DE102022112749A1

DE102022112749A1 - Charging device for charging a motor vehicle and a module for integration into the charging device

Info

Publication number: DE102022112749A1
Application number: DE102022112749.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Finsinger; Markus Schmid
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2023222919A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden eines Kraftfahrzeugs (8), umfassend eine Hauptleiterplatte (2) und eine Übergabeschnittstelle (3), wobei die Hauptleiterplatte (2) dazu eingerichtet ist, an ein Stromnetz (4) angeschlossen zu werden und einen Ladestrom (7) bereit zu stellen, und wobei die Übergabeschnittstelle (3) dazu eingerichtet ist, den Ladestrom (7) für das Laden des Kraftfahrzeugs (8) bereit zu stellen, wobei ein Energiemessgerät (10) zum Messen der zum Laden des Kraftfahrzeugs (8) aufgewendeten Energie vorgesehen ist, wobei das Energiemessgerät (10) dazu eingerichtet ist, die elektrische Energie an der Übergabeschnittstelle (3) zu messen.The present invention relates to a charging device (1) for charging a motor vehicle (8), comprising a main circuit board (2) and a transfer interface (3), wherein the main circuit board (2) is designed to be connected to a power grid (4) and to provide a charging current (7), and wherein the transfer interface (3) is set up to provide the charging current (7) for charging the motor vehicle (8), wherein an energy measuring device (10) for measuring the charging current for the motor vehicle (8) energy used is provided, the energy measuring device (10) being set up to measure the electrical energy at the transfer interface (3).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines Kraftfahrzeugs und ein Modul, welches in die Ladevorrichtung integriert wird.The present invention relates to a charging device for charging a motor vehicle and a module which is integrated into the charging device.

Stand der TechnikState of the art

Ladevorrichtungen zum Laden von Traktionsbatterien von Kraftfahrzeugen sind beispielsweise als Ladesäulen oder Wallboxen ausgebildet. Die Einhaltung der Zählergenauigkeit für die Abrechnung des verbrauchten Stroms ist eine Herausforderung.Charging devices for charging traction batteries of motor vehicles are designed, for example, as charging stations or wall boxes. Maintaining meter accuracy for billing the electricity consumed is a challenge.

Eine Unbekannte bei der Messung des Stromverbrauchs ist das Ladekabel zwischen der Ladevorrichtung und dem elektrischen Kraftfahrzeug. Dieses muss, falls es an der Ladevorrichtung angeschlagen (fest montiert) ist, bei der Verbrauchsbetrachtung berücksichtigt werden.An unknown factor when measuring power consumption is the charging cable between the charging device and the electric vehicle. If it is attached (fixed) to the charging device, this must be taken into account when considering consumption.

Im Jahr 2021 gibt es noch nicht viele Wallboxen mit normativen Energiemessgeräten (zum Beispiel nach der EU Measurement Instrument Directive - MID) auf dem Markt. Es gibt Wallboxen mit integrierten eichrechtskonformen Stromzählern, die im Aufbau den Stromzählern oder Energiezählern, wie beispielsweise am Hausanschluss, ähneln oder identisch sind. Mit einem solchen Aufbau sind aber technische Nachteile verbunden. Bei marktüblichen Stromzählern oder Energiemessgeräten, wie beispielsweise Hutschienen-Stromzählern bei einem Haushaltsanschluss, wird die elektrische Energie an den Anschlussklemmen des Strommessgerätes gemessen. Bei Wallboxen ist diese Messung jedoch nicht vollkommen korrekt, da die Messung für elektrische Kraftfahrzeuge am ersten Übergabepunkt zum Kunden vorgenommen werden muss. Dies ist entweder am Ladesockel oder am fest angeschlagenen Ladekabelende. Die Verluste vom Stromzähler oder Energiemessgerät zum ersten Übergabepunkt zum Kunden dürfen dem Kunden nicht verrechnet werden.In 2021, there are not many wallboxes with normative energy measuring devices (for example according to the EU Measurement Instrument Directive - MID) on the market. There are wall boxes with integrated calibration law-compliant electricity meters that are similar or identical in structure to electricity meters or energy meters, for example on the house connection. However, there are technical disadvantages associated with such a structure. With commercially available electricity meters or energy measuring devices, such as DIN rail electricity meters for a household connection, the electrical energy is measured at the connection terminals of the electricity measuring device. However, this measurement is not completely correct for wallboxes, as the measurement for electric vehicles must be carried out at the first handover point to the customer. This is either on the charging base or on the firmly attached end of the charging cable. Losses from the electricity meter or energy measuring device to the first transfer point to the customer may not be charged to the customer.

Aus der CN 112339595 A ist eine Ladesäule mit einer Diebstahlsicherung vor unberechtigter Stromabzweigung bekannt, bei welcher jeweils am Anschluss der Ladesäule an das Stromnetz, in der Säule und am Ladestecker die jeweils abgegebene elektrische Energie gemessen wird. Aus dem Vergleich der jeweiligen Messwerte zusammen mit einer Detektionsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, zu erkennen, ob das Gehäuse der Ladesäule unberechtigt geöffnet wurde, kann bestimmt werden, ob unberechtigt an der Ladesäule Strom abgegriffen wird oder nicht.From the CN 112339595 A A charging station with an anti-theft device to protect against unauthorized power diversion is known, in which the electrical energy delivered is measured at the connection of the charging station to the power grid, in the column and at the charging plug. By comparing the respective measured values together with a detection device which is set up to detect whether the housing of the charging station has been opened without authorization, it can be determined whether or not power is being tapped from the charging station without authorization.

Aus der EP 3 266 646 A1 ist ein Ladekabel für ein elektrisches Kraftfahrzeug bekannt, welches beim Laden des elektrischen Kraftfahrzeugs die über das Ladekabel fließende elektrische Energie mittels eines im Ladekabel integrierten Energiemessgeräts misst. Zusätzlich umfasst das Energiemessgerät eine Steuer- und Kommunikationselektronik, welche die Freischaltung der Ladesäule und die Abrechnung der geladenen elektrischen Energie durchführt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Messung und Abrechnung an einem externen, fremden Kabel durchgeführt wird und dadurch anfällig für Manipulation und dem Abgriff elektrischer Energie ist.From the EP 3 266 646 A1 a charging cable for an electric motor vehicle is known which, when charging the electric motor vehicle, measures the electrical energy flowing over the charging cable using an energy measuring device integrated in the charging cable. In addition, the energy measuring device includes control and communication electronics, which activates the charging station and bills the charged electrical energy. The disadvantage of this method is that the measurement and billing is carried out on an external, third-party cable and is therefore susceptible to manipulation and the tapping of electrical energy.

Aus der US 2011/0172839 A1 ist ein Energiemessgerät in einer Ladesäule bekannt, welches separat von einer Hauptleiterplatte in einem manipulationssicheren Gehäuse untergebracht ist. Das Energiemessgerät ist dabei derart ausgebildet, dass es mit der Hauptleiterplatte mit einem darauf befindlichen Controller zur Steuerung der Ladesäule mittels einer Steckverbindung (Plug-In) verbunden werden kann.From the US 2011/0172839 A1 An energy measuring device in a charging station is known, which is housed separately from a main circuit board in a tamper-proof housing. The energy measuring device is designed in such a way that it can be connected to the main circuit board with a controller located thereon for controlling the charging station using a plug-in connection.

Aus der DE 10 2018 112 954 A1 ist eine Dockingstation zum Laden eines elektrischen Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher ein Messgerät für die abgegebene Energiemenge separat von der Ladesteuerschaltung zwischen dem Anschluss an das Stromnetz und der Ladesteuerschaltung angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Nachteil, dass die Verluste der Ladesteuerschaltung durch das Messgerät mit abgerechnet werden.From the DE 10 2018 112 954 A1 a docking station for charging an electric motor vehicle is known, in which a measuring device for the amount of energy delivered is arranged separately from the charging control circuit between the connection to the power grid and the charging control circuit. This results in the disadvantage that the losses of the charging control circuit are also taken into account by the measuring device.

Aus der DE 10 2009 008 157 A1 ist eine Ladevorrichtung zum Laden elektrischer Kraftfahrzeuge bekannt, welche an einer Straßenlaterne angeordnet ist. Die Freischaltung und Abrechnung der beim Laden abgegebenen Energiemenge erfolgt über eine im Ladestrecker des Ladekabels integrierten Chipkarte, welche mit einem Stromzähler in der Ladevorrichtung kommuniziert. Nachteilig ist, dass Leistungsverluste in der Ladevorrichtung mit abgerechnet werden.From the DE 10 2009 008 157 A1 a charging device for charging electric motor vehicles is known, which is arranged on a street lamp. The amount of energy released during charging is activated and billed via a chip card integrated in the charging connector of the charging cable, which communicates with an electricity meter in the charging device. The disadvantage is that power losses in the charging device are also taken into account.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ladevorrichtung bereitzustellen, bei welcher nur die von einem Benutzer genutzte elektrische Energie gemessen wird.Based on the known prior art, it is an object of the present invention to provide an improved charging device in which only the electrical energy used by a user is measured.

Die Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.The task is solved by a charging device with the features of claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims, the description and the figures.

Entsprechend wird eine Ladevorrichtung zum Laden eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welche eine Hauptleiterplatte und eine Übergabeschnittstelle umfasst, wobei die Hauptleiterplatte dazu eingerichtet ist, an ein Stromnetz angeschlossen zu werden und einen Ladestrom bereit zu stellen. Die Übergabeschnittstelle ist dazu eingerichtet ist, den Ladestrom für das Laden des Kraftfahrzeugs bereit zu stellen, wobei ein Energiemessgerät zum Messen der zum Laden des Kraftfahrzeugs aufgewendeten Energie vorgesehen ist. Die Ladevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemessgerät dazu eingerichtet ist, die elektrische Energie an der Übergabeschnittstelle zu messen.Accordingly, a charging device for charging a motor vehicle is proposed, which comprises a main circuit board and a transfer interface, the main circuit board being designed to be connected to a power network and to provide a charging current. The transfer interface is set up to provide the charging current for charging the motor vehicle, with an energy measuring device being provided for measuring the energy used to charge the motor vehicle. The charging device is characterized in that the energy measuring device is set up to measure the electrical energy at the transfer interface.

Die Ladevorrichtung kann physisch in Form einer Ladesäule oder einer Wallbox ausgebildet sein.The charging device can be physically designed in the form of a charging station or a wallbox.

Die Hauptleiterplatte kann dazu eingerichtet sein, einen Strom des Stromnetzes, beispielsweise aus dem Hausnetz oder von einer separaten Stromzuführung bereitgestellt, mittels einer Leistungselektronik in einen Ladestrom umzuwandeln und den Ladestrom an der Übergabeschnittstelle für das Laden des Kraftfahrzeugs bereitzustellen, wobei der Strom des Stromnetzes ein Gleichstrom, ein Wechselstrom oder ein Drehstrom sein kann. Der Ladestrom ist typischerweise ein Gleichstrom, kann aber je nach Anwendung ebenfalls ein Wechselstrom oder ein Drehstrom sein.The main circuit board can be set up to convert a current from the power network, for example from the house network or from a separate power supply, into a charging current by means of power electronics and to provide the charging current at the transfer interface for charging the motor vehicle, the current from the power network being a direct current , can be an alternating current or a three-phase current. The charging current is typically direct current, but depending on the application it can also be alternating current or three-phase current.

