WO2013113400A1 - Verfahren zum schutz eines ladekabels und ladeeinrichtung - Google Patents

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WO2013113400A1
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current
charging
charging cable
carrying capacity
circuit breaker
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Remo Gellert
Thomas LÜDE
Martin Nolewaika
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for protecting a charging cable in a charging device for charging a traction battery of an electrically driven vehicle and such a charging device.
  • Electrically driven vehicles have a traction battery
  • these plugs have the same geometrical dimensions even if they are intended for charging cables with different current carrying capacities. Therefore, it can not be recognized by the geometrical dimensions of the plug for which current carrying capacity the charging cable connected to the plug is suitable. An inadvertent exchange of the cables is therefore conceivable.
  • the current carrying capacity of the connector is connected to these connectors by means of a resistor which is connected between the contacts "Proximity" and "PE” of the connector Charging cable specified (coded). It is a particular Wi ⁇ derstandswert associated with a given current-carrying capacity of the Ladeka ⁇ bels.
  • the invention has for its object to provide a method and a device that allow safe and reliable protection of the charging cable when charging.
  • a method for protecting a charging cable in a charging device for charging a traction battery of an electrically driven vehicle wherein in the method
  • said current data values and associated shutdown ⁇ times comprise
  • This method is particularly advantageous that ⁇ can be realized for charge cables of different current carrying capacities here with an overload protection. It's just that necessary to keep in the memory (data memory) the data for the overload protection of charging cables with the corresponding current carrying capacities in stock. By supplementing the data, the method can also be used in a simple manner for other charging cables with different current carrying capacities.
  • Under current carrying capacity of the charging cable is the ability ⁇ ability of the charging cable understood to carry the intended nominal current for him or to transfer.
  • Such Stromtragfä- capabilities can - as mentioned above - be for example 13 A, 20 A, 32 A or 63 A. Accordingly, there is at ⁇ play charge cable with a current capacity of 13 A (13 A-charger), charging cable with a current capacity of 20 A (20 A-charger), charging cable with a current capacity of 32 A (32 A-charger) and charging cable with a current carrying ⁇ capacity of 63 a (63 a charger).
  • This method may be that designed such the power ⁇ bearing capacity of the charging cable is determined by a resistance will stand value determined, the electric Wi ⁇ derstands corresponds to the size between two contacts of the charging cable, wherein the magnitude of the electrical resistance, the Stromtragfä ⁇ ability indicates the charging cable.
  • the magnitude of the electrical resistance between the two contacts of the charging cable indicates the ampacity of the charging cable.
  • the current carrying capacity of the charging cable is thus encoded by means of this resistor.
  • a resistance value which corresponds to the magnitude of the electrical resistance between the contacts "proximity" and "PE” of a plug of the charging cable constructed according to the IEC 62196 standard.
  • the method may be configured such that the Realisie ⁇ tion of an additional short circuit protection of the current flowing through the La ⁇ derait charge current is passed through a line protective circuit ⁇ ter.
  • the method can also be configured such that, depending on the determined current carrying capacity, the charging current flowing through the charging cable is conducted through one of a plurality of (eg electrically connected in parallel) circuit breakers.
  • This provides additional short-circuit protection.
  • the plurality of circuit breakers ie by means of at least two circuit breakers
  • the charging current in dependence on the determined current-carrying capacity is passed (ie, for example in dependence on the detected Wi ⁇ derstandswert) automatically via one of the at least two circuit breakers, while the other circuit breaker or the charging current remain free.
  • the method can also be designed such that
  • the charging current flowing through the charging cable is switched off by means of a first switching device (in particular by means of a switch or contactor), whose function is monitored over ⁇ , and
  • Switching device be electrically connected in series with the first switching device. It is particularly beneficial ⁇ way, with- that upon failure of the first switching device Tels the second switching device of the charging current can be reliably switched off.
  • the method may also be configured so that the second switching device has a remote-controlled circuit breaker, a circuit breaker with shunt release or a remote-controlled fault current circuit breaker.
  • the line protection ⁇ switch can be used which are also used for the realization of short circuit protection advantageously.
  • the residual current circuit breaker can be connected, for example, electrically in series with the circuit breaker or the circuit breakers.
  • the method can run so that (for the realization of the short-circuit protection) both in a charging cable with a first current carrying capacity as well as a charging cable with a current carrying capacity between 50% and 100% of the first current carrying capacity of the charging current is passed through a circuit breaker having a rated current whose height corresponds to the first current carrying capacity and which has the tripping characteristic C. It is particularly before ⁇ part way that for different charging cable having a current carrying capacity between 50% and
  • the procedure can also be such that
  • the charging current is conducted through a circuit breaker with rated current 32 A and tripping characteristic C, or
  • a charging device for charging a traction battery of an electrically drivable vehicle, which is designed to carry out the methods or method variants described above. This charging device also has the advantages that are mentioned above in connection with the inventive method.
  • Figure 1 shows an embodiment of a charging device and a method of protecting the charging cable, in
  • Figure 2 shows another embodiment of a
  • FIG. 1 illustrates a charging device 1 for charging a battery 3 driving an electrically driven vehicle 5 is Darge ⁇ represents.
  • This charging device 1 is connected by means of a connection ⁇ cable 8 with a power grid 10.
  • Electric power is supplied from the power grid 10 via the connection cable 8, a residual current circuit breaker 12 and a circuit breaker 14 to a switching device 16 of the charging device 1.
  • the switching device 16 may e.g. be designed as a switch or a contactor, in particular as a power contactor.
  • the electric current is passed as a charging current via a current measuring device 20 to a charging interface 22 of the charging device 1.
  • This charging interface 22 is designed in the embodiment as a La ⁇ decoder socket (charging socket) 22.
  • the current measuring device 20 can be designed, for example, as a current transformer or as a smartmeter with a current measuring function.
  • a charging connector 24 of a La ⁇ delies 26 can be inserted in the charging interface 22 in the charging interface 22 in the charging interface 22 .
  • the charging cable 26 connects the charging device 1 by means of a second charging plug 28
  • the charging connector 24 is configured in the embodiment as a so- ⁇ -called type-2 connector constructed in accordance with the standard IEC 62196-2. This connector has seven electrical contacts: four contacts for the transmission of three-phase alternating current, a contact "Pilot”, a contact "Proximity” and a contact "PE” (standard IEC 61851-1) Between the contacts "Proximity” and "PE “a resistor 48 is inside the connector 24 built in.
