicherheitsrelevanten Steueraufgaben eingerichtet ist. Es sei angemerkt, dass die Sicherheitssteuerung auch darauf beschränkt sein kann, die sicherheitsrelevanten Funktionen und Parameter zu überwachen, selbst aber keine direkte Steuerung durchführt, sondern lediglich sicherheitsrelevante Funktionen freigibt oder blockiert. Die zweite Ansteuereinheit 19B kann auch als allgemeine Steuerung bezeichnet werden, die zum Steuern aller nicht sicherheitsrelevanten Steueraufgaben eingerichtet ist. Die erste und die zweite Ansteuereinheit 19A, 19B empfangen von den Messeinheiten 23, 25, 26, 27 erfasste Messdaten, auf deren Basis sie die jeweiligen Steuer- und Regelaufgaben durchführen. Insbesondere ist die erste Ansteuereinheit 19A zum Ansteuern eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer Anziehspannung U_A (siehe 5) eingerichtet, um das erste Leistungsschaltelement 11 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, und ist weiterhin dazu eingerichtet, den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer gegenüber der Anziehspannung U_A verringerten Haltespannung U_H anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement 11 in dem leitenden Schaltzustand ist.
Die zweite Ansteuereinheit 19B ist zum Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements 12 eingerichtet, um das zweite Leistungsschaltelement 12 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, in Abhängigkeit eines von der ersten Ansteuereinheit 19A ausgegebenen Freigabesignals SIG. In diesem Beispiel erfolgt die Freigabe für die Ansteuerung des zweiten Leistungsschaltelements 12 über ein &-Gatter, dessen einer Eingang mit der ersten Ansteuereinheit 19A gekoppelt ist, und an den die erste Ansteuereinheit 19A das Freigabesignal SIG ausgibt. Solange das Freigabesignal SIG nicht anliegt, kann daher das zweite Leistungsschaltelement 12 nicht in den leitenden Zustand verbracht werden, selbst wenn die zweite Ansteuereinheit 19B ein entsprechendes Ansteuersignal ausgibt.
5 zeigt ein Diagramm mit beispielhaften Strom- und Spannungsverläufen. Das obere Diagramm zeigt beispielhaft eine Ansteuerspannung UL, mit der ein elektromagnetischer Antrieb eines Leistungsschaltelements 11, 12, 21 angesteuert wird, und das untere Diagramm zeigt beispielhaft den sich jeweils ergebenden Stromfluss IL durch den elektromagnetischen Antrieb, der auch als Ansteuerstrom bezeichnet werden kann. Die horizontale Achse zeigt die Zeit t und ist für beide Diagramme identisch. Der elektromagnetische Antrieb ist beispielsweise als eine Spule ausgebildet, wobei ein Stromfluss durch die Spule ein Magnetfeld hervorruft. Es sei angemerkt, dass die in den beiden Diagrammen dargestellten Strom- und Spannungsverläufe idealisiert dargestellt sind, um die Vorteile der Erfindung deutlicher zu machen. In einer Ansteuerschaltung können verschiedene zusätzliche Effekte auftreten, die in Variationen der Strom- und Spannungsverläufen gegenüber der Darstellung in der 5 resultieren können. Die nachfolgend erläuterten Vorteile bleiben hierbei jedoch bestehen.
Zu einem Zeitpunkt t0 soll das Leistungsschaltelement 11, 12, 21 von dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand versetzt werden, weshalb die Ansteuerspannung UL auf die Anziehspannung U_A gesetzt wird. Der Stromfluss IL zeigt einen verzögerten Anstieg, da zunächst elektrische Energie zum Aufbau des Magnetfeldes gebraucht wird. Der zeitliche Verlauf lässt sich beispielsweise anhand von Gleichung (2) beschreiben. Der Stromfluss IL nähert sich einem durch die Ansteuerspannung U_A und dem ohmschen Widerstand des Ansteuerstromkreises bestimmten Gleichgewichtwert I_A (Anziehstrom) an. Beispielsweise wird dieser Gleichgewichtswert I_A kurz vor dem Zeitpunkt t₁ erreicht.
Zu einem Zeitpunkt t₁ wird die Ansteuerspannung UL auf einen reduzierten Wert U_H, die Haltespannung, gesetzt. Die Haltespannung UL ist derart gewählt, dass das Leistungsschaltelement 11, 12, 21 sicher in dem leitenden Zustand verbleibt, aber der Stromfluss IL durch den elektromagnetischen Antrieb deutlich reduziert ist. Wie an dem unteren Diagramm erkennbar, fällt der Strom IL durch den elektromagnetischen Antrieb langsam ab. Dies liegt daran, dass in dem Magnetfeld gespeicherte Energie dissipiert werden muss, was über einen zusätzlichen (induzierten) Stromfluss erfolgt. Der Strom IL fällt auf einen Haltestromstrom I_H ab, der beispielsweise kurz von dem Zeitpunkt t2 erreicht ist.
