DE102022122450A1 - Charging station for electric vehicles and method for operating such a charging station - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ladestation, ein Verfahren zu deren Betrieb sowie ein Lademodul, das Teil einer solchen Ladestation sein kann. Die Ladestation kann dem Laden von Elektrofahrzeugen dienen.Die Ladestation umfasst wenigstens ein Lademodul, das eine Verbindung zu einem elektrischen Energieversorgungsnetz herstellt. Das Lademodul weist zumindest eine Zähleinrichtung zur Erfassung eines jeweils fließenden Ladestroms bei angekoppeltem elektrischem Verbraucher, eine steuerbare Ausgangsschnittstelle, eine zwischen der Zähleinrichtung und der Ausgangsschnittstelle befindliche schaltbare Trenneinheit sowie ein zentrales Steuermodul auf, welches mit der Zähleinrichtung, mit der steuerbaren Ausgangsschnittstelle sowie der schaltbaren Trenneinheit jeweils in steuernder Kommunikationsverbindung steht.Das Lademodul ist mitsamt seinen Komponenten innerhalb der Ladestation räumlich und funktional zusammengefasst und gegenüber weiteren Komponenten innerhalb der Ladestation abgetrennt, so dass das Lademodul innerhalb der Ladestation baulich und funktional gekapselt und gegen Eingriffe und Manipulationen geschützt ist. Somit kann das Lademodul unter Beibehaltung des Schutzes gegen Eingriffe und Manipulationen als Ganzes in die Ladestation eingesetzt und aus dieser entnommen werden.The invention relates to a charging station, a method for operating it and a charging module that can be part of such a charging station. The charging station can be used to charge electric vehicles. The charging station comprises at least one charging module that establishes a connection to an electrical energy supply network. The charging module has at least one counting device for detecting a charging current flowing in each case when an electrical consumer is connected, a controllable output interface, a switchable separation unit located between the counting device and the output interface, and a central control module, which is connected to the counting device, to the controllable output interface and to the switchable separation unit each is in a controlling communication connection. The charging module and its components are spatially and functionally combined within the charging station and separated from other components within the charging station, so that the charging module is structurally and functionally encapsulated within the charging station and protected against interference and manipulation. The charging module can thus be inserted as a whole into and removed from the charging station while maintaining protection against interference and manipulation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation für mobile elektrische Verbraucher wie Elektrofahrzeuge sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Ladestation.The present invention relates to a charging station for mobile electrical consumers such as electric vehicles and a method for operating such a charging station.
Mobile elektrische Verbraucher wie Elektrofahrzeuge mit ausschließlich elektrischer Energieversorgung oder Fahrzeuge mit sog. hybriden Antrieben verfügen normalerweise über Akkumulatoren zur Versorgung elektrischer Antriebsmotoren mit elektrischer Energie. Da die in den Akkumulatoren gespeicherte elektrische Energie beim Fahren verbraucht wird, müssen die Fahrzeuge immer wieder mit neuer elektrischer Energie versorgt werden, mit der die erschöpften Akkumulatoren erneut geladen werden.Mobile electrical consumers such as electric vehicles with an exclusively electrical energy supply or vehicles with so-called hybrid drives usually have accumulators to supply electric drive motors with electrical energy. Since the electrical energy stored in the accumulators is used up while driving, the vehicles must be constantly supplied with new electrical energy to recharge the exhausted accumulators.
Sofern dieser Ladevorgang im Falle von Hybridfahrzeugen nicht durch den im Fahrzeug befindlichen verbrennungsmotorischen Antrieb erfolgen kann und falls der Ladevorgang bei reinen Elektrofahrzeugen nicht am eigenen Haus, sondern entfernt davon oder unterwegs durchgeführt werden soll, wird hierfür meist eine öffentlich zugängliche Ladestation angefahren, die häufig als Ladesäule ausgestaltet ist und die eine Übergabestelle oder Schnittstelle zu einem Stromverteilungsnetz oder einem öffentlichen elektrischen Energieversorgungsnetz bildet. Während Elektrofahrzeuge grundsätzlich an herkömmlichen Haushaltssteckdosen geladen werden können, erfordert ein schnelles Laden eine Übertragung großer Ströme in kurzer Zeit, was mit Haushaltssteckdosen nicht zu bewältigen ist.If, in the case of hybrid vehicles, this charging process cannot be carried out by the internal combustion engine drive in the vehicle and if the charging process for purely electric vehicles is not to be carried out at home but rather away from it or on the way, a publicly accessible charging station is usually used for this purpose, which is often called Charging station is designed and which forms a transfer point or interface to a power distribution network or a public electrical energy supply network. While electric vehicles can in principle be charged using conventional household sockets, fast charging requires the transmission of large currents in a short time, which cannot be achieved with household sockets.
Aus diesem Grund sind Ladestationen, die für das Laden von Elektrofahrzeugen vorgesehen und ausgestattet sind, hinsichtlich der mit ihnen übertragbaren elektrischen Energiepakete entsprechend zu dimensionieren. Eine solche Ladestation oder Ladesäule verfügt normalerweise über einen genormten Anschluss, der bspw. als Ladekabel mit endseitig daran angeordnetem Anschlussstecker oder als Ladebuchse bzw. als Steckdose mit definierten Anschlussmaßen ausgestaltet sein kann.For this reason, charging stations that are intended and equipped for charging electric vehicles must be dimensioned accordingly with regard to the electrical energy packages that can be transferred with them. Such a charging station or charging column normally has a standardized connection, which can be designed, for example, as a charging cable with a connecting plug arranged at the end or as a charging socket or as a socket with defined connection dimensions.
Wenn in diesem Zusammenhang von einem genormten Anschluss gesprochen wird, meint dies eine Vielzahl unterschiedlicher Systemnormen, welche die historisch entstandene Vielfalt an meist nicht kompatiblen Stecker- und Anschlussvarianten abbilden, was jedoch nichts daran ändert, dass sich die Ladestationen ihrem Grundaufbau und ihrer Funktionsweise nach stark ähneln oder gleichen.When we talk about a standardized connection in this context, this means a multitude of different system standards that reflect the historically created variety of mostly incompatible plug and connection variants, but this does not change the fact that the charging stations vary greatly in terms of their basic structure and functionality resemble or be the same.
Da es für Ladevorgänge an öffentlich zugänglichen Ladestationen oder Ladesäulen erforderlich ist, die übertragenen elektrischen Energiepakete präzise zu erfassen und dem jeweiligen Nutzer zuordnen zu können, nicht zuletzt, um die übertragenen Energiepakete auch abrechnen zu können, ist es erforderlich, die Erfassungsgüte sicherstellen und jederzeit überprüfen zu können. Diese Anforderungen zielen in erster Linie auf die präzise Erfassung über längere Betriebszeiträume, auf die Konstanz dieser Erfassung und generell auf die konstant aufrechtzuerhaltende Erfassungsgüte ab, da diese Parameter die Betriebsqualität stark beeinflussen.Since it is necessary for charging processes at publicly accessible charging stations or charging columns to precisely record the transmitted electrical energy packets and to be able to assign them to the respective user, not least in order to be able to bill the transmitted energy packets, it is necessary to ensure the quality of the recording and check it at any time to be able to. These requirements are primarily aimed at precise recording over longer operating periods, at the constancy of this recording and generally at the consistently maintained recording quality, as these parameters have a strong influence on the operating quality.
Ebenso, wie herkömmliche Zapfanlagen für flüssige Brennstoffe, die zum Antrieb von Verbrennungsmotoren im Kraftverkehr eingesetzt werden, der Eichpflicht unterliegen, gilt dies auch für Stromtankstellen, d.h. für öffentlich zugängliche Ladestationen oder Ladesäulen. D.h. auch jede dieser Ladesäulen muss vor ihrer Inbetriebnahme eichrechtlich überprüft, zertifiziert und freigegeben werden.Just as conventional dispensing systems for liquid fuels that are used to drive combustion engines in motor transport are subject to calibration, this also applies to charging stations, i.e. publicly accessible charging stations or charging stations. This means that each of these charging stations must be checked, certified and approved before being put into operation.