Die Hauptleiterplatte kann ein Printed Circuit Board (PCB) sein.The main circuit board can be a Printed Circuit Board (PCB).

Das Energiemessgerät kann elektrisch zwischen die Hauptleiterplatte und die Übergabeschnittstelle geschaltet sein, sodass die Umwandlungsverluste der Hauptleiterplatte vom Energiemessgerät nicht gemessen werden. Das Energiemessgerät kann bevorzugt dazu eingerichtet sein, die elektrische Energie des Ladestroms direkt an der Übergabeschnittstelle, welche eine Steckdoseneinheit oder ein der Ladevorrichtung abgewandtes Ende eines an der Ladevorrichtung angeschlagenen Ladekabels sein kann, zu messen. Weiterhin kann das Energiemessgerät dazu eingerichtet sein, eine elektrische Wirkenergie und/oder eine Blindleistung und/oder eine Scheinleistung des Ladestroms zu messen. Beispielsweise kann das Energiemessgerät ein Stromzähler sein. Zudem kann das Energiemessgerät manipulationssicher ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die von einem Benutzer genutzte elektrische Energie des Ladestroms zum Laden eines Kraftfahrzeugs direkt am Übergabepunkt des Leistungspfads von der Ladevorrichtung an das Kraftfahrzeug gemessen wird, sodass einem Benutzer Leitungs- und Umwandlungsverluste, insbesondere die Umwandlungsverluste der Hauptleiterplatte und/oder die Leitungsverluste eines zur Ladevorrichtung zugehörigen Ladekabels, nicht in Rechnung gestellt werden.The energy meter can be electrically connected between the main circuit board and the transfer interface, so that the conversion losses of the main circuit board are not measured by the energy meter. The energy measuring device can preferably be set up to measure the electrical energy of the charging current directly at the transfer interface, which can be a socket unit or an end of a charging cable attached to the charging device facing away from the charging device. Furthermore, the energy measuring device can be set up to measure an active electrical energy and/or a reactive power and/or an apparent power of the charging current. For example, the energy measuring device can be an electricity meter. In addition, the energy measuring device can be designed to be tamper-proof. This results in the advantage that the electrical energy of the charging current used by a user to charge a motor vehicle is measured directly at the transfer point of the power path from the charging device to the motor vehicle, so that a user is exposed to line and conversion losses, in particular the conversion losses of the main circuit board and/or the line losses of a charging cable associated with the charging device are not billed.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that result in further advantages.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Übergabeschnittstelle eine Steckdoseneinheit, bevorzugt zur Aufnahme zumindest eines Steckers eines zum Kraftfahrzeug zugehörigen Ladekabels, ist und insbesondere eine Systemgrenze zum Kraftfahrzeug bildet. Die Übergabeschnittstelle kann eine Steckdoseneinheit sein, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Stecker eines externen Ladekabels, insbesondere eines vom Benutzer mitgebrachten Ladekabels, aufzunehmen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Leitungsverluste des Ladekabels für eine richtlinienkonforme oder normenkonforme Energiemessung nicht mehr berücksichtigt werden müssen.One embodiment provides that the transfer interface is a socket unit, preferably for receiving at least one plug of a charging cable associated with the motor vehicle, and in particular forms a system boundary to the motor vehicle. The transfer interface can be a socket unit, which is designed to accommodate at least one plug of an external charging cable, in particular a charging cable brought by the user. This has the advantage that the line losses of the charging cable no longer have to be taken into account for energy measurement that complies with guidelines or standards.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät in die Übergabeschnittstelle integriert ist. Mit anderen Worten, das Energiemessgerät kann an der Übergabeschnittstelle, bevorzugt an der Steckdoseneinheit, angeordnet sein oder in einem Modul ergänzend mit der Übergabeschnittstelle, insbesondere der Steckdoseneinheit, eingegliedert sein. Das Energiemessgerät kann somit elektrisch zwischen der Hauptleiterplatte und der Übergabeschnittstelle in einer Nähe der Übergabeschnittstelle in Reihe geschaltet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Energie von dem Energiemessgerät am Übergabepunkt von der Ladevorrichtung an das Kraftfahrzeug entlang des Leistungspfades gemessen wird.One embodiment provides that the energy measuring device is integrated into the transfer interface. In other words, the energy measuring device can be arranged on the transfer interface, preferably on the socket unit, or can be integrated into a module in addition to the transfer interface, in particular the socket unit. The energy measuring device can thus be electrically connected in series between the main circuit board and the transfer interface in the vicinity of the transfer interface. This results in the advantage that the electrical energy is measured by the energy measuring device at the transfer point from the charging device to the motor vehicle along the power path.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Übergabeschnittstelle und/oder eine Anzeigevorrichtung in einem Gehäuse der Ladevorrichtung integriert oder an dem Gehäuse angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Übergabeschnittstelle kann eine in der Ladevorrichtung, bevorzugt im Gehäuse der Ladevorrichtung integrierte und/oder am Gehäuse der Ladevorrichtung angeordnete, Steckdoseneinheit sein.One embodiment provides that the transfer interface and/or a display device is integrated in a housing of the charging device or is arranged on the housing. In other words, the transfer interface can be a socket unit integrated in the charging device, preferably in the housing of the charging device and/or arranged on the housing of the charging device.

Das Gehäuse der Ladevorrichtung kann zudem eine Aussparung für die Anzeigevorrichtung umfassen oder auch keine Aussparung vorsehen, wenn die Anzeigevorrichtung als eine externe Anzeigevorrichtung ausgebildet ist. Beispielsweise können Mess-und/oder Abrechnungsdaten mittels einer Netzwerkschnittstelle über einen Server an ein mobiles Endgerät als Anzeigevorrichtung übertragen werden.The housing of the charging device can also include a recess for the display device or can also provide no recess if the display device is designed as an external display device. For example, measurement and/or billing data can be transmitted via a network interface via a server to a mobile terminal as a display device.

Zudem kann die Anzeigevorrichtung als Benutzerschnittstelle dienen. So kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise als ein Berührbildschirm ausgebildet und dazu eingerichtet sein, eine Benutzerinteraktion zu empfangen. Ergänzend kann die Anzeigevorrichtung als Datenverifizierungseinheit für die empfangenen Daten, insbesondere der Messdaten, fungieren.In addition, the display device can serve as a user interface. For example, the display device can be used as a touch screen trained and set up to receive user interaction. In addition, the display device can function as a data verification unit for the received data, in particular the measurement data.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Systemgrenze zwischen der Ladevorrichtung und dem Kraftfahrzeug an der Steckdoseneinheit befindet, insbesondere an einem dem Kraftfahrzeug abgewandten Ende eines zum Kraftfahrzeug zugehörigen Ladekabels.This results in the advantage that the system boundary between the charging device and the motor vehicle is located at the socket unit, in particular at an end of a charging cable associated with the motor vehicle that is remote from the motor vehicle.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät elektrisch zwischen der Hauptleiterplatte und der Übergabeschnittstelle in Reihe geschaltet ist. Mit anderen Worten, das Energiemessgerät kann derart elektrisch geschaltet sein, dass das Energiemessgerät die elektrische Energie entlang eines Leistungspfades des Ladestroms, welcher von der Hauptleiterplatte über die Übergabeschnittstelle zum Kraftfahrzeug führt, zwischen der Übergabeschnittstelle und der Hauptleiterplatte, bevorzugt in der Nähe der Übergabeschnittstelle oder an der Übergabeschnittstelle, misst. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass einem Benutzer keine oder möglichst wenig interne Leitungsverluste der Ladevorrichtung in Rechnung gestellt werden.One embodiment provides that the energy measuring device is electrically connected in series between the main circuit board and the transfer interface. In other words, the energy measuring device can be electrically connected in such a way that the energy measuring device measures the electrical energy along a power path of the charging current, which leads from the main circuit board via the transfer interface to the motor vehicle, between the transfer interface and the main circuit board, preferably in the vicinity of the transfer interface or on the transfer interface. This has the advantage that a user is billed for no or as little as possible internal line losses of the charging device.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät dazu eingerichtet ist, Messdaten mittels einer Datenverbindung, insbesondere einer drahtgebundenen und/oder einer drahtlosen Datenverbindung, an die Anzeigevorrichtung und/oder mittels einer Netzwerkschnittstelle an einen Server bevorzugt verschlüsselt zu übertragen. Mit anderen Worten, das Energiemessgerät kann dazu eingerichtet sein, mittels einer Schnittstelle für eine drahtgebundene und/oder drahtlose Datenverbindung Messdaten an eine Anzeigevorrichtung und/oder an einen Server, insbesondere einen Server einer Rechnerwolkeninfrastruktur (Cloud) zu übertragen.One embodiment provides that the energy measuring device is set up to transmit measurement data to the display device and/or to a server, preferably in encrypted form, by means of a data connection, in particular a wired and/or a wireless data connection. In other words, the energy measuring device can be set up to transmit measurement data to a display device and/or to a server, in particular a server of a computer cloud infrastructure (cloud), by means of an interface for a wired and/or wireless data connection.

Ergänzend oder alternativ können das Energiemessgerät und/oder die Anzeigevorrichtung und/oder die Netzwerkschnittstelle dazu eingerichtet sein, Daten von dem Server, insbesondere Abrechnungsdaten wie beispielsweise Strompreisdaten, mittels der Datenverbindung zu empfangen. Bevorzugt können die Messdaten vor dem Übertragen von dem Energiemessgerät mittels einer Recheneinheit und/oder von der Netzwerkschnittstelle der Hauptleiterplatte verschlüsselt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass neben den Messdaten auch Abrechnungsdaten als zusätzliche Ladeinformationen in der Anzeigevorrichtung insbesondere manipulationssicher angezeigt werden können.Additionally or alternatively, the energy measuring device and/or the display device and/or the network interface can be set up to receive data from the server, in particular billing data such as electricity price data, using the data connection. Preferably, the measurement data can be encrypted before being transmitted from the energy measuring device by means of a computing unit and/or from the network interface of the main circuit board. This results in the advantage that, in addition to the measurement data, billing data can also be displayed as additional charging information in the display device, particularly in a tamper-proof manner.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messdaten bevorzugt zu verifizieren und von den Messdaten abgeleitete Ladeinformationen, insbesondere eine Preisabrechnung der zum Laden verwendeten elektrischen Energie des Ladestroms, anzuzeigen. Mit anderen Worten, die Anzeigevorrichtung und/oder das Energiemessgerät können eine Recheneinheit aufweisen, welche eine Prozessoreinheit umfassen kann. Ergänzend oder alternativ kann die Recheneinheit an der Hauptleiterplatte angeordnet sein und jeweils eine Schnittstelle für die besagte Datenverbindung zum Energiemessgerät und/oder zur Anzeigevorrichtung aufweisen. Mittels der Recheneinheit können die Messdaten verifiziert und/oder die Ladeinformationen, insbesondere eine Ladezeit und/oder einen berechneten Batterieladezustand und/oder eine Ladezeitprognose berechnet werden.One embodiment provides that the display device is set up to preferably verify the measurement data and to display charging information derived from the measurement data, in particular a price billing of the electrical energy of the charging current used for charging. In other words, the display device and/or the energy measuring device can have a computing unit, which can include a processor unit. Additionally or alternatively, the computing unit can be arranged on the main circuit board and each have an interface for said data connection to the energy measuring device and/or to the display device. By means of the computing unit, the measurement data can be verified and/or the charging information, in particular a charging time and/or a calculated battery charge state and/or a charging time forecast, can be calculated.