Zum Zeitpunkt t2 wird beispielsweise ein Fehler erfasst, wie ein Kurzschluss in der Ladestation 10 (siehe 1 - 4 oder 6) oder in dem Elektrofahrzeug 108 (Siehe 1), weshalb der Energiefluss durch die Ladestation 10 schnellstmöglich zu beenden ist. Hierzu wird das Leistungsschaltelement 11, 12, 21 zum Offnen angesteuert, das heißt, dass es von dem leitenden in den nicht-leitenden Zustand versetzt wird. Hierzu wird die Ansteuerspannung UL auf null reduziert. Der Ansteuerstrom IL fällt nicht sofort auf null, sondern aufgrund des Magnetfelds wie zuvor verzögert ab. Nach einem Zeitintervall Δt1 unterschreitet der Stromfluss den Stromwert I_O, der als Abfallstrom bezeichnet werden kann. Bei diesem Stromfluss ist das Magnetfeld so schwach, dass der Anker des Leistungsschaltelements 11, 12, 21 abfällt und somit der geschaltete Kontakt (oder die Kontakte) öffnet.
Um die durch die Ansteuerung mit der Haltespannung U_H schnellere Abschaltung, also den Zeitgewinn, deutlich zu machen, ist in dem Diagramm beispielhaft mit I₁ auch der Fall dargestellt, wenn der Stromfluss zu dem Zeitpunkt t₂ noch auf dem Niveau von I_A liegt. Dann dauert es das Zeitintervall Δt2, bis der Abfallstrom I_O erreicht ist, wobei das Zeitintervall Δt2 ein Vielfaches des Zeitintervalls Δt1 umfasst.
6 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Ladestation 10, wobei aus Gründen der Übersicht nur ein erstes und ein zweites Leistungsschaltelement 11, 12 sowie eine Steuerung 19 gezeigt sind. Die Steuerung 19 umfasst eine erste Ansteuereinheit 19A und eine zweite Ansteuereinheit 19B. Die erste Ansteuereinheit 19A ist zum Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer Ansteuerspannung UL eingerichtet, um das erste Leistungsschaltelement 11 von dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand zu versetzen. Insbesondere umfasst die erste Ansteuereinheit 19A hierfür zwei Netzgeräte NT1, NT2. Das erste Netzgerät NT1 ist zum Bereitstellen einer Anziehspannung U_A (siehe 5) eingerichtet und das zweite Netzgerät NT2 ist zum Bereitstellen eine Haltespannung U_H (siehe 5) eingerichtet. Die Verwendung von zwei Netzteilen NT1, NT2 für die zwei Spannungsniveaus U_A, U_H hat den Vorteil, dass die Verlustleistung beim Bereitstellen der unterschiedlichen Spannungen reduziert ist im Vergleich zur Verwendung eines Spannungsteilers oder eines Widerstands oder dergleichen.
Ein Controller CTR steuert beispielhaft die Schaltstellung eines Schalters (ohne Bezugszeichen) und steuert damit, welchen Wert die Ansteuerspannung UL aufweist. Beim Einschalten der Ladestation 10 wird das erste Leistungsschaltelement 11 zuerst in den leitenden Zustand versetzt, und erst danach das zweite Leistungsschaltelement 12.
Hierzu wird das erste Leistungsschaltelement 11 zunächst mit der Anziehspannung U_A angesteuert, wie in der 6 dargestellt. Wenn das erste Leistungsschaltelement 11 stabil in dem leitenden Zustand ist, wird die Ansteuerspannung U_L auf die Haltespannung U_H reduziert, indem der Schalter auf das zweite Netzteil NT2 umschaltet. In diesem Beispiel ist die erste Ansteuereinheit 19A zum Erfassen eines Stromflusses IL durch einen elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 eingerichtet. Der Controller CTR empfängt den erfassten Stromfluss I_L, auf dessen Basis der Controller CTR ermitteln kann, wann der Stromfluss I_L auf den bestimmten Schwellwert, beispielsweise den Haltestrom I_H, abgefallen ist. Erst danach gibt der Controller CTR ein Freigabesignal SIG aus, welches auf einen Eingang eines &-Gatters gelegt ist. Auf diese Weise kontrolliert die erste Ansteuereinheit 19A das Umschalten des zweiten Leistungsschaltelements 12 von dem nicht-leitenden in den leitenden Zustand.