Da diese eichrechtlichen Vorgaben in vielen Fällen auch bereits nach kleineren service- oder wartungsbedingten Eingriffen in die jeweiligen Ladestationen greifen, kann es als vorrangiges Ziel der Erfindung betrachtet werden, die hierdurch als nachteilig erkannten Erschwernisse abzubauen und eine verbesserte Ladestation zur Verfügung zu stellen, bei welcher die eichrechtlichen Vorgaben einerseits leichter erfüllt werden können und bei welcher viele der als nachteilig empfundenen Folgen durch service- oder wartungsbedingte Eingriffe, die sich aus den bestehenden eichrechtlichen Bestimmungen ergeben, erst gar nicht ausgelöst werden.Since these calibration regulations apply in many cases even after minor service or maintenance-related interventions in the respective charging stations, it can be seen as the primary aim of the invention to reduce the difficulties that are recognized as disadvantageous and to provide an improved charging station in which On the one hand, the calibration regulations can be met more easily and many of the consequences that are perceived as disadvantageous are not even triggered by service or maintenance-related interventions that result from the existing calibration regulations.
Als weiteres Ziel der Erfindung kann es angesehen werden, ein verbessertes und vereinfachtes Verfahren zur Durchführung von Service- und/oder Wartungsarbeiten bei einer solchen verbesserten Ladestation vorzuschlagen, wobei auch bei diesem verbesserten und vereinfachten Verfahren die weitgehende Vermeidung von eichrechtlich bedingten Erschwernissen im Vordergrund steht.A further aim of the invention can be seen as proposing an improved and simplified method for carrying out service and/or maintenance work on such an improved charging station, with this improved and simplified method also focusing on largely avoiding difficulties caused by calibration law.
Die Ziele werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung lassen sich u.a. den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The goals are achieved with the objects of the independent claims. Features of advantageous developments of the invention can be found, among other things, in the dependent claims.
Zur Erreichung zumindest eines Teils der genannten Ziele schlägt die vorliegende Erfindung eine Ladestation für mobile elektrische Verbraucher mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vor, wobei diese erfindungsgemäße Ladestation insbesondere zum Aufladen von akkumulatorbetriebenen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann, welche über eine elektrische Koppelstelle und daran angeschlossener elektrischer Verbindungsleitung an die Ladestation ankoppelbar sind. Mit dem hier verwendeten Begriff der Ladestation kann nahezu jede Art von räumlich lokalisierten Anschluss- und Übergabestellen gemeint sein, die den vorgesehenen Zweck der steuerbaren Übertragung von elektrischer Ladeenergie an mobile Einheiten wie Fahrzeugen o. dgl. erfüllen können, wobei die Ladestation insbesondere durch eine freistehende oder einem Gebäude zugeordnete Ladesäule realisiert sein kann.In order to achieve at least part of the stated objectives, the present invention proposes a charging station for mobile electrical consumers with the features of
Die erfindungsgemäße Ladestation umfasst wenigstens ein Lademodul, das sich zwischengeschaltet zwischen einer elektrischen Energieversorgung, insbesondere zwischen einem öffentlich zugänglichen Energieversorgungsnetz oder einem separaten Fernleitungsnetz und der mit dem elektrischen Verbraucher koppelbaren Koppelstelle befindet. Zudem sieht die Erfindung vor, dass das wenigstens eine Lademodul zumindest die nachfolgend aufgelisteten und in geeigneter Weise miteinander verschalteten Einzelkomponenten aufweist.The charging station according to the invention comprises at least one charging module, which is located between an electrical energy supply, in particular between a publicly accessible energy supply network or a separate long-distance line network, and the coupling point that can be coupled to the electrical consumer. In addition, the invention provides that the at least one charging module has at least the individual components listed below and suitably interconnected.
So umfasst das wenigstens eine Lademodul eine Zähleinrichtung zur Erfassung eines jeweils fließenden Ladestroms bei angekoppeltem elektrischem Verbraucher. Diese Zähleinrichtung ist notwendig, um die übertragene Energiemenge zu erfassen und eine Datenbasis zur Abrechnung und kostenmäßigen Zuordnung der übertragenen Pakete an elektrischer Energie zum jeweils angeschlossenen Verbraucher liefern zu können.The at least one charging module comprises a counting device for detecting a charging current flowing when an electrical consumer is connected. This counting device is necessary in order to record the amount of energy transmitted and to be able to provide a database for billing and cost allocation of the transmitted packets of electrical energy to the connected consumer.
Weiterhin umfasst das wenigstens eine Lademodul eine steuerbare Ausgangsschnittstelle, die in elektrisch leitender Verbindung mit der Koppelstelle steht. Diese Ausgangsschnittstelle kann bereits die Anschlusssteckdose bilden, in die ein Kabel eingesteckt werden kann, um den jeweiligen Ladevorgang beginnen zu können. Mit dem Begriff der steuerbaren Ausgangsschnittstelle kann jedoch auch ein interner Übergabepunkt zu einer nach außen geführten elektrischen Koppelstelle gemeint sein.Furthermore, the at least one charging module comprises a controllable output interface that is in electrically conductive connection to the coupling point. This output interface can already form the connection socket into which a cable can be plugged in to begin the respective charging process. However, the term controllable output interface can also mean an internal transfer point to an external electrical coupling point.
Außerdem umfasst das wenigstens eine Lademodul eine zwischen der Zähleinrichtung und der Ausgangsschnittstelle befindliche schaltbare Trenneinheit, die bspw. eine ferngesteuerte Freigabe oder Unterbrechung eines Ladevorganges ermöglicht, wobei der hier verwendete Begriff der Fernsteuerung sowohl eine Steuerung über ein der Ladestation zugeordnetes Eingabeterminal als auch eine funkübertragungsbasierte oder auf sonstige Weise drahtlos übertragene Steuerungseingabe meinen kann.In addition, the at least one charging module includes a switchable separation unit located between the counting device and the output interface, which, for example, enables a remote-controlled release or interruption of a charging process, the term remote control used here encompassing both control via an input terminal assigned to the charging station and a radio transmission-based or can mean control input transmitted wirelessly in some other way.
Darüber hinaus umfasst das Lademodul ein zentrales Steuermodul, das mit der Zähleinrichtung, mit der steuerbaren Ausgangsschnittstelle sowie der schaltbaren Trenneinheit jeweils in steuernder und/oder datenverarbeitender Kommunikationsverbindung steht, wobei das zentrale Steuermodul über mindestens ein räumlich der Ladestation zugeordnetes und/oder ein räumlich von der Ladestation getrenntes und über Datenfernverbindung mit dem zentralen Steuermodul in Kommunikationsverbindung stehendes Eingabe- und/oder Anzeigeterminal verfügt. Der hier verwendete Begriff des Eingabe- und/oder Anzeigeterminal umfasst insbesondere jegliche denkbare oder sinnvolle Variante von Benutzerschnittstellen, wofür sich auch der Begriff der Mensch-Maschine-Schnittstelle (abgekürzt: MMS oder engl. HMI für Human Machine Interface) eingebürgert hat.In addition, the charging module comprises a central control module, which is in control and/or data processing communication connection with the counting device, with the controllable output interface and with the switchable separation unit, the central control module having at least one spatially assigned to the charging station and/or one spatially from the The charging station has an input and/or display terminal that is separate from the charging station and is in communication with the central control module via a remote data connection. The term input and/or display terminal used here includes in particular any conceivable or sensible variant of user interface, for which the term human-machine interface (abbreviated: MMS or HMI for Human Machine Interface) has also become established.