  • the ⁇ ses resistance device 48 By means of the ⁇ ses resistance device 48 is coded, the current carrying capacity and the rated current of the charging cable 26 in accordance with standard IEC 61851-1. (a similar resistor is in the loading ⁇ plug 28 built-in.)
  • the resistor 48 is also referred to as a "proximity resistor”. He gives the maximum
  • the charging cable 26 comprises only 6 wires / wires, since this has no line for the contact "proximity.”
  • the control device 30 is designed in the embodiment as a microcontroller. This control device 30 is connected to a memory 32 and can read data from this memory and write in this memory.
  • data for overload protection of charging cables with different current carrying capacity are saved ⁇ chert. For example, data for overload protection of a 32 A charging cable and data for overload protection of a 20 A charging cable are stored in the memory.
  • the Spei ⁇ cher data storage
  • data storage for example, as a Flashspei- rather be designed ROM, EPROM or EEPROM.
  • these data include a plurality of current values and respective power-down times associated with these current values.
  • This data may represent, for example an overload characteristic or reproduce, similar to an overload characteristic of a circuit breaker with Auslettecha ⁇ rakterizing C, so that the overload function of the circuit breaker can be simulated by means of the control device.
  • the following data is stored in the memory 32 for the 20 A charging cable:
  • control device is electrically connected to a Zeitmessem- direction 34.
  • the control device 30 is connected via signal lines to the interface 22, to the current measuring device 20 and to the switching device 16. Among other things, the control device 30 controls the switching device 16. In addition, the control device 30 is connected by means of signal lines to a remote drive 36 of the circuit breaker 14 and / or to a remote drive 38 of the residual current circuit breaker 12. Instead of the remote drive 36, a shunt release for the circuit breaker 14 Fault current protection switch can be used.
  • a remote actuator also called a reset actuator
  • a working current release is a device which is mechanically coupled to a line ⁇ breaker and which is able to turn off the circuit breaker.
  • the charging device 1 determines the current carrying capacity of the charging cable 26. This is done by the controller 30 determines the resistance of the resistor 48 of the charging connector 24. The resistance value of the counter ⁇ stands 48 is measured and transmitted to the controller 30 by means of a message 50th In the exemplary embodiment, this resistance value is 680 ohms. This recognizes the
  • Control device 30 that the current carrying capacity of the Ladeka ⁇ lever 26 has the value 20 A.
  • the controller 30 reads out from the memory 32 the data for the overload protection of a 20 A charging cable
  • the current measuring device 20 the current strength of the charging current flowing through the charging cable 26 (and thus also through the current measuring device 20) is measured and a corresponding current value is formed.
  • This current value is transmitted to the control device 30 by means of a message 54.
  • the control device 30 now compares this current value of the measured current with the value of the current carrying capacity of the charging cable. If the current value indicates currents less than or equal to 20 A, then there is no overload and no action is necessary. In the exemplary embodiment, however, it is assumed that the current value has a current intensity of 30 A.
  • a current of 30 A is 1, 5 times the
  • the control device 30 then starts a time measurement by means of the time measuring device 34. After reaching the switch-off time (ie after 4 minutes) sends the controller 30 a message 56 and a signal 56 to the switching device 16 and has by means of this message 56, the switching input ⁇ device 16 to interrupt the current flow.
  • the switching input ⁇ device 16 In the embodiment, is open to the overall message 56 toward the contactor 16 so that the current flowing through the charging cable 26 charging ⁇ current is interrupted. This protects the charging cable against overload.
  • Auxiliary contacts which move together with the main contacts. Therefore, based on the mirror contacts can always be recognized as the main contacts are (ie whether they are CLOSED ⁇ sen or open). For example, it can be detected if the main contacts do not open.
  • two further switching devices are provided. available. With one of these two other switching devices then the charging current can be switched off.
  • a second switching device is the line protection switch 14, which is provided with a remote drive 36.
  • a remote operator 36 is an auxiliary device by means of which the circuit breaker can be switched on and off. Therefore, in the event of failure of the switching device 16, the control device 30 sends a message 60 to the remote drive 36 and instructs the latter to switch off the circuit breaker 14. Thus, the charging current is switched off by the charging cable 26.
  • the controller 30 may also send a message 62 to the remote operator 38 of the residual current circuit breaker 12. With this message 62, the remote drive is ⁇ sen, the fault current circuit breaker 12 off. Even so the current flowing through the charging cable charging current can be Tar ⁇ on. It is sufficient if a further switchable by the control device switching device is present in a charging device. It is therefore sufficient if either the remote operator 36 or the remote operator 38 is present.
  • the control device 30 uses the resistance value of the resistor 48 to determine that a 32 A charging cable is present. Then loads the Steuerein ⁇ device 30 from the memory 32 from the data for an overload protection of a 32 amp charging cable.
  • the further method steps correspond analogously to the method steps described above in connection with the 20 A charging cable.
  • the overload protection can also be performed by the 32 A circuit breaker 14. Both when using a 32 A charging cable as well as when Ver ⁇ use of a 20 A charging cable short-circuit protection for the charging cable is realized by the circuit breaker 14. In both mentioned charging cables comes as line protection switch 14, a circuit breaker with the rated current 32 A and the tripping characteristic C is used.
  • the short-circuit protection of the 20 A charging cable is realized with a 32 A circuit breaker. This is possible because in charging devices both line breaker the tripping characteristic C and circuit breaker the tripping characteristic D are allowed. According to the standard IEC / EN60898-1 or DIN VDE 0641-11, the tripping characteristic C and the tripping characteristic D differ with regard to the currents at which the short-circuit tripping starts.
  • the circuit breaker with tripping characteristic D in short circuit only at higher relative currents (ie at larger multiples of the rated current or rated current) turn off than the circuit breaker with tripping characteristic C. Therefore acts a circuit breaker with rated current 32 A and tripping characteristic C similar Similarly, a miniature circuit breaker with rated current 63 A and tripping characteristic C acts similarly as a circuit breaker with rated current 32 A and tripping characteristic D. Another example acts a line ⁇ breaker with rated current 20 A and Tripping characteristic C similar to a miniature circuit breaker with rated current 13 A and tripping characteristic D. This is to be clarified on the basis of a calculation example.