Ergänzend oder alternativ kann die Recheneinheit einen aktuellen Preis der bereits zum Laden genutzten elektrischen Energie aus den Messdaten und einen aktuellen Energiepreis, welcher mittels der Datenverbindung von dem Server an das Energiemessgerät und/oder die Anzeigevorrichtung übertragen wurde, berechnen. Die Recheneinheit kann in der Anzeigevorrichtung die Messdaten von dem Energiemessgerät durch einen Vergleich der Messdaten, welche von der Recheneinheit mittels der drahtgebundenen Datenverbindung empfangen wurden, mit den Messdaten, welche von der Recheneinheit mittels der drahtlosen Datenverbindung empfangen wurden, vergleichen. Bei einer Abweichung kann die Recheneinheit beispielsweise einen Mittelwert der jeweiligen Messdaten von der drahtgebundenen und der drahtlosen Datenverbindung als Korrekturwert bilden und ergänzend die Ladeinformationen basierend auf dem Korrekturwert berechnen und/oder eine Fehlermeldung ausgeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Benutzer eine aktuelle Information über die zum Laden des Kraftfahrzeugs genutzte elektrische Energie des Ladestroms über die Anzeigevorrichtung erhält und einen Überblick über den aktuellen Preis der genutzten elektrischen Energie bekommt.Additionally or alternatively, the computing unit can calculate a current price of the electrical energy already used for charging from the measurement data and a current energy price that was transmitted from the server to the energy measuring device and/or the display device via the data connection. The computing unit can compare the measurement data from the energy measuring device in the display device by comparing the measurement data received by the computing unit using the wired data connection with the measurement data received by the computing unit using the wireless data connection. In the event of a deviation, the computing unit can, for example, form an average of the respective measurement data from the wired and wireless data connection as a correction value and additionally calculate the charging information based on the correction value and/or output an error message. This results in the advantage that a user receives current information about the electrical energy of the charging current used to charge the motor vehicle via the display device and gets an overview of the current price of the electrical energy used.

Die Recheneinheit im Energiemessgerät und/oder in der Anzeigevorrichtung kann hierzu zumindest eine Prozessoreinheit und/oder zumindest einen Speicher umfassen, wobei in dem Speicher Programmanweisungen gespeichert sind, die die Prozessoreinheit dazu veranlassen, das darin gespeicherte Verfahren zum Verifizieren der Messdaten und/oder der Ladeinformationen und ergänzend oder alternativ zum Verschlüsseln und Entschlüsseln der Messdaten, insbesondere zur Übertragung und zur Ausgabe in der Anzeigevorrichtung, auszuführen. Mit anderen Worten kann die Recheneinheit eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder zumindest eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des besagten Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen.For this purpose, the computing unit in the energy measuring device and/or in the display device can comprise at least one processor unit and/or at least one memory, wherein program instructions are stored in the memory, which cause the processor unit to carry out the method stored therein for verifying the measurement data and/or the charging information and in addition or alternatively to encrypt and decrypt the measurement data, in particular for transmission and output in the display device. In other words, the computing unit can have a data processing device or at least a processor device that is set up for this purpose, an embodiment to carry out the said procedure. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor).

Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung eine Ausführungsform des besagten Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher oder Prozessoreinrichtung gespeichert sein.Furthermore, the processor device can have program code that is designed to carry out an embodiment of the method in question when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory or processor device.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät und insbesondere die Übergabeschnittstelle von der Hauptleiterplatte getrennt, bevorzugt von der Hauptleiterplatte losgelöst, in einem Modul verkapselt sind. Mit anderen Worten, das Energiemessgerät kann nicht auf die Hauptleiterplatte, sondern an der Übergabeschnittstelle, welche von der Hauptleiterplatte separat ist, angeordnet sein. Ergänzend kann das Modul manipulationssicher verkapselt und/oder am Gehäuse der Ladevorrichtung angeordnet oder im Gehäuse integriert sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Hauptleiterplatte weniger Bauraum beansprucht und somit kleiner ausgelegt werden kann. Hierdurch kann das Gehäuse der Ladevorrichtung, wie beispielsweise einer Ladesäule oder einer Wallbox, kleiner ausgelegt werden. Ebenfalls ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass das Energiemessgerät schneller ausgewechselt werden kann.One embodiment provides that the energy measuring device and in particular the transfer interface are separated from the main circuit board, preferably detached from the main circuit board, and encapsulated in a module. In other words, the energy measuring device can not be arranged on the main circuit board, but on the transfer interface, which is separate from the main circuit board. In addition, the module can be encapsulated in a tamper-proof manner and/or arranged on the housing of the charging device or integrated in the housing. This has the advantage that the main circuit board takes up less space and can therefore be designed to be smaller. This allows the housing of the charging device, such as a charging station or a wallbox, to be designed to be smaller. This also has the advantage that the energy measuring device can be replaced more quickly.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Modul die Systemgrenze zum Kraftfahrzeug bildet und das Gehäuse bevorzugt eine Aufnahme für das Modul umfasst. Mit anderen Worten, das Modul kann das Energiemessgerät und die Steckdoseneinheit umfassen, wobei die Steckdoseneinheit die Systemgrenze zwischen der Ladevorrichtung und dem Kraftfahrzeug bildet. Das Modul kann manipulationssicher und damit eichrechtskonform ausgestaltet sein. Die Steckdoseneinheit kann hierzu zumindest einen Stecker von zumindest einem externen Ladekabel, welches zu einem Kraftfahrzeug gehört und vom Benutzer mitgebracht wurde, aufnehmen.One embodiment provides that the module forms the system boundary to the motor vehicle and the housing preferably includes a receptacle for the module. In other words, the module can include the energy measuring device and the socket unit, with the socket unit forming the system boundary between the charging device and the motor vehicle. The module can be designed to be tamper-proof and therefore compliant with calibration law. For this purpose, the socket unit can accommodate at least one plug from at least one external charging cable, which belongs to a motor vehicle and was brought along by the user.

Das Modul kann mittels einer Schnittstelle mit dem Ladestromanschluss oder der Hauptleiterplatte elektrisch verbunden werden. Die Aufnahme der Ladevorrichtung kann dazu eine analoge Schnittstelle umfassen. Zudem kann die Schnittstelle eine drahtgebundene und/oder eine drahtlose Datenverbindung zwischen dem Modul und der Ladevorrichtung aufweisen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Bestimmung von Leitungsverlusten im Ladekabel für die Berechnung der Ladeinformationen, insbesondere der Preisabrechnung, vermieden werden kann.The module can be electrically connected to the charging current connection or the main circuit board using an interface. The recording of the charging device can include an analog interface. In addition, the interface can have a wired and/or a wireless data connection between the module and the charging device. This has the advantage that a determination of line losses in the charging cable for the calculation of the charging information, in particular the price billing, can be avoided.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät, insbesondere das Modul, mit der Hauptleiterplatte mittels zumindest einer Kabelverbindung und/oder einer Steckverbindung verbunden ist. Mit anderen Worten, das Modul kann an der Hauptleiterplatte, bevorzugt am Ladestromanschluss, aufgesteckt werden und/oder mittels eines Kabels mit der Hauptleiterplatte, bevorzugt am Ladestromanschluss, elektrisch verbunden werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Modul einfacher ausgewechselt werden kann. Ferner können bestehende Ladevorrichtungen einfacher mittels des Moduls für eine richtlinienkonforme oder normenkonforme Messung der tatsächlich vom Benutzer genutzten elektrischen Energie nachgerüstet werden.One embodiment provides that the energy measuring device, in particular the module, is connected to the main circuit board by means of at least one cable connection and/or a plug connection. In other words, the module can be plugged onto the main circuit board, preferably at the charging current connection, and/or electrically connected to the main circuit board, preferably at the charging current connection, by means of a cable. This has the advantage that the module can be replaced more easily. Furthermore, existing charging devices can be retrofitted more easily using the module for a directive-compliant or standard-compliant measurement of the electrical energy actually used by the user.

Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Das Kraftfahrzeug kann elektrisch angetrieben sein (EV) oder ein Hybridelektrofahrzeug (HEV, PHEV) sein.The motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle. The motor vehicle can be electrically powered (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV, PHEV).

Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Modul, bevorzugt zur Integration in die oben beschriebene Ladevorrichtung, mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.The task is also solved by a module, preferably for integration into the charging device described above, with the features of claim 11. Advantageous further developments result from the subclaims, the description and the figures.

Entsprechend wird ein Modul zur Integration in die oben beschriebene Ladevorrichtung vorgeschlagen, welches ein Modulgehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, in eine Aufnahme eines Gehäuses der beschriebenen Ladevorrichtung eingefügt zu werden. Das Modul umfasst eine Schnittstelle für eine elektrische Verbindung mit einer Hauptleiterplatte der Ladevorrichtung. Das Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Energiemessgerät umfasst, welches dazu eingerichtet ist, die elektrische Energie an einer Übergabeschnittstelle zu messen.Accordingly, a module is proposed for integration into the charging device described above, which comprises a module housing which is designed to be inserted into a receptacle of a housing of the charging device described. The module includes an interface for an electrical connection to a main circuit board of the charging device. The module is characterized in that it includes an energy measuring device which is set up to measure the electrical energy at a transfer interface.