Die Besonderheit des Lademoduls, das einen zentralen und wichtigen Bestandteil der erfindungsgemäßen Ladestation bildet liegt darin, dass das Lademodul mitsamt seinen oben beschriebenen und ggf. weiteren Komponenten innerhalb der Ladestation räumlich und funktional zusammengefasst und gegenüber weiteren Komponenten innerhalb der Ladestation abgetrennt ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Lademodul als bauliche Einheit zu betrachten und in eichrechtlicher Hinsicht als Einheit handzuhaben.The special feature of the charging module, which forms a central and important part of the charging station according to the invention, is that the charging module, together with its components described above and possibly other components, are spatially and functionally combined within the charging station and separated from other components within the charging station. In this way, it is possible to view the charging module as a structural unit and to handle it as a unit from a calibration perspective.
Dazu gehört, dass das Lademodul innerhalb der Ladestation baulich und funktional gekapselt und gegen Eingriffe und Manipulationen geschützt ist. Dazu gehört außerdem und daraus folgt, dass das Lademodul unter Beibehaltung des Schutzes gegen Eingriffe und Manipulationen als Ganzes in die Ladestation eingesetzt und als Ganzes aus dieser entnommen werden kann, ohne dass die Ladestation im Übrigen in irgendeiner Weise beeinträchtigt oder beeinflusst werden muss.This includes that the charging module is structurally and functionally encapsulated within the charging station and protected against interference and manipulation. This also includes, and it follows from this, that the charging module can be inserted into the charging station as a whole and removed from it as a whole, while maintaining protection against interference and manipulation, without the charging station otherwise having to be impaired or influenced in any way.
Bei der erfindungsgemäßen Ladestation kann das mit dem zentralen Steuermodul in Kommunikationsverbindung stehende Eingabe- und/oder Anzeigeterminal, das eine Benutzerschnittstelle (HMI) bildet, insbesondere ein Bestandteil des Lademoduls und dort baulich integriert sein.In the charging station according to the invention, the input and/or display terminal, which is in communication connection with the central control module and forms a user interface (HMI), can in particular be a component of the charging module and be structurally integrated there.
Alternativ kann bei einer Variante der Ladestation auch vorgesehen sein, dass das mit dem zentralen Steuermodul in Kommunikationsverbindung stehende Eingabe- und/oder Anzeigeterminal eine vom Lademodul räumlich entfernte Komponente ist oder bildet, die kein integraler Bestandteil des Lademoduls ist.Alternatively, in a variant of the charging station, it can also be provided that the input and/or display terminal in communication with the central control module is or forms a component that is spatially distant from the charging module and is not an integral part of the charging module.
Außerdem kann ggf. vorgesehen sein, dass bei der Ladestation mindestens zwei separate und jeweils für sich nutzbare Eingabe- und/oder Anzeigeterminals vorgesehen sind, die jeweils in einer Kommunikationsverbindung mit dem zentralen Steuermodul des Lademoduls stehen.In addition, it can optionally be provided that at least two separate and individually usable input and/or display terminals are provided at the charging station, each of which has a communication connection with the central control module of the charging module.
Eine weitere Ausstattungsoption bei der erfindungsgemäßen Ladestation kann dadurch gebildet sein, dass dem zentralen Steuermodul des Lademoduls ein Eingabe- oder Lesegerät, insbesondere ein RFID-Leser zur Verarbeitung von Authentifizierungsdaten eines Nutzers der Ladestation zugeordnet ist, wobei das Eingabe- oder Lesegerät insbesondere integraler Bestandteil des Lademoduls und dort baulich integriert ist. In diesem Zusammenhang ist allerdings darauf hinweisen, dass es gesetzliche Bestimmungen notwendig machen können, das Eingabe- oder Lesegerät bzw. den RFID-Leser und das Eingabe- und/oder Anzeigeterminal (auch als HMI bezeichnet) mit dem Lademodul zu verbinden sind, insbesondere durch Ausbildung einer untrennbaren Einheit mit dem Lademodul. So machen es bspw. die eichrechtlichen Vorschriften erforderlich, eine solche Einheit vorzusehen. D.h., um eine eichrechtskonforme Bauweise des Lademoduls realisieren zu können, ist es aktuell erforderlich, sowohl das Eingabemodul als auch das Anzeigemodul als untrennbare Bestandteile des Lademoduls auszubilden.Another equipment option for the charging station according to the invention can be formed in that the central control module of the charging module, an input or reading device, in particular an RFID reader for processing authentication data of a user of the charging station, is assigned, the input or reading device in particular being an integral part of the charging module and structurally integrated there. In this context, however, it should be noted that legal regulations may make it necessary to connect the input or reading device or the RFID reader and the input and/or display terminal (also referred to as HMI) to the charging module, in particular by Formation of an inseparable unit with the loading module. For example, the calibration regulations make it necessary to provide such a unit. Ie, in order to be able to implement a design of the charging module that complies with calibration law, it is currently necessary to design both the input module and the display module as inseparable components of the charging module.
Das oben erwähnte zentrale Steuermodul des Lademoduls kann wahlweise über eine Datenschnittstelle zur Datenkommunikation mit einem entfernten Kommunikationspartner verfügen, wobei die Datenschnittstelle eine Einrichtung zur Authentifizierung und/oder zur Signierung der ausgetauschten Daten zugeordnet sein kann. Sinnvollerweise wird hierbei die Datenkommunikation über eine eingeständige Kommunikationseinheit realisiert. So kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Steuermodul des Lademoduls über eine einheitliche Schnittstelle für die Kommunikation mit dem optional zu verstehenden Kommunikationsmodul verfügt.The above-mentioned central control module of the charging module can optionally have a data interface for data communication with a remote communication partner, wherein the data interface can be assigned a device for authentication and/or for signing the exchanged data. It makes sense for data communication to be implemented via a stand-alone communication unit. In an advantageous embodiment, it can be provided that the control module of the charging module has a uniform interface for communication with the communication module, which is to be understood as optional.
Eine weitere vorteilhafte Option kann darin bestehen, dass sich das Lademodul mitsamt seinen integrierten Komponenten in einem abgeschlossenen, insbesondere zumindest staubdicht abgeschlossenen Einschubgehäuse befinden kann, wobei sich dieses Einschubgehäuse im betriebsfertigen Zustand der Ladestation und des Lademoduls vorzugsweise in einer korrespondierenden Aufnahme der Ladestation befindet, während das Einschubgehäuse im Service-, Reparatur- und/oder Wartungszustand der Ladestation als Ganzes aus der Aufnahme entnehmbar und durch ein gleichartiges Lademodul ersetzbar sein kann.A further advantageous option can be that the charging module together with its integrated components can be located in a closed, in particular at least dust-tight, plug-in housing, this plug-in housing being preferably in a corresponding receptacle of the charging station when the charging station and the charging module are ready for operation, while the insert housing can be removed as a whole from the receptacle when the charging station is in a service, repair and/or maintenance state and can be replaced by a similar charging module.
Das Einschubgehäuse des Lademoduls kann vorzugsweise manipulations- und eingriffssicher versiegelt und/oder verplombt sein, wodurch die Eichrechtskonformität des gesamten Moduls als austauschbarer Bestandteil der Ladestation gegeben ist.The insert housing of the charging module can preferably be sealed and/or sealed to prevent tampering and tampering, which ensures that the entire module conforms to calibration law as a replaceable part of the charging station.