  • the circuit breaker with rated current 32 A and tripping characteristic C can also be used as a circuit breaker for a rated current 20 A and tripping characteristic D.
  • FIG. 2 shows a charging device and a method which, unlike FIG. 1, are suitable for charging cables with current carrying capacities of 13 A, 20 A, 32 A and 63 A. It is the first circuit breaker 14 'a
  • Circuit breaker with a rated current of 20 A and a tripping characteristic C is used. Parallel to this first circuit breaker 14 ', a second circuit breaker 70 is connected, which can be switched with another switching device 72 in the charging circuit.
  • the circuit breaker 70 is provided with a remote drive 73.
  • the switching means 16 ' is provided as a 20 A switching device, so for example, as a 20 A contactor freshlystal ⁇ tet, the switching device 72 is as a 72A-switch device, so configured, for example as a 72A contactor.
  • the switching devices 16 'and 72 are switched so that only either the switching device 72 or the
  • Switching device 16 ' may be closed. In other words, the switching device 16 'and the further switching device 72 are "cross-locked.” Thus, the charging current flows either through the circuit breaker 14' or through the circuit breaker 70.
  • the memory 32 also data for the overload protection of a 13 A charging cable and a 63 A charging cable are stored. The method runs in the embodiment of Figure 2 fol ⁇ gender inspirationalen. After connecting the charging cable 26 to the interface 22, the resistance of the resistor 48 is determined and thus determines the current carrying capacity of the charging cable 26. If the charging cable 26 has a current carrying capacity of 63 A or 32 A, then the controller 30 sends a message 74 to the switching device 16 'and instructs it to remain in the open state.
  • control device 30 sends a message 76 to the further switching device 72 and instructs them to close their contacts and to allow the flow of current through the circuit breaker 70.
  • the entire La ⁇ flow from the residual current circuit breaker 12 via the circuit breaker 70, the other switching device 72, the current measuring device 20 and the interface 22 to 26 Ladeka- 26 flows.
  • the controller 30 detects that the charging cable 26 has a current carrying capacity of 20 A or 13 A, then the controller 30 sends a message 74 'to the switching devices 16' and instructs this switching device 16 'to close. Furthermore, the control device 30 sends a message 76 'to the switching devices 72 and instructs this switching device 72 to open. In this case, the entire charging current flows from the residual current circuit breaker 12 via the circuit breaker 14 ', the switching device 16', the current measuring device 20, the interface 22 to the charging cable 26.
  • the other procedures correspond mutatis mutandis to the procedures described in connection with Figure 1.
  • a charging device for charging a traction battery of an electrically driven vehicle and a method for protecting a charging cable has been described.
  • This charging device and this method make it possible to realize in a simple and cost-effective manner both an overload protection and a short-circuit protection for the charging cable.
  • the overload protection and the short-circuit protection can be realized easily and at low cost for charging cables of various current carrying capacities.
  • the short circuit protection can advantageously be realized with a small number of circuit breakers.
  • the protection of the charging cable is divided into two parts systems or parts procedures.
  • the overload protection of the charging cable is realized by means of a control device (for example, a microcontroller) and associated memory, the short-circuit protection of the charging cable, however, with circuit breakers.
  • the overload protection serves to protect the charging cable from overload and thus from inadmissible heating. If, for example, a 13 A charging cable runs through in the event of a fault of 63 A, then the 25-fold power loss occurs and is distributed in the cable. Then you can expect health-endangering temperatures on the cable surface and damage to the cable is to be feared. In order to avoid this, the excessive current intensity is detected during overload protection and the current is switched off by means of a switching device, in particular a power contactor .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Ladekabels (26) bei einer Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (3) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (5). Bei dem Verfahren wird die Stromtragfähigkeit des Ladekabels (26) ermittelt. Aus einem Speicher (32) werden Daten für einen Überlastschutz eines Ladekabels (26) mit der ermittelten Stromtragfähigkeit ausgelesen, wobei die Daten Stromwerte und zugehörige Abschaltzeiten aufweisen. Die Stromstärke des durch das Ladekabel (26) fließenden Ladestroms wird unter Bildung eines Stromwerts gemessen. Wenn der Stromwert größer als die ermittelte Stromtragfähigkeit des Ladekabels (26) ist, wird anhand der ausgelesenen Daten die zu dem Stromwert zugehörige Abschaltzeit ermittelt, eine Zeitmessung (34) wird gestartet und bei Erreichen der Abschaltzeit wird der durch das Ladekabel fließende Strom abgeschaltet (56). Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Schutz eines Ladekabels und Ladeeinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Ladekabels bei einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs und eine derartige Ladeeinrichtung . Elektrisch antreibbare Fahrzeuge weisen eine Fahrbatterie
(Akkumulator) auf, welche die für den Fahrbetrieb benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Entladene Batterien müssen bei Bedarf mittels einer Ladeeinrichtung nachgeladen werden. Dazu werden die Fahrbatterie des elektrisch antreib- baren Fahrzeugs und die Ladeeinrichtung mittels eines Ladeka¬ bels elektrisch verbunden. Entsprechend der Stromtragfähigkeit (Stromleitfähigkeit) des Ladekabels weist dieses unter¬ schiedliche Leitungsquerschnitte auf. Beispielsweise gibt es Ladekabel, welche eine Stromtragfähigkeit von 13 A aufweisen. Andere Ladekabel weisen Stromtragfähigkeiten von zum Beispiel 20 A, 32 A oder 63 A auf. Gemäß der Norm IEC 62196-2 werden derartige Ladekabel mit elektrischen Steckern versehen, welche z.B. als sogenannte Typ-2-Stecker ausgestaltet sind. Laut dieser Norm IEC 62196-2 weisen diese Stecker auch dann glei- che geometrische Abmessungen auf, wenn sie für Ladekabel mit unterschiedlich großen Stromtragfähigkeiten vorgesehen sind. Daher kann an den geometrischen Abmessungen des Steckers nicht erkannt werden, für welche Stromtragfähigkeit das mit dem Stecker verbundene Ladekabel geeignet ist. Ein versehent- liches Vertauschen der Kabel ist also denkbar.