Mit anderen Worten, das Modul kann ein Energiemessgerät und eine Übergabeschnittstelle umfassen und dazu eingerichtet sein, in die Ladevorrichtung, insbesondere in einem Gehäuse der Ladevorrichtung, integriert zu werden. Das Modul kann hierzu eine Schnittstelle umfassen, welche dazu eingerichtet ist, mit der Hauptleiterplatte der Ladevorrichtung mittels zumindest einer Kabelverbindung und/oder einer Steckverbindung elektrisch verbunden zu werden. Das Modulgehäuse und insbesondere die Schnittstelle können hierzu manipulationssicher ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Energiemessgerät von der Hauptleiterplatte der Ladevorrichtung losgelöst ist, womit ein Gehäuse der Ladevorrichtung kleiner gestaltet werden kann. Zudem können bestehende Ladevorrichtungen mit dem Modul und dem besagten Energiemessgerät nachgerüstet werden.In other words, the module can include an energy measuring device and a transfer interface and can be set up to be integrated into the charging device, in particular in a housing of the charging device. For this purpose, the module can comprise an interface which is designed to be electrically connected to the main circuit board of the charging device by means of at least one cable connection and/or a plug connection. For this purpose, the module housing and in particular the interface can be designed to be tamper-proof. This has the advantage that the energy measuring device is separated from the main Circuit board of the charging device is detached, which means that a housing of the charging device can be made smaller. In addition, existing charging devices can be retrofitted with the module and the aforementioned energy measuring device.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Modul eine Steckdoseneinheit und/oder eine Durchführung für ein angeschlagenes Ladekabel umfasst. Mit anderen Worten, dass Modul kann einerseits für eine Ladevorrichtung mit einer integrierten Steckdoseneinheit und andererseits für eine Ladevorrichtung mit einem angeschlagenen Ladekabel oder für eine Kombination davon vorgesehen sein. Hierzu können die Steckdoseneinheit und die Durchführung beispielsweise nebeneinander am das Modulgehäuse angeordnet sein. Bei der Variante mit fest angeschlagenem Ladekabel kann darüber hinaus das Energiemessgerät im Modul mit dem Ladekabel elektrisch in Reihe geschaltet sein, insbesondere elektrisch vor dem Ladekabel geschaltet sein, sodass beispielsweise eine im Modul integrierte Anzeigevorrichtung und/oder eine Netzwerkschnittstelle vom der Ladevorrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird, die von dem Energiemessgerät nicht gemessen und somit einem Benutzer nicht in Rechnung gestellt wird.One embodiment provides that the module includes a socket unit and/or a feedthrough for an attached charging cable. In other words, the module can be intended on the one hand for a charging device with an integrated socket unit and on the other hand for a charging device with an attached charging cable or for a combination thereof. For this purpose, the socket unit and the bushing can, for example, be arranged next to one another on the module housing. In the variant with a firmly attached charging cable, the energy measuring device in the module can also be electrically connected in series with the charging cable, in particular electrically connected in front of the charging cable, so that, for example, a display device integrated in the module and/or a network interface is supplied with electrical energy by the charging device which is not measured by the energy measuring device and therefore not billed to a user.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Modulgehäuse eine Anzeigevorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, Daten von dem Energiemessgerät und/oder von einem Server mittels einer Netzwerkschnittstelle bevorzugt verschlüsselt zu empfangen. Mit anderen Worten, das Modul kann eine Anzeigevorrichtung umfassen, welche mittels einer Datenverbindung mit der Netzwerkschnittstelle verbunden ist. Dazu können das Modul oder die Ladevorrichtung die Netzwerkschnittstelle umfassen. Die Schnittstelle, mittels welcher das Modul mit der Ladevorrichtung, insbesondere mit der Hauptleiterplatte, verbunden wird, kann hierzu zusätzlich eine entsprechende Datenverbindung vorsehen. Zudem kann die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet sein, mittels einer Recheneinheit die Daten, welche von dem Server empfangen werden, zu entschlüsseln. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Gehäuse der Ladevorrichtung keine separate Vorrichtung zum Anordnen der Anzeigevorrichtung benötigt. Dies kann einen Herstellungsprozess der Ladevorrichtung vereinfachen. Zudem können bestehende Ladevorrichtungen mittels des Moduls auf einfache Weise mit der Anzeigevorrichtung nachgerüstet werden.One embodiment provides that the module housing comprises a display device which is set up to receive data from the energy measuring device and/or from a server, preferably in encrypted form, using a network interface. In other words, the module may include a display device connected to the network interface via a data connection. For this purpose, the module or the charging device can include the network interface. The interface by means of which the module is connected to the charging device, in particular to the main circuit board, can additionally provide a corresponding data connection. In addition, the display device can be set up to decrypt the data received from the server using a computing unit. This results in the advantage that the housing of the charging device does not require a separate device for arranging the display device. This can simplify a manufacturing process of the charging device. In addition, existing charging devices can be easily retrofitted with the display device using the module.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Modul dazu eingerichtet ist, parallel zu einem Leistungspfad mit elektrischer Energie versorgt zu werden, wobei das Modul insbesondere eine Abzweigung umfasst, welche elektrisch zwischen der Schnittstelle und dem Energiemessgerät geschaltet ist. Mit anderen Worten, Komponenten des Moduls, wie beispielsweise die Anzeigevorrichtung und/oder die Netzwerkschnittstelle, können elektrische Energie zum Betrieb von der Ladevorrichtung beziehen, welche vom Energiemessgerät nicht gemessen wird.One embodiment provides that the module is set up to be supplied with electrical energy in parallel to a power path, the module in particular comprising a branch which is electrically connected between the interface and the energy measuring device. In other words, components of the module, such as the display device and/or the network interface, can obtain electrical energy for operation from the charging device, which is not measured by the energy measuring device.

Dazu kann das Modul in einer separaten Schaltung mit der Hauptleiterplatte, insbesondere mit dem Ladestromanschluss, elektrisch verbunden sein, welche nicht von dem Energiemessgerät erfasst wird. Dies kann beispielsweise ein Sekundärstromkreis sein, welcher unabhängig vom Leistungspfad ist. Der Leistungspfad kann den Stromkreis bezeichnen, bei welchem elektrische Energie von der Hauptleiterplatte über das Energiemessgerät zu einem externen elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise ein ladendes Kraftfahrzeug, fließt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die elektrische Energie, welche zum Betrieb des Moduls und insbesondere zur Übertragung und der Anzeige von Daten verwendet wird, nicht mitgemessen und somit dem Kraftfahrzeughalter nicht in Rechnung gestellt wird.For this purpose, the module can be electrically connected in a separate circuit to the main circuit board, in particular to the charging current connection, which is not detected by the energy measuring device. This can be, for example, a secondary circuit that is independent of the power path. The power path can refer to the circuit in which electrical energy flows from the main circuit board via the energy measuring device to an external electrical consumer, such as a charging motor vehicle. This has the advantage that the electrical energy used to operate the module and in particular to transmit and display data is not measured and is therefore not billed to the motor vehicle owner.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Energiemessgerät dazu eingerichtet ist, Messdaten mittels einer Datenverbindung, insbesondere einer drahtgebundenen und/oder einer drahtlosen Datenverbindung, an die Anzeigevorrichtung und/oder mittels der Netzwerkschnittstelle an den Server bevorzugt verschlüsselt zu übertragen. Mit anderen Worten, die Messdaten können vor dem Übertragen von dem Energiemessgerät mittels einer Recheneinheit und/oder von der Netzwerkschnittstelle des Moduls und/oder der Hauptleiterplatte verschlüsselt werden. Hierzu kann einerseits das Modul die Recheneinheit und/oder die Netzwerkschnittstelle umfassen oder andererseits die Ladevorrichtung. Hierzu kann die Schnittstelle des Moduls zum Anschließen an die Ladevorrichtung eine drahtgebundene Datenverbindung vorsehen.One embodiment provides that the energy measuring device is set up to transmit measurement data to the display device and/or to the server, preferably in encrypted form, by means of a data connection, in particular a wired and/or a wireless data connection. In other words, the measurement data can be encrypted before being transmitted from the energy measuring device by means of a computing unit and/or from the network interface of the module and/or the main circuit board. For this purpose, on the one hand, the module can include the computing unit and/or the network interface or, on the other hand, the charging device. For this purpose, the interface of the module can provide a wired data connection for connecting to the charging device.

Alternativ kann die Datenverbindung zur Netzwerkschnittstelle in der Ladevorrichtung und/oder zur Anzeigevorrichtung, welche in der Ladevorrichtung und/oder im Modulgehäuse angeordnet sein kann, drahtlos ausgestaltet sein. Dazu können die Daten, welche zwischen dem Modul und der Ladevorrichtung drahtlos übertragen werden, verschlüsselt sein. Hierzu kann das Energiemessgerät dazu eingerichtet sein, die Messdaten vor dem Senden zu verschlüsseln. Ebenfalls kann die Anzeigevorrichtung im Modulgehäuse dazu eingerichtet sein, die Messdaten und/oder Abrechnungsdaten von dem Server, welcher ein Server einer Rechnerwolkeninfrastruktur (Cloud) sein kann, zu entschlüsseln und einem Benutzer die entsprechenden Ladedaten, wie beispielsweise eine genutzte Energiemenge und einen Preis, anzeigen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Datenaustausch zwischen dem Modul und der Ladevorrichtung und insbesondere zwischen der Anzeigevorrichtung und dem Server und/oder dem Energiemessgerät manipulationssicher ausgestaltet ist.Alternatively, the data connection to the network interface in the charging device and/or to the display device, which can be arranged in the charging device and/or in the module housing, can be designed to be wireless. For this purpose, the data that is transmitted wirelessly between the module and the charging device can be encrypted. For this purpose, the energy measuring device can be set up to encrypt the measurement data before sending. The display device in the module housing can also be set up to decrypt the measurement data and/or billing data from the server, which can be a server of a computer cloud infrastructure (cloud), and to display the corresponding charging data to a user, such as an amount of energy used and a price . This results in the advantage that data exchange between the module and the charging device and in particular between the display device and the server and/or the energy measuring device is designed to be tamper-proof.

Die Erfindung umfasst auch Realisierungen, die eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen umfassen.The invention also includes implementations that include a combination of the features of several of the described embodiments.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ladevorrichtung, bei welcher die Leistungsverluste der Ladevorrichtung von einem Energiemessgerät mitgemessen werden;
2 eine zweite schematische Darstellung der Ladevorrichtung und eines Moduls, welches die Übergabeschnittstelle zu einem externen elektrischen Verbraucher umfasst; und
3 eine schematische Darstellung von vier Varianten der Integration des Moduls in die Ladevorrichtung.

Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. Show:

1 a schematic representation of a charging device, in which the power losses of the charging device are also measured by an energy measuring device;
2 a second schematic representation of the charging device and a module which includes the transfer interface to an external electrical consumer; and
3 a schematic representation of four variants of integrating the module into the charging device.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale ergänzbar.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. The same, similar or identical elements in the different figures are given identical reference numbers, and a repeated description of these elements is partly omitted in order to avoid redundancies. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that can be viewed independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be viewed as part of the invention individually or in a combination other than that shown. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features already described.

In 1 ist schematisch eine Ladevorrichtung 1 dargestellt, bei welcher die Leitungs- und/oder Umwandlungsverluste der Ladevorrichtung 1 für das Laden eines Kraftfahrzeugs 8 von einem Energiemessgerät 10 mitgemessen werden. Die Leistungsverluste 27, welche die Leitungs- und/oder Umwandlungsverluste umfassen können, sind in 1 gestrichelt dargestellt. Die Ladevorrichtung 1 kann beispielsweise eine Ladesäule oder eine Wallbox sein.In 1 A charging device 1 is shown schematically, in which the line and/or conversion losses of the charging device 1 for charging a motor vehicle 8 are also measured by an energy measuring device 10. The power losses 27, which may include the conduction and/or conversion losses, are in 1 shown in dashed lines. The charging device 1 can be, for example, a charging station or a wallbox.