Die vorliegende Erfindung zielt im Wesentlichen darauf ab, die Erfahrungen aus der Praxis der letzten Jahre beim Betrieb, der Wartung und Instandhaltung von Ladestationen oder Ladesäulen zu nutzen und die Struktur sowie den Aufbau der einzelnen Ladestationen oder Ladesäulen insoweit zu verbessern und zu optimieren, dass allfällige Servicearbeiten erleichtert und die Wiederinbetriebnahme nach erfolgreich durchgeführten Service-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten erleichtert werden können. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere die eichrechtlichen Vorgaben und Vorschriften zu Erschwernissen führen können und in vielen Fällen, selbst nach kleineren Servicearbeiten, eine erneute Eichung notwendig ist, die nicht in allen Fällen aus technischen Gründen geboten wäre. Sobald allerdings in die Struktur der geeichten Komponenten eingegriffen und bspw. ein Gehäuseabschnitt geöffnet und/oder ein einzelnes Bauteil ausgetauscht wird, eine erneute Eichung vorgenommen werden muss, da durch den Eingriff die Gewähr für eine Nicht-Manipulation oftmals nicht mehr gegeben ist.The present invention essentially aims to use the practical experience of recent years in the operation, maintenance and repair of charging stations or charging columns and to improve and optimize the structure and construction of the individual charging stations or charging columns to the extent that any Service work can be made easier and recommissioning can be made easier after service, maintenance or repair work has been successfully carried out. It has turned out that the calibration requirements and regulations in particular can lead to difficulties and in many cases, even after minor service work, a new calibration is necessary, which would not be necessary in all cases for technical reasons. However, as soon as the structure of the calibrated components is intervened and, for example, a housing section is opened and/or an individual component is replaced, a new calibration must be carried out, since the intervention often no longer guarantees that there will be no manipulation.
Da jede zwingend durchzuführende erneute Eichung nach erfolgreich durchgeführten Service-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten grundsätzlich die Gefahr von Zeitverlusten, Verzögerungen und Mehraufwand, insbesondere in personeller Hinsicht, aber auch im Hinblick auf die hierfür einzusetzende Eich- und Prüftechnik birgt, steigt demzufolge auch das Risiko von Ausfallzeiten, denn jede Form einer eichrechtlichen Prüfung macht den Einsatz speziell zertifizierten Personals unumgänglich. Solche Ausfallzeiten reduzieren zwangsläufig die Verfügbarkeit der möglicherweise in technischer Hinsicht problemlos einsetzbaren Ladeinfrastruktur zum Nachteil von Verbrauchern und Betreibern.Since every mandatory re-calibration after successfully carried out service, maintenance or repair work fundamentally entails the risk of loss of time, delays and additional effort, particularly in terms of personnel, but also with regard to the calibration and testing technology to be used for this purpose, the risk also increases of downtimes, because every form of calibration inspection makes the use of specially certified personnel essential. Such downtimes inevitably reduce the availability of the charging infrastructure, which may be technically easy to use, to the detriment of consumers and operators.
Die erfindungsgemäße Ladestation mit dem mindestens einen gemäß obiger Merkmalskombination ausgebildeten Lademodul behebt die erkannten Nachteile und trägt dazu bei, die Ausfallzeiten zu reduzieren und kann insgesamt für eine deutliche Reduzierung der erkannten Nachteile und Risiken sorgen, indem das Lademodul im Wesentlichen den gesamten Ladestrang in sich vereint und damit auch als eigenständige und in sich abgeschlossene modulare Einheit zur Handhabung, zur Inverkehrbringung und zum Austausch gegen gleichartige Lademodule geeignet ist.The charging station according to the invention with the at least one charging module designed according to the above combination of features eliminates the identified disadvantages and helps to reduce downtimes and can overall ensure a significant reduction in the identified disadvantages and risks in that the charging module essentially combines the entire charging line and is therefore also suitable as an independent and self-contained modular unit for handling, placing on the market and exchanging for similar charging modules.
Um dies zu erreichen, ist es sinnvoll, zumindest alle oben genannten Komponenten des Ladestrangs und der Ladesteuerung in einem gemeinsamen Modulgehäuse zusammenzufassen, wodurch es als wesentlicher Schritt ermöglicht wird, dieses gemeinsame Modulgehäuse des Lademoduls zu verplomben und damit eichrechtlich abzusichern, was eine Abgeschlossenheit und Sicherheit gegen Eingriffe, Manipulationen oder Veränderungen durch Dritte bedeutet. Die Konstruktion des Lademoduls ist somit in einer Weise angelegt und ausgebildet, dass damit eine externe Manipulation der Energieabgabe oder der abrechnungsrelevanten Daten festgestellt bzw. von vorherein unterbunden werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Lademodul durch geeignetes und hierfür ausgebildetes Servicepersonal an den Aufstellungsorten der jeweiligen Ladestationen gegen andere, geprüfte und geeichte Lademodule auszutauschen und somit die Ausfallzeiten für Verbraucher und Betreiber zu minimieren.In order to achieve this, it makes sense to combine at least all of the above-mentioned components of the charging train and the charging control in a common module housing, which makes it possible, as an essential step, to seal this common module housing of the charging module and thus secure it by calibration, which ensures closure and security against interference, manipulation or changes by third parties. The construction of the charging module is therefore designed and designed in such a way that external manipulation of the energy output or the billing-relevant data is possible can be identified or prevented in advance. In this way, it is possible to exchange the charging module for other, tested and calibrated charging modules by suitable and trained service personnel at the installation locations of the respective charging stations, thus minimizing downtime for consumers and operators.
Um dies zu ermöglichen und zu erreichen, ist das Lademodul in einer Weise ausgebildet, dass es eigenständig in die Lage versetzt ist, ein Fahrzeug normgemäß, d.h. insbesondere gemäß der entsprechenden Europäischen Norm EN-61851 zu laden. Für den Feldeinsatz, d.h. für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Ladestation ist der Einbau des Lademoduls in ein Gehäuse mit ausreichender Staubdichtigkeit (z.B. Schutzklasse IP54) und der Anschluss des Lademoduls an eine 3-phasige Stromversorgung (Drehstrom) mit hierfür passend dimensioniertem Fehlerstrom-Schutzschalter (FI) erforderlich.In order to make this possible and to achieve this, the charging module is designed in such a way that it is independently able to charge a vehicle in accordance with the standard, i.e. in particular in accordance with the corresponding European standard EN-61851. For field use, i.e. for use in a charging station according to the invention, the charging module must be installed in a housing with sufficient dust tightness (e.g. protection class IP54) and the charging module must be connected to a 3-phase power supply (three-phase current) with a suitably dimensioned residual current circuit breaker ( FI) required.
Dabei ist es weiterhin sinnvoll bzw. notwendig, das Lademodul innerhalb der Ladestation mit einer separaten Stromversorgung auszustatten, so dass eine sinnvolle Ausgestaltung vorsehen kann, das Lademodul durch eine externe 24V-Stromversorgung zu versorgen. Eine solche separate Stromversorgung ist normalerweise unverzichtbar, denn aus eichrechtlichen Gründen ist eine getrennte Abrechnung des Eigenverbrauchs der Ladesäule und der von der Ladesäule abgegebenen und als Ladestrom zur Verfügung gestellten Ladeenergie erforderlich. Eine Vermischung dieser Verbräuche lässt das derzeit geltende Eichrecht nicht zu.It is still useful or necessary to equip the charging module within the charging station with a separate power supply, so that a sensible design can provide for the charging module to be powered by an external 24V power supply. Such a separate power supply is usually indispensable because, for calibration reasons, separate billing of the charging station's own consumption and the charging energy delivered by the charging station and made available as charging current is required. The currently applicable calibration law does not allow these consumptions to be mixed.
Das Lademodul vereint den Ladeanschluss für den mobilen Verbraucher, insbesondere für ein zu ladendes Elektrofahrzeug (z.B. Type2-Dose oder festes Kabel), die notwendigen Sicherungen, ein Trenn-Relais, ggf. einen RFID-Leser, die gesamte Ladesteuerung gemäß EN-61851 samt Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und den eichrechtskonformen Zähler.The charging module combines the charging connection for the mobile consumer, especially for an electric vehicle to be charged (e.g. Type2 socket or fixed cable), the necessary fuses, a disconnecting relay, if necessary an RFID reader, and the entire charging control in accordance with EN-61851 Human-machine interface (HMI) and the meter that complies with calibration law.