Nach der Norm IEC 61851-1 ist bei diesen Steckern mittels eines Widerstands, der zwischen die Kontakte „Proximity" und „PE" des Steckers geschaltet ist, die Stromtragfähigkeit des Ladekabels angegeben (codiert) . Dabei ist ein bestimmter Wi¬ derstandswert einer bestimmten Stromtragfähigkeit des Ladeka¬ bels zugeordnet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, die einen sicheren und zuverlässigen Schutz des Ladekabels beim Laden ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und eine Ladeeinrichtung nach den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß angegeben wird ein Verfahren zum Schutz eines Ladekabels bei einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, wobei bei dem Verfahren
- die Stromtragfähigkeit des Ladekabels ermittelt wird,
- aus einem Speicher Daten für einen Überlastschutz eines La- dekabels mit der ermittelten Stromtragfähigkeit ausgelesen werden, wobei die Daten Stromwerte und zugehörige Abschalt¬ zeiten aufweisen,
- die Stromstärke des durch das Ladekabel fließenden Lade¬ stroms unter Bildung eines Stromwerts gemessen wird, und - wenn der Stromwert größer als die ermittelte Stromtragfä¬ higkeit des Ladekabels ist, anhand der ausgelesenen Daten die zu dem gemessenen Stromwert zugehörige Abschaltzeit ermittelt wird, eine Zeitmessung gestartet wird und bei Erreichen der Abschaltzeit der durch das Ladekabel fließende Strom abge- schaltet wird.
Bei diesem Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, dass hier¬ mit ein Überlastschutz für Ladekabel verschiedener Stromtragfähigkeiten realisiert werden kann. Dazu ist es lediglich notwendig, in den Speicher (Datenspeicher) die Daten für den Überlastschutz von Ladekabeln mit den entsprechenden Stromtragfähigkeiten vorrätig zu halten. Durch Ergänzung der Daten kann das Verfahren auf einfache Weise auch für weitere Lade- kabel mit anderen Stromtragfähigkeiten genutzt werden.
Unter Stromtragfähigkeit des Ladekabels wird hier die Fähig¬ keit des Ladekabels verstanden, den für ihn vorgesehenen Nennstrom zu tragen bzw. zu übertragen. Solche Stromtragfä- higkeiten können - wie oben erwähnt - beispielsweise 13 A, 20 A, 32 A oder 63 A betragen. Dementsprechend gibt es bei¬ spielsweise Ladekabels mit einer Stromtragfähigkeit von 13 A (13 A-Ladekabel ) , Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 20 A (20 A-Ladekabel), Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 32 A (32 A-Ladekabel) und Ladekabel mit einer Stromtrag¬ fähigkeit von 63 A (63 A-Ladekabel) .
Dieses Verfahren kann so ausgestaltet sein dass, die Strom¬ tragfähigkeit des Ladekabels ermittelt wird, indem ein Wider- standswert ermittelt wird, der der Größe des elektrischen Wi¬ derstands zwischen zwei Kontakten des Ladekabels entspricht, wobei die Größe des elektrischen Widerstands die Stromtragfä¬ higkeit des Ladekabels angibt. Mit anderen Worten gibt die Größe des elektrischen Widerstands zwischen den zwei Kontak- ten des Ladekabels die Stromtragfähigkeit des Ladekabels an. Die Stromtragfähigkeit des Ladekabels ist also mittels dieses Widerstandes kodiert.
Es kann beispielsweise ein Widerstandswert ermittelt werden, der der Größe des elektrischen Widerstands zwischen den Kon- takten „Proximity" und „PE" eines gemäß der Norm IEC 62196 aufgebauten Steckers des Ladekabels entspricht. Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass zur Realisie¬ rung eines zusätzlichen Kurzschlussschutzes der durch das La¬ dekabel fließende Ladestrom durch einen Leitungsschutzschal¬ ter geleitet wird. Mittels dieses Leitungsschutzschalters kann zusätzlich zu dem Überlastschutz ein Kurzschlussschutz für das Ladekabel realisiert werden.
Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Stromtragfähigkeit der durch das Ladekabel fließende Ladestrom durch einen von mehreren (z.B. elektrisch parallel geschalteten) Leitungsschutzschaltern geleitet wird. Damit wird ein zusätzlicher Kurzschlussschutz realisiert. Mittels der mehreren Leitungsschutzschalter (d.h. mittels mindestens zweier Leitungsschutzschalter) kann hier vorteilhafterweise ein Kurzschlussschutz für Ladekabel verschiedener Stromtragfähigkeiten erreicht werden. Dabei wird der Ladestrom in Abhängigkeit von der ermittelten Stromtragfähigkeit (also z.B. in Abhängigkeit von dem ermittelten Wi¬ derstandswert) automatisch über einen der mindestens zwei Leitungsschutzschalter geleitet, während der bzw. die anderen Leitungsschutzschalter ladestromfrei bleiben.
Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass
- der durch das Ladekabel fließende Ladestrom abgeschaltet wird mittels einer ersten Schalteinrichtung (insbesondere mittels eines Schalters oder Schützes), deren Funktion über¬ wacht wird, und
- bei einem Ausfall der ersten Schalteinrichtung der durch das Ladekabel fließende Ladestrom mittels einer zweiten
Schalteinrichtung abgeschaltet wird. Dabei kann die zweite
Schalteinrichtung elektrisch in Reihe mit der ersten Schalteinrichtung geschaltet sein. Hierbei ist besonders vorteil¬ haft, dass auch bei Ausfall der ersten Schalteinrichtung mit- tels der zweiten Schalteinrichtung der Ladestrom zuverlässig abgeschaltet werden kann.
Das Verfahren kann auch so ausgestaltet sein, dass die zweite Schalteinrichtung einen Leitungsschutzschalter mit Fernantrieb, einen Leitungsschutzschalter mit Arbeitsstromauslöser oder einen Fehlerstromschutzschalter mit Fernantrieb aufweist. Hierbei können vorteilhafterweise die Leitungsschutz¬ schalter verwendet werden, welche auch zur Realisierung des Kurzschlussschutzes dienen. Dabei kann der Fehlerstromschutzschalter z.B. elektrisch in Reihe mit dem Leitungsschutzschalter bzw. den Leitungsschutzschaltern geschaltet sein.