Die Ladevorrichtung 1 ist über einen Stromanschluss 6 mit einem Stromnetz 4 verbunden. Die Ladevorrichtung 1 weist in einem Gehäuse 13 eine Hauptleiterplatte 2 auf, welche mittels des Ladestromanschlusses 12 über ein Kabel 20 mit einer Übergabeschnittstelle 3 elektrisch verbunden ist.The charging device 1 is connected to a power grid 4 via a power connection 6. The charging device 1 has a main circuit board 2 in a housing 13, which is electrically connected to a transfer interface 3 by means of the charging current connection 12 via a cable 20.

Die Hauptleiterplatte 2 kann dazu eingerichtet sein, über den Stromanschluss 6 einen Strom 5 aus dem Stromnetz 5 zu beziehen und mittels einer nicht dargestellten Leistungselektronik einen Ladestrom 7 für das Laden des Kraftfahrzeugs 8 umzuwandeln, welcher an der Übergabeschnittstell 3 bereitgestellt wird. Der Strom 5 und der Ladestrom 7 können beispielsweise ein Drehstrom oder ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom sein.The main circuit board 2 can be set up to obtain a current 5 from the power network 5 via the power connection 6 and to convert a charging current 7 for charging the motor vehicle 8 by means of power electronics (not shown), which is provided at the transfer interface 3. The current 5 and the charging current 7 can be, for example, a three-phase current or an alternating current or a direct current.

Eine Übergabeschnittstelle 3 der Ladevorrichtung 1 kann dabei einerseits eine am Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 angeordnete Ladebuchse 26 zum Einstecken eines von einem Benutzer mitgebrachten Ladekabels 9 oder andererseits ein Ladestecker an einem dem Kraftfahrzeug 8 zugewandten Ende eines an dem Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 fest angeschlagenen, fixen Ladekabels 9 sein.A transfer interface 3 of the charging device 1 can, on the one hand, be a charging socket 26 arranged on the housing 13 of the charging device 1 for inserting a charging cable 9 brought by a user or, on the other hand, a charging plug on an end facing the motor vehicle 8, which is firmly attached to the housing 13 of the charging device 1, fixed charging cable 9.

Hier sind entsprechend zwei Ausführungsformen oder eine Kombination dieser beiden Ausführungsformen möglich:

In einer ersten Ausführungsform kann die Ladevorrichtung 1 die Ladebuchse 26 im Gehäuse 13 aufweisen, in welche ein Ladekabel 9 zum Laden eines Kraftfahrzeugs 8 gesteckt werden kann. Die Übergabeschnittstelle 3 ist in dieser Ausführungsform die Ladebuchse 26 im Gehäuse 13. In 1 ist der Ladestrom 7 als in Form eines Pfeils dargestellt, wobei der Ladestrom 7 über den Ladestromanschluss 12 mittels einer in der Ladevorrichtung 1 internen Leitung 20 von der Hauptleiterplatte 2 an die Ladebuchse 26 übertragen wird. Die interne Leitung 20 kann beispielsweise ein Kabel und/oder eine Steckverbindung sein.

Two embodiments or a combination of these two embodiments are possible here:

In a first embodiment, the charging device 1 can have the charging socket 26 in the housing 13, into which a charging cable 9 for charging a motor vehicle 8 can be plugged. In this embodiment, the transfer interface 3 is the charging socket 26 in the housing 13. In 1 is the charging current 7 as shown in the form of an arrow, the charging current 7 being transmitted from the main circuit board 2 to the charging socket 26 via the charging current connection 12 by means of a line 20 internal to the charging device 1. The internal line 20 can be, for example, a cable and/or a plug connection.

In einer zweiten Ausführungsform kann die Ladevorrichtung 1 ein angeschlagenes Ladekabel 9 aufweisen, welches mittels dem Ladestromanschluss 12 am Energiemessgerät 10 der Hauptleiterplatte 2 angeschlossen ist. Das Energiemessgerät 10 ist über den Ladestromanschluss 12 an das fest angeschlagene Ladekabel 9 angeschlossen. Das angeschlagene Ladekabel 9 wird nach dem Energiemessgerät 10 durch eine Öffnung im Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 nach außen geführt. In der zweiten Ausführungsform ist also die Übergabeschnittstelle 3 der Ladestecker des Ladekabels 9. Alternativ kann die interne Leitung 20 beispielsweise in ein an dem Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 fest angeschlagenes Ladekabel 9 übergehen, wobei am dem Kraftfahrzeug 8 zugewandten Ende des Ladekabels 9 die Übergabeschnittstelle 3 angeordnet ist, welche in eine Ladebuchse des Kraftfahrzeugs 8 gesteckt werden kann.In a second embodiment, the charging device 1 can have an attached charging cable 9, which is connected to the energy measuring device 10 of the main circuit board 2 by means of the charging current connection 12. The energy measuring device 10 is connected to the firmly attached charging cable 9 via the charging current connection 12. The attached charging cable 9 is led out after the energy measuring device 10 through an opening in the housing 13 of the charging device 1. In the second embodiment, the transfer interface 3 is the charging plug of the charging cable 9. Alternatively, the internal line 20 can, for example, merge into a charging cable 9 that is firmly attached to the housing 13 of the charging device 1, with the transfer interface 3 at the end of the charging cable 9 facing the motor vehicle 8 is arranged, which can be plugged into a charging socket of the motor vehicle 8.

Die Ladevorrichtung 1 kann zudem auch eine Kombination der beiden Ausführungsformen aufweisen. In beiden Ausführungsformen bildet die Übergabeschnittstelle 3 eine Systemgrenze 11 der Ladevorrichtung 1 zum Kraftfahrzeug 8. In der ersten Ausführungsform ist somit die Ladebuchse 26 als Übergabeschnittstelle 3 vorgesehen und in der zweiten Ausführungsform das der Ladevorrichtung 1 abgewandte Ende des angeschlagenen Ladekabels 9.The charging device 1 can also have a combination of the two embodiments. In both embodiments, the transfer interface 3 forms a system boundary 11 of the charging device 1 to the motor vehicle 8. In the first embodiment, the charging socket 26 is therefore provided as a transfer interface 3 and in the second embodiment, the end of the attached charging cable 9 facing away from the charging device 1.

In der zweiten Variante kann das Ladekabel 20 direkt an dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 angeschlossen sein. Die Ladevorrichtung 1 umfasst ein Energiemessgerät 10, welches auf der Hauptleiterplatte 2 in der Regel elektrisch zwischen dem Stromanschluss 6 des Stromnetzes 4 und dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 geschaltet ist und dazu eingerichtet ist, eine für das Laden des Kraftfahrzeugs 8 und für eine Preisabrechnung des Ladens genutzte elektrische Energie zu messen.In the second variant, the charging cable 20 can be connected directly to the charging current connection 12 of the main circuit board 2. The charging device 1 comprises an energy measuring device 10, which is usually electrically connected on the main circuit board 2 between the power connection 6 of the power network 4 and the charging current connection 12 of the main circuit board 2 and is set up for charging the motor vehicle 8 and for price billing to measure the electrical energy used during charging.

Die Ladevorrichtung 1 weist einen Leistungspfad 25 auf, entlang welchem elektrische Energie von dem Stromanschluss 6 der Hauptleiterplatte 2 über die darauf integrierte Leistungselektronik zur Stromwandlung an den Ladestromanschluss 12 geleitet und von da über die interne Leitung 20 und/oder dem Ladekabel 9 zum Kraftfahrzeug 8 übertragen wird. Derzeit ist ein Energiemessgerät 10 auf der Hauptleiterplatte 2 oder alternativ im Ladekabel 9 an der internen Leitung 20 angeordnet, was dazu führt, dass die Leitungsverluste 27 zwischen der Hauptleiterplatte 2 und der Übergabeschnittstelle 3 vom Energiemessgerät 10 mitgemessen werden.The charging device 1 has a power path 25, along which electrical energy is passed from the power connection 6 of the main circuit board 2 via the power electronics integrated thereon for power conversion to the charging current connection 12 and from there via the internal line 20 and / or the charging cable 9 to the motor vehicle 8 becomes. Currently, an energy measuring device 10 is arranged on the main circuit board 2 or alternatively in the charging cable 9 on the internal line 20, which means that the line losses 27 between the main circuit board 2 and the transfer interface 3 are also measured by the energy measuring device 10.

In der Ladevorrichtung gemäß 1 wurde das verkapselte Energiemessgerät 10 in die Hauptleiterplatte 2 integriert. Eine Herausforderung dabei ist es, die Leistungsverluste 27 zwischen dem Energiemessgerät 10 und der Übergabeschnittstelle 3 genau genug zu ermitteln beziehungsweise für eine Korrektur der Energiemessung vorauszubestimmen. Hierdurch entsteht der Nachteil für einen Benutzer, welcher das Kraftfahrzeug 8 an der Ladevorrichtung 1 lädt, dass die Umwandlungs- und Leitungsverluste der Ladevorrichtung 1, also die Umwandlungsverluste der Hauptleiterplatte 2 und die Leitungsverluste des Ladekabels 9 von dem Energiemessgerät 10 mitgemessen und somit dem Benutzer zusätzlich in Rechnung gestellt werden. Die Umwandlungs- und Leistungsverluste 27, welche in 1 gestrichelt dargestellt sind, sollen eigentlich nach Messrichtlinien nicht gemessen werden. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist in 2 gezeigt.In the loading device according to 1 The encapsulated energy measuring device 10 was integrated into the main circuit board 2. A challenge here is to determine the power losses 27 between the energy measuring device 10 and the transfer interface 3 precisely enough or to predetermine them for a correction of the energy measurement. This creates the disadvantage for a user who charges the motor vehicle 8 on the charging device 1 that the conversion and line losses of the charging device 1, i.e. the conversion losses of the main circuit board 2 and the line losses of the charging cable 9, are also measured by the energy measuring device 10 and are therefore additional to the user be invoiced. The conversion and power losses 27, which in 1 shown in dashed lines should not actually be measured according to measurement guidelines. A possible solution to this problem is in 2 shown.

2 zeigt schematisch eine Ladevorrichtung 1, welche in einem Gehäuse 13 eine Hauptleiterplatte 2 und eine Übergabeschnittstelle 3 umfasst, wobei die Hauptleiterplatte 2 ebenfalls über den Stromanschluss 6 mit dem Stromnetz 4 verbunden und dazu eingerichtet ist, aus einem Strom 5 des Stromnetzes 4 einen Ladestrom 7 für das Laden des Kraftfahrzeugs 8 zu konditionieren. 2 shows schematically a charging device 1, which includes a main circuit board 2 and a transfer interface 3 in a housing 13, the main circuit board 2 also being connected to the power network 4 via the power connection 6 and being set up to generate a charging current 7 from a current 5 of the power network 4 to condition the charging of the motor vehicle 8.