Um eventuelle Manipulationen erkennen zu können, ist es weiterhin sinnvoll, anfallende Verbrauchsdaten sowie auch erfasste Authentifizierungsdaten innerhalb des verplombten Lademoduls zu messen, zu signieren und zwischenzuspeichern bzw. zu persistieren. Zusätzlich werden diese signierten Daten vom Lademodul für eine externe Verwendung, z.B. ein sog. Backend-System oder eine entfernt von der Ladestation befindliche Steuerungs- und Datenverwaltungszentrale, bereitgestellt. Da jedoch eine Anbindung bzw. Verbindung zu einem solchen Backend-System bzw. einer Steuerungs- und Datenverwaltungszentrale nicht unter allen Umständen und zu jedem Zeitpunkt sichergestellt werden kann, sollte durch die Zwischenspeicherung oder die sog. persistente Speicherung im Lademodul sichergestellt werden können, dass der Ladevorgang mit Hilfe geeigneter Datenhaltung, bspw. durch Nutzung einer sog. Transparentsoftware (z.B. der S.A.F.E.-Initiative) nachvollzogen und überprüft werden kann.In order to be able to detect possible manipulations, it still makes sense to measure, sign and temporarily store or persist any consumption data as well as recorded authentication data within the sealed charging module. In addition, this signed data is made available by the charging module for external use, e.g. a so-called backend system or a control and data management center located remotely from the charging station. However, since a connection or connection to such a backend system or a control and data management center cannot be ensured under all circumstances and at all times, it should be possible to ensure that the intermediate storage or the so-called persistent storage in the loading module The loading process can be traced and checked with the help of suitable data storage, for example by using so-called transparent software (e.g. the S.A.F.E. initiative).
Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass sich auf der Datenstrecke zwischen der Ladestation oder der Ladesäule und den jeweils genutzten Backendsystemen zahlreiche technische Systeme befinden, auf die der Betreiber der Ladestationen wenig oder keinen Einfluss hat. Allerdings verlang das Eichrecht, dass die Datenkonsistenz und die Eichrechtskonformität auch dann sichergestellt sein muss, wenn eines dieser - meist für den Betreiber unbeeinflussbaren - Systeme eine Störung zeigt oder ausfällt, was bspw. aufgrund eines Abbruchs der Mobilfunkverbindung, wegen einer Fehlkonfiguration von Netzwerkparametern etwa eines sog. virtuellen privaten Netzwerkes (VPN - Virtual Private Network), wegen eines Ausfalls des Betreiber-Routings, wegen eines Ausfalls des Backendsystems etc. der Fall sein kann. In solchen Fällen werden mit Hilfe der Zwischenspeicherung die Daten nachgeliefert bzw. können nachträglich abgeholt werden, was die Eichrechtskonformität wieder herstellen bzw. aufrechterhalten kann.In this context, it has been shown that there are numerous technical systems on the data route between the charging station or charging column and the backend systems used, over which the operator of the charging station has little or no influence. However, calibration law requires that data consistency and calibration law conformity must also be ensured if one of these systems - usually beyond the control of the operator - shows a malfunction or fails, for example due to an interruption of the mobile phone connection, due to a misconfiguration of network parameters so-called virtual private network (VPN - Virtual Private Network), due to a failure of the operator routing, due to a failure of the backend system, etc. In such cases, with the help of intermediate storage, the data is subsequently delivered or can be retrieved later, which can restore or maintain compliance with calibration law.
Sofern der Betreiber der Ladestationen kein eigenes Backendsystem betreiben und/oder sich bei der Prüfung nicht auf die Kooperation oder den „Goodwill“ der zunehmend mehr und unübersichtlicher werdenden Backendbetreibern verlassen will oder kann, ist es sinnvoll, eine maßgeschneiderte Softwarelösung bereitzustellen und zu nutzen, die es ermöglicht, direkt mit dem Lademodul zu kommunizieren und die relevanten Daten bedarfsweise von diesem herunterzuladen. Auf diese Weise können die eichrechtlichen Bestimmungen jederzeit eingehalten und die Lademodule problemlos ausgetauscht und immer wieder erneut in den Verkehr gebracht werden.If the operator of the charging stations does not want to or cannot rely on the cooperation or “goodwill” of the backend operators, which are becoming more and more confusing, it makes sense to provide and use a tailor-made software solution it makes it possible to communicate directly with the charging module and to download the relevant data from it if necessary. In this way, the calibration regulations can be adhered to at any time and the charging modules can be easily replaced and put back into circulation again and again.
Die Kommunikation mit Drittsystemen kann bspw. in einer Weise erfolgen, dass hierfür ein Kommunikationssystem in der Ladestation integriert wird. Dieses Kommunikationssystem konvertiert vorzugsweise die vom Lademodul bereitgestellten Transaktionsdaten in das jeweilige Zielformat des Betreibers und leitet diese Daten über die gewählte Schnittstelle zum System des Betreibers weiter. Das Kommunikationsmodul kann wahlweise mit nur einem Lademodul oder ggf. auch mit mehreren Lademodulen verbunden werden. Wird kein Kommunikationsmodul eingesetzt, dann müssen die Transaktionsdaten mit Hilfe der mitgelieferten Software vom Lademodul heruntergeladen werden.Communication with third-party systems can, for example, take place in such a way that a communication system is integrated into the charging station. This communication system preferably converts the transaction data provided by the loading module into the operator's respective target format and forwards this data to the operator's system via the selected interface. The communication module can be connected either to just one charging module or, if necessary, to several charging modules. If no communication module is used, the transaction data must be downloaded from the loading module using the software provided.
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Systems können unterschiedliche Einsatzfälle oder Nutzungsszenarien unterschieden werden. So kann etwa beim ersten Einsatzfall oder beim ersten Szenario auf ein sog. Backend verzichtet werden, d.h. es kann ein Lademodul oder es können mehrere Lademodule ohne Backend betrieben werden. Dazu werden die jeweils berechtigten RFID-Karten direkt am Lademodul angelernt bzw. dort mittels einer mitgelieferten Software hinterlegt. Die abrechnungsrelevanten Daten mit dem zugeordneten RFID-Token werden als signierter Datensatz auf der entnehmbaren Speicherkarte (z.B. SD-Karte) des Lademoduls gespeichert. Für eine eventuelle Abrechnung müssen diese dann dort durch den Betreiber heruntergeladen werden. Das signierte Datenpaket muss dann per elektronischem Datenverkehr dem Kunden bereitgestellt werden, damit es mit Hilfe der Transparentsoftware geprüft werden kann.When using the system according to the invention, different applications or usage scenarios can be distinguished. For example, in the first case of use or in the first scenario, a so-called backend can be dispensed with, ie one charging module or several charging modules can be operated without a backend. For this purpose, the authorized RFID cards are trained directly on the charging module or stored there using the software supplied. The billing-relevant data with the assigned RFID token is saved as a signed data record on the removable memory card (e.g. SD card) of the charging module. These must then be downloaded there by the operator for possible billing. The signed data package must then be made available to the customer via electronic data transfer so that it can be checked using the transparent software.
Beim zweiten Einsatzfall oder zweiten Nutzungsszenario kann vorgesehen sein, dem zunehmenden Einsatz von Ladestationen im Rahmen eines lokalen Energiemanagements Rechnung zu tragen. Hierbei können speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zum Einsatz kommen, über welche die Ladevorgänge jeweils gesteuert werden. Das Kommunikationsmodul würde für diesen Fall einen Modulbus-Server bereitstellen. Darüber wird die Authentifizierung des RFID-Tokens vorgenommen und die signierten Abrechnungsdaten (inkl. Authentifizierungsinformation) bereitgestellt.In the second application or second usage scenario, provision can be made to take into account the increasing use of charging stations as part of local energy management. Programmable logic controllers (PLCs) can be used here to control the charging processes. In this case, the communication module would provide a module bus server. This is used to authenticate the RFID token and provide the signed billing data (including authentication information).