Das Verfahren kann so ablaufen, dass (zur Realisierung des Kurzschlussschutzes) sowohl bei einem Ladekabel mit einer ersten Stromtragfähigkeit als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit zwischen 50% und 100 % der ersten Stromtragfähigkeit der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter geleitet wird, der einen Nennstrom aufweist, dessen Höhe der ersten Stromtragfähigkeit entspricht, und der die Auslösecharakteristik C aufweist. Hierbei ist besonders vor¬ teilhaft, dass für verschiedenste Ladekabel, welche eine Stromtragfähigkeit zwischen 50 % und
100 % der ersten Stromtragfähigkeit aufweisen, lediglich ein einziger Leitungsschutzschalter zum Kurzschlussschutz benötigt wird. Dieser eine benötigte Leitungsschutzschalter weist einen Nennstrom auf, der der ersten Stromtragfähigkeit ent¬ spricht. Weiterhin weist dieser Leitungsschutzschalter die Auslösecharakteristik C auf.
Das Verfahren kann auch so ablaufen, dass
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 63 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 32 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschal- ter mit dem Nennstrom 63 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird, oder
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 32 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähig- keit von 20 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 32 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird, oder
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 20 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähig- keit von 13 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 20 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird. Hierbei braucht für die wahlweise Nutzung von 63 A-Ladekabeln und 32 A-Ladekabeln lediglich ein einziger Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 63 A und der Auslö- secharakteristik C eingesetzt werden. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Leitungsschutzschalter drastisch reduziert. Daher kann der benötigte Bauraum reduziert sowie Gewicht und Kosten eingespart werden. Erfindungsgemäß angegeben wird weiterhin eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, welche ausgestaltet ist zum Durchführen der oben beschriebenen Verfahren bzw. Verfahrensvarianten. Diese Ladeeinrichtung weist ebenfalls die Vorteile auf, die oben im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels näher erläutert.
Dazu sind in
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Ladeeinrichtung und eines Verfahrens zum Schutz des Ladekabels, in
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Ladeeinrichtung und Verfahrens zum Schutz des
Ladekabels und in
Figur 3 Auslösecharakteristiken von Leitungsschutzschaltern dargestellt .
In Figur 1 ist eine Ladeeinrichtung 1 zum Laden einer Fahrbatterie 3 eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 5 darge¬ stellt. Diese Ladeeinrichtung 1 ist mittels eines Anschluss¬ kabels 8 mit einem Energieversorgungsnetz 10 verbunden.
Elektrischer Strom wird von dem Energieversorgungsnetz 10 über das Anschlusskabel 8, einen Fehlerstromschutzschalter 12 und einen Leitungsschutzschalter 14 zu einer Schalteinrichtung 16 der Ladeeinrichtung 1 geleitet. Die Schalteinrichtung 16 kann z.B. als ein Schalter oder ein Schütz, insbesondere als ein Leistungsschütz, ausgebildet sein.
Von der Schalteinrichtung 16 wird der elektrische Strom als Ladestrom weiter über eine Strommesseinrichtung 20 zu einer Ladeschnittstelle 22 der Ladeeinrichtung 1 geleitet. Diese Ladeschnittstelle 22 ist im Ausführungsbeispiel als eine La¬ debuchse (Ladesteckdose) 22 ausgestaltet. Die Strommessein¬ richtung 20 kann beispielsweise als ein Stromwandler oder auch als ein Smartmeter mit Strommessfunktion ausgestaltet sein .
In die Ladeschnittstelle 22 ist ein Ladestecker 24 eines La¬ dekabels 26 einsteckbar. Das Ladekabel 26 verbindet mittels eines zweiten Ladesteckers 28 die Ladeeinrichtung 1
elektrisch mit dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 5. Der Ladestrom wird von der Ladeschnittstelle 22 über das Ladeka¬ bel 26 zu dem elektrisch antreibbaren Fahrzeug 5 geleitet, um dessen Fahrbatterie 3 aufzuladen. Der Ladestecker 24 ist im Ausführungsbeispiel als ein soge¬ nannter Typ-2-Stecker ausgestaltet, der entsprechend der Norm IEC 62196-2 aufgebaut ist. Dieser Stecker weist sieben elektrische Kontakte auf: vier Kontakte für die Übertragung von Dreiphasenwechselstrom, einen Kontakt „Pilot", einen Kontakt „Proximity" und einen Kontakt „PE" (Norm IEC 61851- 1) . Zwischen den Kontakten „Proximity" und „PE" ist im Inneren des Steckers 24 ein Widerstand 48 eingebaut. Mittels die¬ ses Widerstands-Bauelements 48 ist gemäß der Norm IEC 61851-1 die Stromtragfähigkeit bzw. der Nennstrom des Ladekabels 26 codiert. (Ein gleichartiger Widerstand ist auch im Lade¬ stecker 28 eingebaut.) Der Widerstand 48 wird auch als „Proximity-Widerstand" bezeichnet. Er gibt die maximale
Stromtragfähigkeit des Ladekabels an. Dabei gilt folgende Zu¬ ordnung :
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Das Ladekabel 26 umfasst nur 6 Leitungen/Adern, da dieses keine Leitung für den Kontakt „Proximity" aufweist. Wenn der Stecker 24 in die Schnittstelle 22 eingesteckt wird, dann werden unter anderem der Kontakt „Proximity" und der Kontakt „PE" des Steckers 24 mit den zugehörigen Kontakten der Schnittstelle 22 elektrisch verbunden. Diese Kontakte der Schnittstelle 22 sind innerhalb der Ladeeinrichtung 1 elektrisch mit einer Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Steuereinrichtung 30 ist im Ausführungsbeispiel als ein Mikrocontroller ausgestaltet. Diese Steuereinrichtung 30 ist mit einem Speicher 32 verbunden und kann Daten aus diesem Speicher auslesen und in diesen Speicher einschreiben. In dem Speicher 32 sind insbesondere Daten für einen Überlastschutz von Ladekabeln mit verschiedener Stromtragfähigkeit abgespei¬ chert. So sind in dem Speicher beispielsweise Daten für einen Überlastschutz eines 32 A-Ladekabels und Daten für einen Überlastschutz eines 20 A-Ladekabels abgespeichert. Der Spei¬ cher (Datenspeicher) kann beispielsweise als ein Flashspei- eher, ROM, EPROM oder EEPROM ausgestaltet sein.