Der Strom 5 kann beispielsweise ein Wechselstrom oder ein Drehstrom sein. Ebenfalls kann der Strom 5 auch ein Gleichstrom sein. Die Hauptleiterplatte 2 kann hierzu mittels einer nicht dargestellten Leistungselektronik dazu eingerichtet sein, aus dem jeweiligen Strom 5 den Ladestrom 7, welcher ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom oder ein Drehstrom sein kann, zu erzeugen. Dafür ist die Hauptleiterplatte 2 dazu eingerichtet, den Ladestrom 7 über den Ladestromanschluss 12 an einer Übergabeschnittstelle 3 mittels der internen Leitung 20, welche mittels der Stecker 21 das Energiemessgerät 10 oder das Modul 19 mittels einer Schnittstelle 23 mit dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 elektrisch verbindet, bereit zu stellen.The current 5 can be, for example, an alternating current or a three-phase current. The current 5 can also be a direct current. For this purpose, the main circuit board 2 can be set up by means of power electronics, not shown, to generate the charging current 7, which can be a direct current or an alternating current or a three-phase current, from the respective current 5. For this purpose, the main circuit board 2 is set up to transfer the charging current 7 via the charging current connection 12 to a transfer interface 3 by means of the internal line 20, which electrically connects the energy measuring device 10 or the module 19 by means of an interface 23 to the charging current connection 12 of the main circuit board 2 by means of the plug 21 , to provide.

Hierzu kann das Energiemessgerät 10 in einem Modul 19 bereitgestellt sein, welches in ein Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 bevorzugt manipulationssicher integriert und mittels der Schnittstelle 23 mit der Ladevorrichtung 1 elektrisch und ergänzend kommunikativ verbunden wird. Die Schnittstelle 23 kann beispielsweise als eine Steckerverbindung ausgebildet sein, welche zusätzlich zur Verwendung kontaktanaloger Stecker 21 entsprechend einer Art und Weise der Integration des Modulgehäuses 24 in das Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 eine interne Leitung 20, wie beispielsweise ein Kabel, vorsehen kann. Über die Schnittstelle ist das Modul 19 mit dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 verbunden.For this purpose, the energy measuring device 10 can be provided in a module 19, which is integrated into a housing 13 of the charging device 1, preferably in a tamper-proof manner, and is electrically and additionally communicatively connected to the charging device 1 by means of the interface 23. The interface 23 can, for example, be designed as a plug connection, which, in addition to the use of contact-analog plugs 21, can provide an internal line 20, such as a cable, in accordance with a way of integrating the module housing 24 into the housing 13 of the charging device 1. The module 19 is connected to the charging current connection 12 of the main circuit board 2 via the interface.

Im Unterschied zur Ladevorrichtung 1 aus 1 ist die Übergabeschnittstelle 3 als eine Steckdoseneinheit ausgebildet, in welcher das Energiemessgerät 10 integriert ist. Die Übergabeschnittstelle 3 kann beispielsweise eine in dem Gehäuse 13 integrierte und/oder an dem Gehäuse 13 angeordnete Steckdoseneinheit sein, welche dazu eingerichtet ist, einen Steckerkopf eines zum Kraftfahrzeug 8 zugehörigen (externen) Ladekabels 9 eines Benutzers aufzunehmen, sodass die Übergabeschnittstelle 3 die Systemgrenze 11 zwischen der Ladevorrichtung 1 und dem Kraftfahrzeug 8, insbesondere zwischen der Ladevorrichtung 1 und dem (externen) Ladekabel 9 bildet. Damit Leitungs- und Umwandlungsverluste der Ladevorrichtung 1 von dem Energiemessgerät 10 nicht mitgemessen werden, ist das Energiemessgerät 10 dazu eingerichtet, eine elektrische Energie des Ladestroms 7 an der Übergabeschnittstelle 3 zu messen.In contrast to the loading device 1 1 the transfer interface 3 is designed as a socket unit in which the energy measuring device 10 is integrated. The transfer interface 3 can, for example, be a socket unit integrated in the housing 13 and/or arranged on the housing 13, which is set up to receive a plug head of a user's (external) charging cable 9 associated with the motor vehicle 8, so that the transfer interface 3 the system boundary 11 between the charging device 1 and the motor vehicle 8, in particular between the charging device 1 and the (external) charging cable 9. So that line and conversion losses of the charging device 1 are not measured by the energy measuring device 10, the energy measuring device 10 is set up to measure an electrical energy of the charging current 7 at the transfer interface 3.

Hierzu kann das Energiemessgerät 10 elektrisch zwischen der Hauptleiterplatte 2, insbesondere dem Ladestromanschluss 12, und der Übergabeschnittstelle 3 in Reihe geschaltet sein. Dadurch kann erreicht werden, dass nur die vom Benutzer genutzte elektrische Energie des Ladestroms 7 vom Energiemessgerät 10 gemessen wird.For this purpose, the energy measuring device 10 can be electrically connected in series between the main circuit board 2, in particular the charging current connection 12, and the transfer interface 3. This can ensure that only the electrical energy of the charging current 7 used by the user is measured by the energy measuring device 10.

Weiterhin kann das Energiemessgerät 10 dazu eingerichtet sein, mittels einer drahtgebundenen Datenverbindung 15 und/oder einer drahtlosen Datenverbindung 15` Messdaten 14 an eine Anzeigevorrichtung 17 zu übertragen, welche die Messdaten 14, insbesondere die vom Energiemessgerät 10 gemessene elektrische Energie des Ladestroms 7, einem Benutzer anzeigt. Hierzu kann die Anzeigevorrichtung 17 in dem Gehäuse 13 integriert und/oder an dem Gehäuse 13 angeordnet sein. Alternativ kann die Anzeigevorrichtung 17 eine externe Anzeigevorrichtung 17 sein, wie beispielsweise ein Mobilgerät, welches die Daten mittels einer drahtlosen Datenverbindung 15 von dem Server und/oder der Netzwerkschnittstelle 16 erhält.Furthermore, the energy measuring device 10 can be set up to transmit measurement data 14 to a display device 17 by means of a wired data connection 15 and/or a wireless data connection 15, which displays the measurement data 14, in particular the electrical energy of the charging current 7 measured by the energy measuring device 10, to a user displays. For this purpose, the display device 17 can be integrated into the housing 13 and/or arranged on the housing 13. Alternatively, the display device 17 may be an external display device 17, such as a mobile device, which receives the data from the server and/or the network interface 16 via a wireless data connection 15.

Ergänzend oder alternativ kann die Anzeigevorrichtung 17 von den Messdaten 14 abgeleitete Ladeinformationen, wie beispielsweise einen mittels den Messdaten 14 berechneten Batterieladezustand oder Füllstand und/oder eine Ladedauer und/oder eine Ladezeitprognose anzeigen.Additionally or alternatively, the display device 17 can display charging information derived from the measurement data 14, such as a battery charge status or filling level calculated using the measurement data 14 and/or a charging duration and/or a charging time forecast.

Zusätzlich kann die Anzeigevorrichtung 17 eine von den Messdaten 14 abgeleitete Preisabrechnung der genutzten elektrischen Energie anzeigen. Hierzu kann die Anzeigevorrichtung 17 eine Recheneinheit umfassen, welche mittels einer Prozessoreinheit aus den Messdaten 14 die Ladeinformationen, insbesondere die Preisabrechnung, berechnet und der Anzeigevorrichtung 17 zur Darstellung zur Verfügung stellt. Die Recheneinheit kann dazu Abrechnungsdaten von einem Server 18 oder dem Energiemessgerät 10 über die Datenverbindung 15, 15' empfangen.In addition, the display device 17 can display a price bill for the electrical energy used that is derived from the measurement data 14. For this purpose, the display device 17 can comprise a computing unit, which uses a processor unit to calculate the charging information, in particular the price billing, from the measurement data 14 and makes it available to the display device 17 for display. For this purpose, the computing unit can receive billing data from a server 18 or the energy measuring device 10 via the data connection 15, 15 '.

Ergänzend oder alternativ kann die Anzeigevorrichtung 17 mittels der Recheneinheit eine Verifizierung der Messdaten 14, insbesondere eine Plausibilitätskontrolle durchführen, indem die Anzeigevorrichtung 17 dazu eingerichtet ist, mittels der Recheneinheit Messdaten 14 jeweils über die drahtlose Datenverbindung 15` und der drahtgebundenen Datenverbindung 15 von dem Energiemessgerät 10 zu empfangen und die jeweiligen Messdaten miteinander zu vergleichen. Bei Abweichungen der jeweiligen Messdaten voneinander kann die Recheneinheit hierzu eine Korrektur durchführen, wie beispielsweise einen Mittelwert bilden und/oder eine Fehlermeldung ausgeben.Additionally or alternatively, the display device 17 can use the computing unit to carry out a verification of the measurement data 14, in particular a plausibility check, in that the display device 17 is set up to use the computing unit to transmit measurement data 14 via the wireless data connection 15 ' and the wired data connection 15 from the energy measuring device 10 to receive and compare the respective measurement data with each other. If the respective measurement data differ from one another, the computing unit can carry out a correction, such as forming an average and/or outputting an error message.

Das Energiemessgerät 10 kann mittels einer drahtlosen Datenverbindung 15` Messdaten 14 an eine Netzwerkschnittstelle 16 übertragen und/oder empfangen, wobei die Netzwerkschnittstelle 16 auf der Hauptleiterplatte 2 und/oder in dem Energiemessgerät 10 integriert sein kann. Ergänzend oder alternativ kann die besagte Datenverbindung 15' auch eine drahtgebundene Datenverbindung 15 sein. Die Messdaten 14 können über die Netzwerkschnittstelle 16 an einen externen Server 18, beispielweise einen Server 18 einer Rechnerwolkeninfrastruktur (Cloud), übertragen werden. Das Energiemessgerät 10 oder die Recheneinheit können ergänzend Abrechnungsdaten von dem Server 18 über die Netzwerkschnittstelle 16 empfangen.The energy measuring device 10 can transmit and/or receive measurement data 14 to a network interface 16 by means of a wireless data connection 15', wherein the network interface 16 can be integrated on the main circuit board 2 and/or in the energy measuring device 10. Additionally or alternatively, said data connection 15' can also be a wired data connection 15. The measurement data 14 can be transmitted via the network interface 16 to an external server 18, for example a server 18 of a computer cloud infrastructure (cloud). The energy measuring device 10 or the computing unit can additionally receive billing data from the server 18 via the network interface 16.

Die Datenübertragung zwischen dem Energiemessgerät 10 und der Anzeigevorrichtung 17 und/oder dem Server 18, insbesondere der Netzwerkschnittstelle 16, kann vorteilhafterweise verschlüsselt werden.The data transmission between the energy measuring device 10 and the display device 17 and/or the server 18, in particular the network interface 16, can advantageously be encrypted.