Der dritten Einsatzfall oder das dritte Nutzungsszenario kann als „klassischer“ Fall eines Anschlusses an ein Backend betrachtet werden, welches gemäß dem OCPP-Protokoll (OCPP: Open Charge Point Protocol; entspricht in etwa: Freier Ladepunkt Kommunikationsstandard) kommuniziert. Damit ist ein universelles Anwendungsprotokoll gemeint, das die Kommunikation zwischen den eingesetzten Ladestationen und dem Backend bzw. einem zentralen Managementsystem standardisiert, ähnlich oder vergleichbar einem in Mobilfunknetzen eingesetzten Kommunikationsprotokoll. Auf diese Weise können Abrechnungsdaten (inkl. Authentifizierungsinformationen) und signierte Daten als Streckendaten (sog. „Meter-Values“) bereitgestellt werden.The third use case or the third usage scenario can be viewed as a “classic” case of a connection to a backend that communicates according to the OCPP protocol (OCPP: Open Charge Point Protocol; roughly corresponds to: Free charging point communication standard). This refers to a universal application protocol that standardizes the communication between the charging stations used and the backend or a central management system, similar or comparable to a communication protocol used in mobile networks. In this way, billing data (including authentication information) and signed data can be provided as route data (so-called “meter values”).
Ein weiterer wichtiges Bauteil ist ein dem Lademodul zugeordneter bzw. dort integrierter eichrechtskonformer Zähler. Diese Zähler sind dafür vorgesehen, die jeweils anfallenden Verbrauchsdaten zu ermitteln, d.h. die an den angeschlossenen Verbraucher der elektrischen Energie übermittelten Energiepakete zu erfassen. Die erfassten Verbrauchsdaten werden um die Authentifizierungsinformationen ergänzt, wonach die solchermaßen angereicherten bzw. authentifizierten Verbrauchsdaten signiert werden, was durch eine Signierfunktion des Zählers erfolgen kann. Alle diese Datenverarbeitungsschritte erfolgen sinnvollerweise innerhalb des Lademoduls, so dass die signierten Datenpakete unverändert und in dem durch den Zähler bereitgestellten Format durch das Lademodul bereitgestellt werden können.Another important component is a meter that is assigned to or integrated into the charging module and is compliant with calibration law. These meters are intended to determine the respective consumption data, i.e. to record the energy packets transmitted to the connected electrical energy consumer. The recorded consumption data is supplemented by the authentication information, after which the thus enriched or authenticated consumption data is signed, which can be done using a signing function of the meter. All of these data processing steps sensibly take place within the loading module, so that the signed data packets can be provided by the loading module unchanged and in the format provided by the counter.
Sofern das Lademodul mit einem Kommunikationsmodul ausgestattet oder dort ein Kommunikationsmodul angeschlossen ist, kann das signierte Datenpaket in unveränderter Gestalt an das jeweils eingesetzte Betreibersystem weitergeleitet werden. An dieser Stelle könnte ergänzt werden, dass der Betreiber der Ladestationen auf die weitere Verwendung der Daten bei einem übergeordneten Betreiber oder im Backend-System keinen weiteren Einfluss mehr hat, was aber aufgrund der Protokollierungsmöglichkeit für die Datenpakete, welche die Ladestation und die Lademodule verlassen, keine Nachteile bedeuten muss.If the charging module is equipped with a communication module or a communication module is connected there, the signed data packet can be forwarded in unchanged form to the operator system used. At this point it could be added that the operator of the charging stations no longer has any influence on the further use of the data by a higher-level operator or in the backend system, but this is due to the logging option for the data packets that leave the charging station and the charging modules. does not have to mean any disadvantages.
Wahlweise kann vorgesehen sein, dass der Zählerstand und der sog. Public Key des Zählers für den jeweiligen Benutzer der Ladestation visualisiert werden kann, etwa durch ein geeignetes Zählerfenster im Lademodul, das den Zählerstand oder die Anzeige des Zählers für den Benutzer oder Verbraucher sichtbar machen kann.Optionally, it can be provided that the meter reading and the so-called public key of the meter can be visualized for the respective user of the charging station, for example through a suitable meter window in the charging module, which can make the meter reading or the display of the meter visible to the user or consumer .
Zur Erreichung zumindest eines Teils der genannten Ziele schlägt die vorliegende Erfindung neben der in verschiedenen Ausführungsvarianten erläuterten Ladestation weiterhin ein Verfahren zum Betrieb, zur Handhabung und/oder zur Wartung einer solchen Ladestation gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten vor. In order to achieve at least some of the stated goals, the present invention also proposes, in addition to the charging station explained in various embodiment variants, a method for operating, handling and/or maintaining such a charging station according to one of the previously described embodiment variants.
Dieses Verfahren ermöglicht es insbesondere, in einem regulären Gebrauchs- und Betriebsmodus wenigstens einen elektrischer Verbraucher durch Nutzung der elektrischen Koppelstelle und ggf. unter Nutzung des Eingabe- und/oder Anzeigeterminals der Ladestation (d.h. der Benutzerschnittstelle bzw. des HMI) mit elektrischer Ladeenergie zum Aufladen von im elektrischen Verbraucher befindlichen Akkumulatoren zu versorgen, wobei das Verfahren vorsieht, in einem Service-, Reparatur- und/oder Wartungsmodus und/oder innerhalb regelmäßiger Wartungszyklen, bei dem/denen der reguläre Gebrauchs- und Betriebsmodus unterbrochen ist, das komplette, räumlich, baulich und funktional innerhalb der Ladestation gekapselte Lademodul unter Aufrechterhaltung seines Schutzes gegen Eingriffe und Manipulationen aus der Ladestation zu entnehmen und hierfür ein baugleiches Austausch-Lademoduls einzusetzen.This method makes it possible, in particular, to charge at least one electrical consumer in a regular use and operating mode by using the electrical coupling point and, if necessary, using the input and/or display terminal of the charging station (i.e. the user interface or the HMI) with electrical charging energy of accumulators located in the electrical consumer, the method providing for the complete, spatial, structurally and functionally encapsulated charging module within the charging station to be removed from the charging station while maintaining its protection against interventions and manipulation and to use an identical replacement charging module for this purpose.
Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens befindet sich das mitsamt seinen integrierten Komponenten in einem abgeschlossenen, insbesondere zumindest staubdicht abgeschlossenen Einschubgehäuse angeordnete Lademodul im betriebsfertigen Zustand der Ladestation und des Lademoduls in einer korrespondierenden Aufnahme der Ladestation, während das Einschubgehäuse im Service-, Reparatur- und/oder Wartungszustand der Ladestation als Ganzes aus der Aufnahme entnommen und durch ein gleichartiges Lademodul ersetzt werden kann, wodurch die Betriebsbereitschaft der Ladestation wieder hergestellt wird.In an advantageous variant of the method, this is located together with its integrated Components in a closed, in particular at least dust-tight, plug-in housing arranged charging module in the operational state of the charging station and the charging module in a corresponding receptacle of the charging station, while the plug-in housing is removed from the receptacle as a whole in the service, repair and / or maintenance state of the charging station and through a similar charging module can be replaced, thereby restoring the operational readiness of the charging station.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung ein austauschbares Lademodul, das insbesondere in eine Aufnahme einer Ladestation gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungs- und Ausstattungsvarianten einsetzbar oder aus der Aufnahme entnehmbar und/oder gegen ein gleichartiges Lademodul ersetzbar ist, wobei sich das Lademodul im in der Aufnahme der Ladestation befindlichen Zustand sich insbesondere in elektrisch leitender Verbindung zwischen einer elektrischen Energieversorgung, insbesondere zwischen einem öffentlich zugänglichen Energieversorgungsnetz oder einem separaten Fernleitungsnetz und der mit dem elektrischen Verbraucher koppelbaren Koppelstelle befindet.Finally, the present invention discloses an exchangeable charging module, which can be inserted in particular into a receptacle of a charging station according to one of the embodiment and equipment variants described above or can be removed from the receptacle and/or replaced by a similar charging module, the charging module being located in the receptacle of the Charging station state is in particular in an electrically conductive connection between an electrical energy supply, in particular between a publicly accessible energy supply network or a separate long-distance line network and the coupling point that can be coupled to the electrical consumer.