Für jedes Ladekabel umfassen diese Daten eine Mehrzahl von Stromwerten und diesen Stromwerten jeweils zugehörige Abschaltzeiten. Diese Daten können beispielsweise eine Über- lastkennlinie darstellen bzw. nachbilden, ähnlich einer Überlastkennlinie eines Leitungsschutzschalters mit Auslösecha¬ rakteristik C, so dass die Überlastfunktion des Leitungs- schutzschalters mittels der Steuereinrichtung nachgebildet werden kann. Beispielsweise sind für das 20 A-Ladekabel fol- gende Daten in dem Speicher 32 abgespeichert:
Stromwert zugehörige Abschaltzeit
30 A 4 Minuten
40 A 40 Sekunden
60 A 10 Sekunden
80 A 6 Sekunden Weiterhin ist die Steuereinrichtung mit einer Zeitmessem- richtung 34 elektrisch verbunden.
Die Steuereinrichtung 30 ist über Signalleitungen mit der Schnittstelle 22, mit der Strommesseinrichtung 20 und mit der Schalteinrichtung 16 verbunden. Unter anderem steuert die Steuereinrichtung 30 die Schalteinrichtung 16 an. Außerdem ist die Steuereinrichtung 30 mittels Signalleitungen mit einem Fernantrieb 36 des Leitungsschutzschalters 14 und/oder mit einem Fernantrieb 38 des Fehlerstromschutzschalters 12 verbunden. Anstelle des Fernantriebs 36 kann auch ein Arbeitsstromauslöser für den Leitungsschutzschalter 14 Fehler- stromschutzschaltereingesetzt werden . Ein Fernantrieb (auch Rücksteller genannt) ist eine Einrich- tung, die mit einem Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter mechanisch gekoppelt ist und die in der Lage ist, den Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschal- ter sowohl einzuschalten als auch auszuschalten. Ein Arbeits- Stromauslöser ist eine Einrichtung, die mit einem Leitungs¬ schutzschalter mechanisch gekoppelt ist und die in der Lage ist, den Leitungsschutzschalter auszuschalten.
Im Folgenden wird ein beispielhafter Verfahrensablauf be- schrieben. Der Übersichtlichkeit halber wird dabei von einer Ladeeinrichtung und einem Verfahren ausgegangen, welches lediglich für ein 32 A-Ladekabel und für ein 20 A-Ladekabel ge¬ eignet ist. Das elektrisch antreibbare Fahrzeug 5 soll im Ausführungsbei¬ spiel mittels eines Ladestromes von 20 A aufgeladen werden. Demzufolge wird das Fahrzeug 5 mittels eines 20 A-Ladekabels mit der Schnittstelle 22 elektrisch verbunden. Diese Strom- tragfähigkeit von 20 A ist in dem Stecker 24 mittels des Wi¬ derstands 48 elektrisch kodiert.
Zu Beginn des Verfahrens ermittelt die Ladeeinrichtung 1 die Stromtragfähigkeit des Ladekabels 26. Dies erfolgt, indem die Steuereinrichtung 30 den Widerstandswert des Widerstands 48 des Ladesteckers 24 ermittelt. Der Widerstandswert des Wider¬ stands 48 wird gemessen und mittels einer Nachricht 50 zu der Steuereinrichtung 30 übermittelt. Im Ausführungsbeispiel be- trägt dieser Widerstandswert 680 Ohm. Daraus erkennt die
Steuereinrichtung 30, dass die Stromtragfähigkeit des Ladeka¬ bels 26 den Wert 20 A aufweist.
Daraufhin liest die Steuereinrichtung 30 aus dem Speicher 32 die Daten für den Überlastschutz eines 20 A-Ladekabels aus
(Nachricht 52) . Diese Daten enthalten Stromwerte und zugehö¬ rige Abschaltzeiten zur Realisierung des Überlastschutzes.
Daraufhin wird mittels der Strommesseinrichtung 20 die Strom- stärke des durch das Ladekabel 26 (und damit auch durch die Strommesseinrichtung 20) fließenden Ladestroms gemessen und ein entsprechender Stromwert gebildet. Dieser Stromwert wird mittels einer Nachricht 54 an die Steuereinrichtung 30 übertragen. Die Steuereinrichtung 30 vergleicht nun diesen Strom- wert des gemessenen Stroms mit dem Wert der Stromtragfähigkeit des Ladekabels. Wenn der Stromwert Stromstärken kleiner oder gleich 20 A anzeigt, dann liegt kein Überlastfall vor und es ist keine Aktion notwendig. Im Ausführungsbeispiel sei jedoch angenommen, dass der Stromwert eine Stromstärke von 30 A aufweist. Eine Stromstärke von 30 A ist das l,5fache der
Stromtragfähigkeit des Ladekabels bzw. dessen Bemessungsstro¬ mes. Da die Stromstärke von 30 A größer ist als die Strom¬ tragfähigkeit des Ladekabels (20 A) , führt die Steuereinrich¬ tung weitere Schritte aus. Zunächst ermittelt die Steuerein- richtung anhand der aus dem Speicher 32 ausgelesenen Daten die zu dem Stromwert 30 A zugehörige Abschaltzeit . Im Ausfüh¬ rungsbeispiel beträgt diese Abschaltzeit 4 Minuten. Das be¬ deutet, dass bei einer Stromstärke von 30 A der Ladestrom nach 4 Minuten abgeschaltet werden muss, um Schäden zu vermeiden .
Daraufhin startet die Steuereinrichtung 30 mittels der Zeitmesseinrichtung 34 eine Zeitmessung. Nach Erreichen der Ab- schaltzeit (d.h. nach 4 Minuten) sendet die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 56 bzw. ein Signal 56 an die Schalteinrichtung 16 und weist mittels dieser Nachricht 56 die Schaltein¬ richtung 16 an, den Stromfluss zu unterbrechen. Im Ausführungsbeispiel wird auf die Nachricht 56 hin der Schütz 16 ge- öffnet, so dass der durch das Ladekabel 26 fließende Lade¬ strom unterbrochen wird. Damit ist das Ladekabel vor Überlast geschützt .
Um einen Ausfall der Schalteinrichtung 16 zu erkennen (bei- spielsweise könnten die Kontakte einer als Schütz ausgestal¬ teten Schalteinrichtung „verkleben", d. h. sich nicht öffnen lassen) , wird die einwandfreie Funktion der Schalteinrichtung 16 überwacht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass als Schalteinrichtung ein Schütz mit sogenannten Spie- gelkontakten verwendet wird. Solche Spiegelkontakte sind
Hilfskontakte, welche sich gemeinsam mit den Hauptkontakten bewegen. Daher kann anhand der Spiegelkontakte stets erkannt werden, wie die Hauptkontakte stehen (d. h. ob sie geschlos¬ sen oder geöffnet sind) . So kann beispielsweise erkannt wer- den, wenn die Hauptkontakte nicht öffnen.