Das Energiemessgerät 10 kann von der Hauptleiterplatte 2 getrennt sein. Das Energiemessgerät 10 ist also nicht auf der Hauptleiterplatte 2 angeordnet, sodass die Hauptleiterplatte 2 kleiner ausfallen und damit das Gehäuse 13 verkleinert werden kann. Somit kann beispielsweise eine Wallbox als Ladevorrichtung 1 kompakter ausgestaltet werden. Hierzu können die Übergabeschnittstelle 3 und das Energiemessgerät 10 in einem Modul 19 bevorzugt manipulationssicher verkapselt sein. Das Modul 19 kann also das Energiemessgerät 10 und die Übergabeschnittstelle 3 umfassen, wobei das Energiemessgerät 10 dazu eingerichtet ist, die elektrische Energie des Ladestroms 7 an der Übergabeschnittstelle 3 zu messen. Dazu kann im Modul 19 das Energiemessgerät 10 mit der Übergabeschnittstelle 3 elektrisch in Reihe geschaltet sein. Das Modul 19 kann beispielsweise mittels einer Kabel- und/oder einer Steckverbindung mit der Hauptleiterplatte 2, bevorzugt am Ladestromanschluss 12, elektrisch verbunden sein. Dabei kann das Modul 19 dazu eingerichtet sein, an dem Gehäuse 13 bevorzugt manipulationssicher angeordnet oder in dem Gehäuse 13 integriert zu werden.The energy measuring device 10 can be separated from the main circuit board 2. The energy measuring device 10 is therefore not arranged on the main circuit board 2, so that the main circuit board 2 can be smaller and thus the housing 13 can be made smaller. Thus, for example, a wallbox can be designed to be more compact as a charging device 1. For this purpose, the transfer interface 3 and the energy measuring device 10 can preferably be encapsulated in a module 19 in a tamper-proof manner. The module 19 can therefore include the energy measuring device 10 and the transfer interface 3, with the energy measuring device 10 being set up to measure the electrical energy of the charging current 7 at the transfer interface 3. For this purpose, the energy measuring device 10 can be electrically connected in series with the transfer interface 3 in the module 19. The module 19 can be electrically connected to the main circuit board 2, preferably at the charging current connection 12, for example by means of a cable and/or a plug connection. The module 19 can be set up to be arranged on the housing 13 in a preferably tamper-proof manner or to be integrated into the housing 13.

Das Beispiel der Ladevorrichtung aus 2 integriert das verkapselte Energiemessgerät 10 in der Ladevorrichtung 1 an der Übergabeschnittstelle 3. In die Ladebuchse des Kraftfahrzeugs 8 wird das mitgebrachte Ladekabel eines Benutzers gesteckt, um das Kraftfahrzeug 8 (EV) mit der Ladevorrichtung 1 zu verbinden. Durch die Anordnung des Energiemessgeräts 10 in der Ladevorrichtung 1 an der Übergabeschnittstelle 3 werden die unbekannten Zuleitungsverluste vom normal integrierten Energiemessgerät 10 zum ersten Übergabepunkt der elektrischen Energie nahezu eliminiert. Somit kann ein Messfehler deutlich reduziert werden. Insbesondere kann bei einem von einem Benutzer mitgebrachten Ladekabel 9 die an das Kraftfahrzeug 8 abgegebene elektrische Energie direkt an der Übergabeschnittstelle 3 und insbesondere direkt an der Ladebuchse 26 gemessen werden, sodass die Verlustleistung des von einem Benutzer mitgebrachten Ladekabels 9 nicht mehr relevant ist. Durch Verwendung des oben beschriebenen Konzeptes kann die Anzeigevorrichtung direkt von dem Energiemessgerät 10 angesteuert werden.The example of the loading device 2 integrates the encapsulated energy measuring device 10 in the charging device 1 at the transfer interface 3. The charging cable brought by a user is plugged into the charging socket of the motor vehicle 8 in order to connect the motor vehicle 8 (EV) to the charging device 1. By arranging the energy measuring device 10 in the charging device 1 at the transfer interface 3, the unknown supply line losses from the normally integrated energy measuring device 10 to the first transfer point of the electrical energy are almost eliminated. This means that measurement errors can be significantly reduced. Into the In particular, with a charging cable 9 brought by a user, the electrical energy delivered to the motor vehicle 8 can be measured directly at the transfer interface 3 and in particular directly at the charging socket 26, so that the power loss of the charging cable 9 brought by a user is no longer relevant. By using the concept described above, the display device can be controlled directly by the energy measuring device 10.

3 zeigt schematisch vier verschiedene Varianten 28, 29, 30 und 31 der Ladevorrichtung 1 mit einem Modul 19 als Übergabeschnittstelle 3. In der ersten Variante 28 ist das Modul 19 am Gehäuse 13 angeordnet, wobei das Modul 19 und das Gehäuse 13 bevorzugt manipulationssicher ausgebildet sind. Dabei sind in der ersten Variante 28 die Ladevorrichtung 1 und insbesondere das Modul 19 ohne ein Energiemessgerät 10 ausgebildet, wobei die an das Kraftfahrzeug 8 abgegebene elektrische Energie jenseits der Systemgrenze 11 von einem Energiemessgerät eines von einem Benutzer mitgebrachten Ladekabels 9 gemessen wird. 3 shows schematically four different variants 28, 29, 30 and 31 of the charging device 1 with a module 19 as a transfer interface 3. In the first variant 28, the module 19 is arranged on the housing 13, the module 19 and the housing 13 preferably being designed to be tamper-proof. In the first variant 28, the charging device 1 and in particular the module 19 are designed without an energy measuring device 10, the electrical energy delivered to the motor vehicle 8 being measured beyond the system boundary 11 by an energy measuring device of a charging cable 9 brought by a user.

Die Ladevorrichtung 1 weist eine Ladebuchse 26 zum Einstecken eines Ladesteckers eines externen Ladekabels 9 auf, sodass die Ladebuchse 26 als Übergabeschnittstelle 3 dient und somit eine Systemgrenze 11 zu einem ladenden Kraftfahrzeug 8 bildet. Die Ladebuchse 26 ist dazu mittels der internen Leitung 20 mit dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 elektrisch verbunden.The charging device 1 has a charging socket 26 for inserting a charging plug of an external charging cable 9, so that the charging socket 26 serves as a transfer interface 3 and thus forms a system boundary 11 to a charging motor vehicle 8. For this purpose, the charging socket 26 is electrically connected to the charging current connection 12 of the main circuit board 2 by means of the internal line 20.

In der zweiten Variante sind ebenfalls die Ladevorrichtung 1 und insbesondere das Modul 19 ohne ein Energiemessgerät 10 ausgebildet. In der zweiten Variante 29 ist ein fest angeschlagenes Ladekabel 9 direkt mit dem Ladestromanschluss 12 der Hauptleiterplatte 2 fest verbunden und wird intern durch eine Öffnung aus dem Gehäuse 12 und/oder durch eine Öffnung im Modulgehäuse 24 geführt. Der Ladestecker am Ende des Ladekabels 9, welches der Ladevorrichtung 1 abgewandt ist, bildet in dieser Variante die Systemgrenze 11 zu einem ladenden Kraftfahrzeug 8. In der zweiten Variante wird die an das Kraftfahrzeug 8 abgegebene elektrische Energie jenseits der Systemgrenze 11 gemessen, beispielsweise mittels eines Energiemessgeräts eines On-Board-Ladegeräts des Kraftfahrzeugs 8.In the second variant, the charging device 1 and in particular the module 19 are also designed without an energy measuring device 10. In the second variant 29, a firmly attached charging cable 9 is firmly connected directly to the charging current connection 12 of the main circuit board 2 and is guided internally through an opening in the housing 12 and/or through an opening in the module housing 24. In this variant, the charging plug at the end of the charging cable 9, which faces away from the charging device 1, forms the system boundary 11 to a charging motor vehicle 8. In the second variant, the electrical energy delivered to the motor vehicle 8 is measured beyond the system boundary 11, for example by means of a Energy measuring device of an on-board charger of the motor vehicle 8.

Die dritte Variante 30 ist der ersten Variante 28 ähnlich. Zusätzlich weist die dritte Variante 30 einen Server 18 beispielsweise zum Bereitstellen eines Cloud-Dienstes auf. Das Modul 19 weist hier die Ladebuchse 26 als Übergabeschnittstelle 3 zum Einstecken eines Ladesteckers eines externen Ladekabels 9 auf. Zusätzlich weist das Modul 19 das Energiemessgerät 10 auf, welches dazu eingerichtet ist, eine elektrische Energie direkt an der Ladebuchse 26, also an der Übergabeschnittstelle 3, zu messen. Beispielsweise kann das Energiemessgerät 10 in der Übergabeschnittstelle 3 der Ladevorrichtung 1 integriert sein. Die Ladevorrichtung 1 kann beispielsweise in einem sehr späten Fertigungsschritt mit dem Modul 19 beziehungsweise mit der Übergabeschnittstelle 3 konfiguriert werden.The third variant 30 is similar to the first variant 28. In addition, the third variant 30 has a server 18, for example for providing a cloud service. The module 19 here has the charging socket 26 as a transfer interface 3 for inserting a charging plug of an external charging cable 9. In addition, the module 19 has the energy measuring device 10, which is set up to measure electrical energy directly at the charging socket 26, i.e. at the transfer interface 3. For example, the energy measuring device 10 can be integrated in the transfer interface 3 of the charging device 1. The charging device 1 can, for example, be configured in a very late production step with the module 19 or with the transfer interface 3.

Weiterhin weist das Modul 19 eine Anzeigevorrichtung 17 zum Anzeigen von Messdaten 14 und/oder Abrechnungsdaten auf. Die Anzeigevorrichtung 17 ist im Modul 19 zudem mit dem Energiemessgerät 10 mittels einer Datenverbindung 15 verbunden, wobei die Anzeigevorrichtung 17 Messdaten 14 vom Energiemessgerät 10 empfangen kann. Das Energiemessgerät und/oder die Anzeigevorrichtung 17 sind zudem mittels der Datenverbindung 15 mit der Netzwerkschnittstelle 16 verbunden, welche in der Ladevorrichtung 1 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Schnittstelle 23, mittels welcher das Modul 19 mit der Ladevorrichtung 1 verbunden ist, zusätzlich die Datenverbindung 15 vorsehen. Die Datenverbindung 15 kann zudem drahtlos ausgebildet sein. Die Messdaten 14 können von dem Energiemessgerät 10 und/oder der Anzeigevorrichtung 17 an die Netzwerkschnittstelle 16 übertragen werden, welche die Messdaten 14 mittels der Datenverbindung 15 an einen externen Server 18 einer Cloud senden kann. Zudem können die Anzeigevorrichtung 17 und/oder das Energiemessgerät 10 Daten von dem Server 18, wie beispielsweise Abrechnungsdaten über die Netzwerkschnittstelle 16 empfangen.Furthermore, the module 19 has a display device 17 for displaying measurement data 14 and/or billing data. The display device 17 is also connected in the module 19 to the energy measuring device 10 by means of a data connection 15, whereby the display device 17 can receive measurement data 14 from the energy measuring device 10. The energy measuring device and/or the display device 17 are also connected to the network interface 16, which is arranged in the charging device 1, by means of the data connection 15. For example, the interface 23, by means of which the module 19 is connected to the charging device 1, can additionally provide the data connection 15. The data connection 15 can also be designed to be wireless. The measurement data 14 can be transmitted from the energy measuring device 10 and/or the display device 17 to the network interface 16, which can send the measurement data 14 to an external server 18 in a cloud using the data connection 15. In addition, the display device 17 and/or the energy measuring device 10 can receive data from the server 18, such as billing data, via the network interface 16.