Es ist vorgesehen, dass das Lademodul zumindest die nachfolgenden miteinander verschalteten Einzelkomponenten aufweist. So umfasst das Lademodul eine Zähleinrichtung zur Erfassung eines jeweils fließenden Ladestroms bei angekoppeltem elektrischen Verbraucher, eine steuerbare Ausgangsschnittstelle zur Abgabe von Ladestrom, eine zwischen der Zähleinrichtung und der Ausgangsschnittstelle befindliche schaltbare Trenneinheit sowie ein zentrales Steuermodul, das mit der Zähleinrichtung, mit der steuerbaren Ausgangsschnittstelle sowie der schaltbaren Trenneinheit jeweils in steuernder Kommunikationsverbindung steht. Dabei kann vorgesehen sein, dass das zentrale Steuermodul über mindestens ein räumlich dem Lademodul zugeordnetes und/oder über Datenfernverbindung mit dem zentralen Steuermodul in Kommunikationsverbindung stehendes Eingabe- und/oder Anzeigeterminal (sog. Benutzerschnittstelle oder HMI) verfügt.It is envisaged that the charging module has at least the following individual components connected to one another. The charging module includes a counting device for detecting a charging current flowing when an electrical consumer is connected, a controllable output interface for delivering charging current, a switchable separation unit located between the counting device and the output interface, and a central control module that is connected to the counting device, to the controllable output interface and the switchable separation unit is in a controlling communication connection. It can be provided that the central control module has at least one input and/or display terminal (so-called user interface or HMI) that is spatially assigned to the charging module and/or is in communication with the central control module via a remote data connection.
Außerdem ist vorgesehen, dass die erwähnten und ggf. weitere Komponenten des Lademoduls baulich und funktional zusammengefasst und gegenüber weiteren Komponenten der Ladestation räumlich abgetrennt sind. Zudem ist das Lademodul in einem Gehäuse baulich und funktional gekapselt und gegen Eingriffe und Manipulationen geschützt.It is also provided that the mentioned and possibly other components of the charging module are structurally and functionally combined and spatially separated from other components of the charging station. In addition, the charging module is structurally and functionally encapsulated in a housing and protected against interference and manipulation.
Das Lademodul kann sich insbesondere mitsamt seinen integrierten Komponenten in einem abgeschlossenen, insbesondere zumindest staubdicht abgeschlossenen Einschubgehäuse befinden, wobei dieses Einschubgehäuse in eine korrespondierende Aufnahme der Ladestation passt. Somit kann das Einschubgehäuse im Service-, Reparatur- und/oder Wartungszustand der Ladestation als Ganzes aus der Aufnahme entnommen und durch ein gleichartiges Lademodul ersetzt werden.The charging module can, in particular, together with its integrated components, be located in a closed, in particular at least dust-tight, plug-in housing, this plug-in housing fitting into a corresponding receptacle of the charging station. Thus, when the charging station is in service, repair and/or maintenance condition, the insert housing can be removed as a whole from the receptacle and replaced by a similar charging module.
Das Lademodul ist hierbei unter Beibehaltung des Schutzes gegen Eingriffe und Manipulationen als Ganzes in die Ladestation einsetzbar und aus dieser entnehmbar.The charging module can be inserted as a whole into the charging station and removed from it while maintaining protection against interference and manipulation.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladestation erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb, zur Handhabung und/oder zur Wartung einer solchen Ladestation betreffen oder bilden können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zur erfindungsgemäßen Ladestation von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb, zur Handhabung und/oder zur Wartung der Ladestation erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte der erfindungsgemäßen Ladestation selbst betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für die erfindungsgemäße Ladestation.It should be expressly mentioned at this point that all aspects and embodiment variants that have been explained in connection with the charging station according to the invention equally relate to or can form partial aspects of the method according to the invention for operating, handling and/or maintaining such a charging station. Therefore, if certain aspects and/or contexts and/or effects are mentioned at one point in the description or in the claim definitions for the charging station according to the invention, this applies equally to the method according to the invention. The same applies in the opposite way, so that all aspects and embodiment variants that were explained in connection with the method according to the invention for operating, handling and / or maintaining the charging station equally relate to or can be partial aspects of the charging station according to the invention itself. Therefore, if certain aspects and/or connections and/or effects are mentioned at one point in the description or in the claim definitions for the method according to the invention, this also applies to the charging station according to the invention.
Außerdem sei betont, dass ergänzend unter Schutz gestellte austauschbare Lademodul insbesondere Teil der erfindungsgemäßen Ladestation sein kann und/oder beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb, zur Handhabung und/oder zur Wartung einer solchen Ladestation eingesetzt werden kann, so dass auch hier dasselbe wie oben gilt: alle Aspekte, die im Zusammenhang mit der Ladestation oder dem Verfahren erwähnt wurden, sollen gleichermaßen für das austauschbare Lademodul gelten und umgekehrt.It should also be emphasized that the exchangeable charging module placed under additional protection can in particular be part of the charging station according to the invention and/or can be used in the method according to the invention for operating, handling and/or maintaining such a charging station, so that the same as above applies here too: all aspects mentioned in connection with the charging station or the method should apply equally to the replaceable charging module and vice versa.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
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1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Ladestation in schematischer Darstellung. -
2 zeigt eine zweite und erfindungsgemäße Ausführungsvariante der Ladestation in schematischer Darstellung. -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für einen konkreten Aufbau eines Lademoduls, das austauschbarer Bestandteil einer Ladestation gemäß2 sein kann.
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1 shows a first embodiment variant of a charging station in a schematic representation. -
2 shows a second embodiment variant of the charging station according to the invention in a schematic representation. -
3 shows a perspective view of an example of a specific structure of a charging module, which is an interchangeable part of a charging station according to2 can be.
Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Auch sind die nachfolgend beschriebenen Merkmale jeweils nicht in engem Zusammenhang mit weiteren Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels zu verstehen, sondern können jeweils im allgemeinen Zusammenhang vorgesehen sein bzw. hierfür Verwendung finden.The illustrated embodiments merely represent examples of how the invention can be designed and do not represent a final limitation. The features described below are not to be understood in each case in close connection with further features of the respective exemplary embodiment, but can each be provided in a general context or . used for this purpose.