Für einen solchen Ausfall der Schalteinrichtung, bei dem die Schalteinrichtung 16 den Ladestrom nicht abschalten kann, stehen im Ausführungsbeispiel zwei weitere Schalteinrichtun- gen zur Verfügung. Mit einer dieser beiden weiteren Schalteinrichtungen kann dann der Ladestrom abgeschaltet werden. Eine derartige zweite Schalteinrichtung ist der Leitungs- schutzschalter 14, der mit einem Fernantrieb 36 versehen ist. Ein Fernantrieb 36 ist eine Zusatzeinrichtung, mittels der der Leitungsschutzschalter ein- und ausgeschaltet werden kann. Daher sendet bei einem Ausfall der Schalteinrichtung 16 die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 60 an den Fernantrieb 36 und weist diesen an, den Leitungsschutzschalter 14 auszu- schalten. Damit wird der Ladestrom durch das Ladekabel 26 abgeschaltet .
Alternativ kann die Steuereinrichtung 30 auch eine Nachricht 62 an den Fernantrieb 38 des Fehlerstromschutzschalters 12 senden. Mit dieser Nachricht 62 wird der Fernantrieb angewie¬ sen, den Fehlerstromschutzschalter 12 auszuschalten. Auch damit kann der durch das Ladekabel fließende Ladestrom abge¬ schaltet werden. Es ist ausreichend, wenn in einer Ladeeinrichtung eine weitere von der Steuereinrichtung abschaltbare Schalteinrichtung vorhanden ist. Es reicht also aus, wenn entweder der Fernantrieb 36 oder der Fernantrieb 38 vorhanden ist .
Falls in einem anderen Ausführungsbeispiel ein 32 A-Ladekabel als Ladekabel 26 verwendet wird, ermittelt die Steuereinrich¬ tung 30 anhand des Widerstandswerts des Widerstands 48, dass ein 32 A-Ladekabel vorliegt. Daraufhin lädt die Steuerein¬ richtung 30 aus dem Speicher 32 die Daten für einen Überlastschutz eines 32 A-Ladekabels aus. Die weiteren Verfahrens- schritte entsprechen sinngemäß den oben im Zusammenhang mit dem 20 A-Ladekabel beschriebenen Verfahrensschritten. Alternativ kann in diesem Fall der Überlastschutz auch durch den 32 A-Leitungsschutzschalter 14 durchgeführt werden. Sowohl bei Verwendung eines 32 A-Ladekabels als auch bei Ver¬ wendung eines 20 A-Ladekabels wird der Kurzschlussschutz für die Ladekabel durch den Leitungsschutzschalter 14 realisiert. Bei beiden genannten Ladekabeln kommt als Leitungsschutz- Schalter 14 ein Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 32 A und der Auslösecharakteristik C zum Einsatz. Vorteilhafterweise wird also auch der Kurzschlussschutz des 20 A-Ladekabels mit einem 32 A-Leitungsschutzschalter realisiert. Dies ist deshalb möglich, weil in Ladeeinrichtungen sowohl Lei- tungsschutzschalter der Auslösecharakteristik C als auch Leitungsschutzschalter der Auslösecharakteristik D zulässig sind. Gemäß der Norm IEC/EN60898-1 bzw. DIN VDE 0641-11 unterscheiden sich die Auslösecharakteristik C und die Auslösecharakteristik D bezüglich der Stromstärken, bei denen die Kurzschlussauslösung beginnt.
In Figur 3 sind diagrammartige Darstellungen der Auslösecha¬ rakteristiken von Leistungsschutzschaltern gemäß diesen Normen dargestellt. Linksseitig ist eine Auslösecharakteristik des Typs C dargestellt, rechtsseitig ist eine Auslösecharak¬ teristik des Typs D dargestellt. Es ist im unteren Teil der Diagramme gut zu erkennen, dass bei Leitungsschutzschaltern mit Auslösecharakteristik C die Kurzschlussauslösung bei Stromwerten größer des ca. 5-fachen Nennstroms beginnt, wäh- rend bei Leitungsschutzschaltern mit der Auslösecharakteris¬ tik D die Kurzschlussauslösung erst bei Stromwerten größer des ca. 10-fachen Nennstroms beginnt.
Mit anderen Worten schalten die Leitungsschutzschalter mit Auslösecharakteristik D bei Kurzschluss erst bei höheren relativen Strömen (d. h. bei größeren Vielfachen des Nennstromes bzw. Bemessungsstromes) ab als die Leitungsschutzschalter mit Auslösecharakteristik C. Daher wirkt ein Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 32 A und Auslösecharakteristik C ähn- lieh wie ein Leitungsschutzschalter mit 20 A und Auslösecharakteristik D. Ebenso wirkt auch ein Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 63 A und Auslösecharakteristik C ähnlich wie ein Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 32 A und Auslösecha- rakteristik D. Als weiteres Beispiel wirkt ein Leitungs¬ schutzschalter mit Nennstrom 20 A und Auslösecharakteristik C ähnlich wie ein Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 13 A und Auslösecharakteristik D. Anhand eines Rechenbeispiels soll dies verdeutlicht werden.
Ein Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 32 A und Auslösecharakteristik C schaltet im Kurzschlussfall bei einem Strom von 256 A (das ist der 8-fache Nennstrom, 256 A = 8 x 32 A) nach ca. zwei Sekunden Abschaltzeit ab. Wenn man diesen Leitungs- schutzschalter auch zum Schutz eines 20 A-Ladekabels verwenden will, dann entsprechen die 256 A dem 12,8fachen des Nennstroms (256 A = 12,8 x 20 A) . Ein Abschalten beim 12,8-fachen des Nennstroms entspricht aber der Auslösecharakteristik D. Somit kann der Leitungsschutzschalter mit Nennstrom 32 A und Auslösecharakteristik C auch als ein Leitungsschutzschalter für einen Nennstrom 20 A und Auslösecharakteristik D eingesetzt werden. Dadurch wird lediglich ein Leitungsschutzschal¬ ter benötigt und nicht zwei Leitungsschutzschalter. Daher ist es mit Leitungsschutzschaltern der Auslösecharakteristik C möglich, in zulässiger Weise auch ein Ladekabel abzusichern, welches eine (maximale) Stromtragfähigkeit auf¬ weist, die zwischen ca. 50 und 100 % des Nennstroms dieses Leitungsschutzschalters beträgt. Im Ausführungsbeispiel kann man also mit einem 32 A-Leitungsschutzschalter sowohl 32 A-
Ladekabel als auch 20 A-Ladekabel bezüglich Kurzschluss absi¬ chern . Obwohl also bei dem Verfahren und der Ladeeinrichtung nach Figur 1 nur ein einziger Leitungsschutzschalter 14 enthalten ist, kann dieses Verfahren und diese Ladeeinrichtung sowohl für 32 A-Ladekabel als auch für 20 A-Ladekabel eingesetzt werden. Durch geschickte Ausnutzung der Auslösecharakteristi¬ ken C und D für Leitungsschutzschalter kann also mittels eines einzigen Leitungsschutzschalters ein Kurzschlussschutz für mehrere verschiedene Ladekabel mit unterschiedlichen Stromtragfähigkeiten (d. h. mit unterschiedlichen Leitungs- querschnitten) realisiert werden.