Ergänzend können von der Netzwerkschnittstelle 16 ein Befehl von einer Benutzerinteraktion über den Server 18 empfangen werden. Beispielsweise kann ein Benutzer eine Benutzereingabe mittels der Anzeigevorrichtung 17, welche an der Ladevorrichtung 1 angeordnet ist oder zu einem mobilen Endgerät gehört, tätigen, welche mittels dem Server 18 über die Netzwerkschnittstelle 16 an die Ladevorrichtung 1 übertragen wird. Die Benutzereingabe kann beispielsweise ein Starten und/oder ein Beenden des Ladevorgangs umfassen.In addition, a command from a user interaction via the server 18 can be received from the network interface 16. For example, a user can make a user input using the display device 17, which is arranged on the charging device 1 or belongs to a mobile terminal, which is transmitted to the charging device 1 by means of the server 18 via the network interface 16. The user input can include, for example, starting and/or ending the loading process.

Die vierte Variante 31 ist der zweiten Variante 29 ähnlich, wo die Ladevorrichtung 1 ein fest angeschlagenes Ladekabel 9 aufweist. Zusätzlich weist die vierte Variante 31 einen Server 18 beispielsweise zum Bereitstellen eines Cloud-Dienstes auf. Hierzu ist das Energiemessgerät 10 mittels der internen Leitung 20 verbunden, wobei sich direkt an das Energiemessgerät 10 das fest angeschlagene Ladekabel 9 anschließt. Der Ladestecker am Ende des Ladekabels 9, welches der Ladevorrichtung 1 abgewandt ist, bildet dabei die Systemgrenze 11 zu einem ladenden Kraftfahrzeug 8. Das Energiemessgerät 10 ist dabei dazu eingerichtet, Leistungsverluste 27 nur von dem Teil des Ladekabels 9 zu messen, welcher aus dem Gehäuse 13 der Ladevorrichtung und insbesondere aus dem Modulgehäuse 24 herausragt. Dabei ist in der vierten Variante 31 analog zur dritten Variante 30 das Energiemessgerät 10 mittels einer Datenverbindung 15 mit der Anzeigevorrichtung 17 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, die Messdaten 14 anzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung 17 und/oder das Energiemessgerät 10 sind zudem mit der Netzwerkschnittstelle 16 in der Ladevorrichtung 1 verbunden, welche über die Datenverbindung 15 mit dem Server 18, beispielsweise zum Empfangen von Abrechnungsdaten, kommunizieren kann.The fourth variant 31 is similar to the second variant 29, where the charging device 1 has a firmly attached charging cable 9. In addition, the fourth variant 31 has a server 18, for example for providing a cloud service. For this purpose, the energy measuring device 10 is connected by means of the internal line 20, with the firmly attached charging cable 9 being connected directly to the energy measuring device 10. The charging plug at the end of the charging cable 9, which faces away from the charging device 1, forms the system boundary 11 to a charging motor vehicle 8. The energy measuring device 10 is set up to only detect power losses 27 to measure from the part of the charging cable 9 which protrudes from the housing 13 of the charging device and in particular from the module housing 24. In the fourth variant 31, analogous to the third variant 30, the energy measuring device 10 is connected to the display device 17 by means of a data connection 15, which is set up to display the measurement data 14. The display device 17 and/or the energy measuring device 10 are also connected to the network interface 16 in the charging device 1, which can communicate with the server 18 via the data connection 15, for example to receive billing data.

Die Beispiele aus 3 zeigen, dass das Energiemessgerät 10 direkt in der Übergabeschnittstelle 3, insbesondere vor dem Ladekabel 9 und/oder in der Ladebuchse 26, integriert ist. Das Energiemessgerät 10 kann in einem eigenen Modul 19 von der Hauptleiterplatte 2 getrennt an der Ladevorrichtung 1 angeordnet sein, sodass das Gehäuse 13 der Ladevorrichtung 1 kleiner ausgestaltet werden kann und/oder bestehende Ladevorrichtungen 1 richtlinienkonform nachgerüstet werden können. Die dritte Variante 30 und die vierte Variante 31 sehen somit ein in der Übergabeschnittstelle 3, insbesondere der Ladebuchse 26 und/oder dem Ladekabel 9, integriertes Energiemessgerät 10 vor, welches mit der Anzeigevorrichtung 17 in Verbindung steht und eine eichgereichte Messung der an das Kraftfahrzeug 8 abgegebenen elektrischen Energie ermöglicht, wobei eine Verlustleistung mittels eines Verschiebens der Systemgrenze 11 zur Ladebuchse 26 der Ladevorrichtung 1 mittels des vom Benutzer mitgebrachten Ladekabels 9 und/oder mittels eines direkten Messens der elektrischen Energie an der Übergabeschnittstelle 3 kompensiert wird. Dabei werden einerseits Verluste des vom Benutzer bereitgestellten Ladekabels 9 automatisch berücksichtigt und/oder die Verlustleistung bei einem fest angeschlagenen Ladekabels beispielsweise mittels eines Korrekturwerts kompensiert.The examples from 3 show that the energy measuring device 10 is integrated directly in the transfer interface 3, in particular in front of the charging cable 9 and/or in the charging socket 26. The energy measuring device 10 can be arranged in a separate module 19 from the main circuit board 2 on the charging device 1, so that the housing 13 of the charging device 1 can be made smaller and / or existing charging devices 1 can be retrofitted in accordance with the guidelines. The third variant 30 and the fourth variant 31 thus provide an energy measuring device 10 integrated in the transfer interface 3, in particular the charging socket 26 and/or the charging cable 9, which is connected to the display device 17 and provides a calibrated measurement of the energy to the motor vehicle 8 emitted electrical energy, whereby power loss is compensated for by moving the system boundary 11 to the charging socket 26 of the charging device 1 using the charging cable 9 brought by the user and/or by directly measuring the electrical energy at the transfer interface 3. On the one hand, losses in the charging cable 9 provided by the user are automatically taken into account and/or the power loss in the case of a firmly attached charging cable is compensated for, for example, by means of a correction value.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.To the extent applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined and/or exchanged with one another without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: LadevorrichtungLoading device
22: HauptleiterplatteMain circuit board
33: ÜbergabeschnittstelleTransfer interface
44: Stromnetzpower grid
55: StromElectricity
66: StromanschlussPower connection
77: Ladestromcharging current
88th: Kraftfahrzeugmotor vehicle
99: LadekabelCharging cable
1010: EnergiemessgerätEnergy meter
1111: SystemgrenzeSystem boundary
1212: LadestromanschlussCharging current connection
1313: GehäuseHousing
1414: MessdatenMeasurement data
1515: DatenverbindungData Connection
1616: NetzwerkschnittstelleNetwork interface
1717: AnzeigevorrichtungDisplay device
1818: Serverserver
1919: Modulmodule
2020: interne Leitunginternal management
2121: SteckerPlug
2222: AufnahmeRecording
2323: Schnittstelleinterface
2424: ModulgehäuseModule housing
2525: LeistungspfadPerformance path
2626: Ladebuchsecharging socket
2727: LeistungsverlustLoss of performance
2828: Variante 1version 1
2929: Variante 2Variant 2
3030: Variante 3 mit CloudVariant 3 with cloud
3131: Variante 4 mit CloudVariant 4 with cloud

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CN 112339595 A [0005]
EP 3266646 A1 [0006]
US 20110172839 A1 [0007]
DE 102018112954 A1 [0008]
DE 102009008157 A1 [0009]

Claims

Charging device (1) for charging a motor vehicle (8), comprising a main circuit board (2) and a transfer interface (3), wherein the main circuit board (2) is designed to be connected to a power network (4) and to provide a charging current (7) to provide, and wherein the transfer interface (3) is set up to provide the charging current (7) for charging the motor vehicle (8), wherein an energy measuring device (10) for measuring the energy used to charge the motor vehicle (8). is provided, characterized in that the energy measuring device (10) is set up to measure the electrical energy at the transfer interface (3).

Loading device (1). Claim 1 , characterized in that the transfer interface (3) is a socket unit, preferably for receiving at least one plug of a charging cable (9) associated with the motor vehicle (8), and in particular forms a system boundary (11) to the motor vehicle (8).

Loading device (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the energy measuring device (10) is integrated into the transfer interface (3).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer interface (3) and/or a display device (17) is integrated in a housing (13) of the charging device (1) or is arranged on the housing (13).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy measuring device (10) is electrically connected in series between the main circuit board (2) and the transfer interface (3).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy measuring device (10) is set up to transmit measurement data (14) by means of a data connection (15, 15 '), preferably a wired and/or a wireless data connection (15, 15 '), to the display device (17) and/or to a server (18) via a network interface (16), preferably in encrypted form.

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the display device (17) is set up to preferably verify the measurement data (14) and charging information derived from the measurement data (14), preferably a billing of the electrical energy used for charging of the charging current (7).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy measuring device (10) and preferably the transfer interface (3) are separated from the main circuit board (2), preferably detached from the main circuit board (2), encapsulated in a module (19). are.

Loading device (1). Claim 8 , characterized in that the module (19) forms the system boundary (11) to the motor vehicle (8) and preferably the housing (13) comprises a receptacle for the module (19).

Charging device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy measuring device (10), preferably the module (19), is connected to the main circuit board (2) by means of at least one cable connection (20, 21) and/or a plug connection.

Module (19), preferably for integration into a charging device (1) according to one of the Claims 1 until 10 , comprising a module housing (24) which is designed to be inserted into a receptacle of a housing (13) of the charging device (1), the module (19) having an interface (23) for an electrical connection to a main circuit board (2 ) of the charging device (1), characterized in that the module (19) comprises an energy measuring device (10) which is set up to measure electrical energy at a transfer interface (3).

Module (19) after Claim 11 , characterized in that the module (19) comprises a socket unit and/or a feedthrough for an attached charging cable.

Module (19) after Claim 11 or 12 , characterized in that the module housing (24) comprises a display device (17), which is set up to receive data from the energy measuring device (10) and / or from a server (18) by means of a network interface (16), preferably in encrypted form.

Module (19) according to one of the Claims 11 until 13 , characterized in that the module (19) is set up to be supplied with electrical energy in parallel to a power path (25), the module (19) preferably comprising a branch which is electrically connected between the interface (23) and the energy measuring device (10) is switched.

Module (19) according to one of the Claims 11 until 14 , characterized in that the energy measuring device (10) is set up to send measurement data (14) to the display device (17) by means of a data connection (15, 15'), in particular a wired and/or a wireless data connection (15, 15'), and/or by means of the network interface (16) to the server (18), preferably in encrypted form.