Die schematische Darstellung der
Der PC 1 steuert zudem die beiden Ladecontroller 6, 7, insbesondere den Ladecontroller links 6 und den Ladecontroller rechts 7, die wiederum jeweils mit den Koppelstellen 8, 9, insbesondere Type 2 links 8 und Type 2 rechts 9, d.h. den Versorgungssteckdosen oder Versorgungskabeln in Verbindung stehen und diese steuern. Der eigentliche Versorgungsstrom zum Laden der an den Koppelstellen 8, 9 angeschlossenen Elektrofahrzeuge oder anderen mobilen elektrischen Verbrauchern ist über die von unten senkrecht in den unteren Kasten laufenden beiden Pfeile gekennzeichnet, der jeweils über die Fehlerstrom-Schutzschalter 10, 11, insbesondere FI links 10 und FI rechts 11, und die mittels PC 1 ansteuerbaren Trennschalter 12, 13, insbesondere Schütz links 12 und Schütz rechts 13, sowie über die jeweiligen Zähler 14, 15, insbesondere Zähler links, verplombt 14 und Zähler rechts, verplombt 15, zu den Koppelstellen 8, 9, insbesondere Type 2 links 8 und Type 2 rechts 9, geleitet wird.The
Auch die beiden Zähler 14, 15 stehen jeweils in Datenverbindung mit der zentralen Steuereinheit bzw. dem PC 1.The two counters 14, 15 are also each in data connection with the central control unit or the
Die Darstellung der
Außerdem ist innerhalb der Ladestation auch die Schnittstelle mit der entnehmbaren Speicherkarte = SD-Karte 2, die mit dem PC 1 und/oder der Benutzerschnittstelle HMI 4 gekoppelt ist, zu verplomben und gegen Eingriffe und Manipulationen zu sichern. Es leuchtet ein, dass im Servicefall eine erneute Verplombung an der Ladestation selbst durch entsprechend befähigte und autorisierte Personen unumgänglich ist, und dies bereits nach einem Öffnen der Abdeckung (in
Die schematische Darstellung der
Weiterhin ist die zentrale Steuereinheit, d.h., der Ladecontroller 18, mit einem Leser zur Erfassung von Daten, insbesondere einem RFID-Reader 20 ausgestattet, mit dessen Hilfe sich Benutzer der Ladestation identifizieren und einen Ladevorgang starten können. Außerdem ist ein HMI 21, d.h. eine Benutzerschnittstelle erkennbar, mit dem ein Benutzer Daten eingeben und/oder Informationen ablesen kann.Furthermore, the central control unit, i.e. the charging
Die zentrale Steuereinheit, d.h., der Ladecontroller 18, kommuniziert mit einem Zähler 22, mit einem steuerbaren Trennschalter = Relais 23, sowie mit einer Koppelstelle 24 von Type 2, die eine Ausgangsschnittstelle zum Laden eines externen mobilen Verbrauchers, z.B. eines zu landenden Elektrofahrzeuges bildet.The central control unit, ie, the charging
Der Zähler 22, der steuerbare Trennschalter = Relais 23, sowie die damit elektrisch leitend gekoppelte Koppelstelle 24 (Type 2) wird gespeist von einer externen Stromversorgung, bspw. über ein öffentliches Stromversorgungsnetz, das über einen Fehlerstrom-Schutzschalter 25 mit dem Lademodul 17 verbunden ist. Der Fehlerstrom-Schutzschalter25 ist zunächst mit dem Zähler 22 verbunden, dieser wiederum mit dem Relais 23 und dieses mit der Koppelstelle 24 (Type 2).The
Zudem kann eine externe Schnittstelle 26 vorgesehen sein, insbesondere ein Mobilfunkmodem oder ein Ethernet-Adapter, mit der ein Datenaustausch zu und mit einem Kommunikationsmodul 27 und/oder zu einem sog. Backend erfolgen kann. Diese grundsätzlich optional zu verstehende, aber sinnvollerweise vorhandene externe Schnittstelle 26 ist mit der zentralen Steuereinheit (Ladecontroller 18) verbunden, ist jedoch nicht Bestandteil des eigentlichen Lademoduls 17.In addition, an
Auch der Fehlerstrom-Schutzschalter 25 muss nicht verplombt werden, da er nicht den eichrechtlichen Bestimmungen für den vorliegenden Anwendungsfall unterliegt; deshalb ist der Fehlerstrom-Schutzschalter 25 nicht Bestandteil des verplombten Lademoduls 17 und befindet sich außerhalb des Bauraums des Lademoduls 17.The residual
Durch ein geschlossenes Gehäuse können alle Komponenten des Lademoduls 17 mit Hilfe nur einer Plombe oder einer einzigen Versiegelung vor unberechtigtem Zugriff geschützt werden. Die Kommunikation mit Drittsystem kann durch ein eigenständiges Kommunikationsmodul 27, insbesondere Mobilfunkmodem oder Ethernet-Adapter, welches grundsätzlich mit einer Mehrzahl oder Vielzahl derartiger Lademodule gekoppelt und in Datenverbindung stehen kann.With a closed housing, all components of the charging
Der besondere Vorteil des austauschbaren und in einem versiegelten Gehäuse integrierbaren Lademoduls 17 ist bereits durch den Vergleich der
Die perspektivische Ansicht der
- 30 = Schnittstelle nach außen, umfassend eine 24V- Versorgung durch ein Netzteil, Verbindung zur Kommunikationseinheit bzw. Kommunikationsmodul 24 über USB; RS485- Schnittstelle für zukünftige Anwendungen und Ausgang für die LEDs im Topper.
- 31 = Abgang PCB zu Ladedose
- 32 = Leistungsplatine
- 33 = 6mA DC Fehlerstromerkennung
- 34 = Ladecontrollerplatine mit Display,
RFID Reader 20, SD-Karte 19 - 35 = 3x 32 A Sicherung
- 36 = Einspeisung PCB von Zählerausgang
- 37 = Ladedose
- 38 = Einspeisung Ladebucht
- 30 = interface to the outside, comprising a 24V supply through a power supply, connection to the communication unit or
communication module 24 via USB; RS485 interface for future applications and output for the LEDs in the topper. - 31 = PCB outlet to charging socket
- 32 = Power board
- 33 = 6mA DC residual current detection
- 34 = charging controller board with display,
RFID reader 20,SD card 19 - 35 = 3x 32 A fuse
- 36 = PCB feed from meter output
- 37 = charging socket
- 38 = Loading bay feed
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.Finally, it should be noted that the invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to one skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- PCPC
- 22
- SO-KarteSO card
- 33
- RFID-LeserRFID reader
- 44
- HMIHMI
- 55
- Externe SchnittstelleExternal interface
- 66
- Ladecontroller linksCharge controller on the left
- 77
- Ladecontroller rechtsCharging controller on the right
- 88th
-
Koppelstelle Type 2 links
Type 2 coupling point on the left - 99
-
Koppelstelle Type 2 rechts
Type 2 coupling point on the right - 1010
- Fl linksFl left
- 1111
- Fl rechtsFl right
- 1212
- Trennschalter Schütz linksCircuit breaker contactor left
- 1313
- Trennschalter Schütz rechtsDisconnector contactor right
- 1414
- Zähler links, verplombtCounter on the left, sealed
- 1515
- Zähler rechts, verplombtMeter on the right, sealed
- 1616
- Abdeckung, verplombtCover, sealed
- 1717
- verplombtes Lademodulsealed charging module
- 1818
- LadecontrollerCharge controller
- 1919
- SD-KarteSD card
- 2020
- RFID-ReaderRFID reader
- 2121
- HMIHMI
- 2222
- Zählercounter
- 2323
- Relaisrelay
- 2424
- Koppelstelle (Type 2)Coupling point (Type 2)
- 2525
- Fehlerstrom-SchutzschalterResidual current circuit breaker
- 2626
- externe Schnittstelleexternal interface
- 2727
- KommunikationsmodulCommunication module
- 3030
- Schnittstelle nach außenInterface to the outside
- 3131
- Abgang PCB zu LadedosePCB outlet to charging socket
- 3232
- LeistungsplatinePower board
- 3333
- 6mA DC Fehlerstromerkennung6mA DC residual current detection
- 3434
- Ladecontrollerplatine mit Display, RFID Reader, SD- KarteCharging controller board with display, RFID reader, SD card
- 3535
- 3x 32 A Sicherung3x 32 A fuse
- 3636
- Einspeisung PCB von ZählerausgangPCB feed from meter output
- 3737
- Ladedosecharging socket
- 3838
- Einspeisung LadebuchtLoading bay feed
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP23712160.3A EP4402010A1 (en) | 2022-03-18 | 2023-03-01 | Charging station for electric vehicles, and method for operating such a charging station |
PCT/EP2023/055196 WO2023174696A1 (en) | 2022-03-18 | 2023-03-01 | Charging station for electric vehicles, and method for operating such a charging station |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022106449.2 | 2022-03-18 | ||
DE102022106449 | 2022-03-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022122450A1 true DE102022122450A1 (en) | 2023-09-21 |
Family
ID=87849244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022122450.3A Pending DE102022122450A1 (en) | 2022-03-18 | 2022-09-05 | Charging station for electric vehicles and method for operating such a charging station |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022122450A1 (en) |
-
2022
- 2022-09-05 DE DE102022122450.3A patent/DE102022122450A1/en active Pending
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Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
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