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation 10, beispielsweise der anhand einer der 1 - 4 oder 6 erläuterten Ladestation.
In einem ersten Schritt S1 wird ein elektromagnetischer Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 (siehe 1 - 4 sowie 6) mit einer Anziehspannung U_H (siehe 5) angesteuert, um das erste Leistungsschaltelement 11 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen.
In einem zweiten Schritt S2 wird der elektromagnetische Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 mit einer gegenüber der Anziehspannung U_A verringerten Haltespannung U_H (siehe 5) angesteuert, nachdem das erste Leistungsschaltelement 11 in dem leitenden Schaltzustand ist.
In einem dritten Schritt S3 wird das zweite Leistungsschaltelement 12 (siehe 1 - 4 sowie 6) angesteuert, um das zweite Leistungsschaltelement 12 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss IL (siehe 5) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 11 einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

10: Ladestation
11: erstes Leistungsschaltelement
12: zweites Leistungsschaltelement
13: EMV-Filter
14: Schutzschalter
15: AC/DC-Wandler
16: DC/DC-Wandler
17: Schutzschalter
18: EMV-Filter
19: Steuerung
19A: erste Ansteuereinheit
19B: zweite Ansteuereinheit
20: Regeleinheit
21: drittes Leistungsschaltelement
22: Netzimpedanzmessung
23: Stromüberwachung
24: Filter
25: Stromüberwachung
26: Spannungsüberwachung
27: Netzüberwachung
100: Energieversorgungsnetz
101: Teilnehmernetz
105: Ladekabel
108: Energiespeicher
110: Elektrofahrzeug
120: Anschlusspunkt
Δt1: Zeitintervall
Δt2: Zeitintervall
Δt12: Zeitintervall
AB: Anschlussbuchse
CTR: Controller
I: Strom
IA: Anziehstrom
IH: Haltestrom
IL: Spulenstrom
IO: Abfallstrom
L1: Phase
L2: Phase
L3: Phase
N: Neutralleiter
NT1: Netzteil
NT2: Netzteil
PE: Schutzleiter
S1: Verfahrensschritt
S2: Verfahrensschritt
S3: Verfahrensschritt
SIG: Freigabesignal
t: Zeitachse
t0: Einschaltzeitpunkt
t1: Umschaltzeitpunkt
t2: Ausschaltzeitpunkt
U: Spannung
UA: Anziehspannung
UH: Haltespannung
UL: Spulenspannung

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

EP 2882607 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (10) zum Laden eines Energiespeichers (110) eines Elektrofahrzeugs (108) mit elektrischer Energie, wobei die Ladestation (10) ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement (11) und ein zweites elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement (12) aufweist, wobei das erste Leistungsschaltelement (11) ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement ist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (11, 12) einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (11, 12) zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation (10) zu dem Elektrofahrzeug (108) oder umgekehrt eingerichtet ist, mit den Schritten: a) Ansteuern (S1) eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer Anziehspannung (UA), um das erste Leistungsschaltelement (11) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, b) Ansteuern (S2) des elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer gegenüber der Anziehspannung (UA) verringerten Haltespannung (UH), nachdem das erste Leistungsschaltelement (11) in dem leitenden Schaltzustand ist, und c) Ansteuern (S3) des zweiten Leistungsschaltelements (12), um das zweite Leistungsschaltelement (12) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss (I_L) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11) betraglich einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Abschalten der Haltespannung (U_H) für das erste Leistungsschaltelement (11), um das erste Leistungsschaltelement (11) in den nicht-leitenden Schaltzustand zu verbringen, wenn ein Fehlerzustand von der Ladestation (10) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne nach Durchführen des Schrittes b) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch: Erfassen eines Betrages des Stromflusses (I_L) und/oder einer zeitlichen Änderungsrate des Stromflusses (I_L) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11), Vergleichen des erfassten Betrages mit dem bestimmten Schwellwert und/oder Vergleichen der erfassten Änderungsrate mit einem bestimmten Schwellwert für die zeitliche Änderungsrate, und Durchführen des Verfahrensschrittes c) in Abhängigkeit des Vergleichs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leistungsschaltelement (11) und das zweite Leistungsschaltelement (12) in Bezug auf den Energiefluss zum Elektrofahrzeug (108) in Reihe geschaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Leistungsschaltelement (11) und das zweite Leistungsschaltelement (12) in der Ladestation (10) direkt miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (13 - 18, 22 - 27) der Ladestation (10) zwischen dem ersten Leistungsschaltelement (11) und dem zweiten Leistungsschaltelement (12) geschaltet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (10) eine Sicherheitsschaltung (19A) aufweist, die das Ansteuern des ersten Leistungsschaltelements (11) überwacht und die das Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements (12) unterbindet, bis das erste Leistungsschaltelement (11) mit der Haltespannung (U_H) angesteuert wird und der Stromfluss (I_L) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11) den bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leistungsschaltelement (12) als ein elektromagnetisches Relais, als ein elektronisches Relais, als ein AC/DC-Wandler (15) oder als ein DC/DC-Wandler (16) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (10) ein drittes, elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement (21) aufweist, das zum Unterbrechen des Energieflusses durch die Ladestation (10) zum Elektrofahrzeug (108) eingerichtet ist, wobei das erste Leistungsschaltelement (11) eingangsseitig der Ladestation (10) und das dritte Leistungsschaltelement (21) ausgangsseitig der Ladestation (10) angeordnet ist und das zweite Leistungsschaltelement (12) zwischen das erste und das dritte Leistungsschaltelement (11, 21) geschaltet ist, und wobei das dritte Leistungsschaltelement (21) entsprechend den Schritten a) und b) in den leitenden Zustand versetzt wird, bevor der Schritt c) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) mit dem ersten und dem dritten Leistungsschaltelement (11, 21) sich zeitlich überschneidend, insbesondere zeitgleich, durchgeführt werden.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Ladestation (10) zum Laden eines Energiespeichers (110) eines Elektrofahrzeugs (108) mit elektrischer Energie, mit: einem ersten elektrisch steuerbaren Leistungsschaltelement (11) und einem zweiten elektrisch steuerbaren Leistungsschaltelement (12), wobei das erste Leistungsschaltelement (11) ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement ist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (11, 12) einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (11, 12) zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation (10) zu dem Elektrofahrzeug (110) oder umgekehrt eingerichtet ist, einer ersten Ansteuereinheit (19A) zum Ansteuern eines elektromagnetischen Antriebs des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer Anziehspannung (UA), um das erste Leistungsschaltelement (11) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, wobei die erste Ansteuereinheit (19A) dazu eingerichtet ist, den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11) mit einer gegenüber der Anziehspannung (UA) verringerten Haltespannung (U_H) anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement (11) in dem leitenden Schaltzustand ist, und einer zweiten Ansteuereinheit (19B) zum Ansteuern des zweiten Leistungsschaltelements (12), um das zweite Leistungsschaltelement (12) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, in Abhängigkeit eines von der ersten Ansteuereinheit (19A) ausgegebenen Freigabesignals (SIG).
Ladestation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ansteuereinheit (19A) ein Zeitglied zum Zählen eines vorbestimmten Zeitintervalls umfasst und dazu eingerichtet ist, das Freigabesignal (SIG) auszugeben, sobald das vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist, nachdem die erste Ansteuereinheit (19A) das erste Leistungsschaltelement (11) mit der Haltespannung (U_H) ansteuert.
Ladestation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ansteuereinheit (11) einen Strommesser zum Erfassen eines Betrages eines Stromflusses (I_L) und/oder einer zeitlichen Änderungsrate des Stromflusses (I_L) durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (11) umfasst und dazu eingerichtet ist, das Freigabesignal (SIG) auszugeben, wenn der erfasste Betrag einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet und/oder wenn die erfasste Änderungsrate einen bestimmten Schwellwert für die zeitliche Änderungsrate erreicht oder unterschreitet.
Ladestation nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Netzteil (NT1) zum Bereitstellen der Anziehspannung (UA) für das erste Leistungsschaltelement (11) und ein zweites Netzteil (NT2) zum Bereitstellen der Haltespannung (U_H) für das erste Leistungsschaltelement (11) vorgesehen ist.
Ladestation nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (10) ein drittes, elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement (21) aufweist, das zum Unterbrechen des Energieflusses durch die Ladestation (10) zu dem Elektrofahrzeug (108) eingerichtet ist, wobei das erste Leistungsschaltelement (11) eingangsseitig der Ladestation (10) und das dritte Leistungsschaltelement (21) ausgangsseitig der Ladestation (10) angeordnet ist und das zweite Leistungsschaltelement (12) zwischen das erste und das dritte Leistungsschaltelement (11, 21) geschaltet ist, und wobei die erste Ansteuereinheit (19A) ferner dazu eingerichtet ist, einen elektromagnetischen Antrieb des dritten Leistungsschaltelements (21) mit einer Anziehspannung (UA) anzusteuern, um das dritte Leistungsschaltelement (21) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, und das dritte Leistungsschaltelement (21) mit einer gegenüber der Anziehspannung (UA) verringerten Haltespannung (U_H) anzusteuern, nachdem das dritte Leistungsschaltelement (21) in dem leitenden Schaltzustand ist.