In Figur 2 ist eine Ladeeinrichtung und ein Verfahren dargestellt, welche im Unterschied zur Figur 1 für Ladekabel mit Stromtragfähigkeiten von 13 A, 20 A, 32 A und 63 A geeignet sind. Dabei ist als erster Leitungsschutzschalter 14' ein
Leitungsschutzschalter mit einem Nennstrom von 20 A und eine Auslösecharakteristik C eingesetzt. Parallel zu diesem ersten Leitungsschutzschalter 14' ist ein zweiter Leitungsschutzschalter 70 geschaltet, welcher mit einer weiteren Schaltein- richtung 72 in den Ladestromkreis geschaltet werden kann. Der Leitungsschutzschalter 70 ist mit einem Fernantrieb 73 versehen. Die Schalteinrichtung 16' ist als eine 20 A-Schaltein- richtung, also beispielsweise als ein 20 A-Schütz ausgestal¬ tet, die Schalteinrichtung 72 ist als eine 72A-Schalteinrich- tung, also beispielsweise als ein 72A-Schütz ausgestaltet.
Die Schalteinrichtungen 16' und 72 sind so geschaltet, dass nur jeweils entweder die Schalteinrichtung 72 oder die
Schalteinrichtung 16' geschlossen sein kann. Mit anderen Wor- ten sind die Schalteinrichtung 16' und die weitere Schalteinrichtung 72 „kreuzverriegelt". Somit fließt der Ladestrom entweder durch den Leitungsschutzschalter 14' oder durch den Leitungsschutzschalter 70. In dem Speicher 32 sind zusätzlich auch Daten für den Überlastschutz eines 13 A-Ladekabels und eines 63 A-Ladekabels abgespeichert . Das Verfahren läuft beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 fol¬ gendermaßen ab. Nach Verbinden des Ladekabels 26 mit der Schnittstelle 22 wird der Widerstandswert des Widerstands 48 ermittelt und somit die Stromtragfähigkeit des Ladekabels 26 ermittelt. Wenn das Ladekabels 26 eine Stromtragfähigkeit von 63 A oder von 32 A hat, dann sendet die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 74 an die Schalteinrichtung 16' und weist diese an, im geöffneten Zustand zu verbleiben. Weiterhin sendet die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 76 an die weitere Schalteinrichtung 72 und weist diese an, ihre Kontakte zu schließen und den Stromfluss durch den Leitungsschutzschalter 70 zu ermöglichen. In diesem Fall fließt also der gesamte La¬ destrom vom Fehlerstromschutzschalter 12 über den Leitungsschutzschalter 70, die weitere Schalteinrichtung 72, die Strommesseinrichtung 20 und die Schnittstelle 22 zum Ladeka- bei 26.
Wenn die Steuereinrichtung 30 erkennt, dass das Ladekabel 26 eine Stromtragfähigkeit von 20 A oder von 13 A aufweist, dann sendet die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 74' an die Schalteinrichtungen 16' und weist diese Schalteinrichtung 16' an, zu schließen. Weiterhin sendet die Steuereinrichtung 30 eine Nachricht 76' an die Schalteinrichtungen 72 und weist diese Schalteinrichtung 72 an, zu öffnen. In diesem Fall fließt der gesamte Ladestrom vom Fehlerstromschutzschalter 12 über den Leitungsschutzschalter 14', die Schalteinrichtung 16' , die Strommesseinrichtung 20, die Schnittstelle 22 zum Ladekabel 26. Die weiteren Abläufe entsprechen sinngemäß den im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebenen Abläufen. Es wurde eine Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Schutz eines Ladekabels beschrieben. Diese Ladeeinrichtung und dieses Verfahren ermöglichen es, auf einfache und kostengünstige Art und Weise sowohl einen Überlastschutz und auch einen Kurzschlussschutz für das Ladekabel zu realisieren. Der Überlastschutz und der Kurzschlussschutz können einfach und mit geringen Kosten für Ladekabel verschiedenster Stromtragfähigkeiten realisiert werden. Der Kurzschlussschutz kann vorteilhafterweise mit einer geringen Anzahl an Lei- tungsschutzschaltern realisiert werden.
Es erfolgt eine automatische Anpassung des Leitungsschutzes an das jeweils verwendete Ladekabel. Somit ist eine kosten¬ günstige Lösung zum Schutz von Ladekabeln verschiedener
Stromstärken möglich, wobei diese verschiedenen Ladekabel jeweils an ein und derselben Schnittstelle angeschlossen werden können .
Der Schutz des Ladekabels ist dabei in zwei Teilesysteme bzw. Teileverfahren aufgeteilt. Der Überlastschutz des Ladekabels wird mittels einer Steuereinrichtung (beispielsweise eines MikroControllers) samt zugehörigem Speicher realisiert, der Kurzschlussschutz des Ladekabels hingegen mit Leitungsschutzschaltern. Der Überlastschutz dient dazu, das Ladekabel vor Überlast und damit vor unzulässiger Erwärmung zu schützen. Wenn nämlich beispielsweise ein 13 A-Ladekabel in einem Fehlerfall von 63 A durchflössen wird, dann tritt die 25-fache Verlustleistung auf und wird im Kabel verteilt. Dann ist mit gesundheitsgefährdenden Temperaturen an der Kabeloberfläche zu rechnen und Beschädigungen des Kabels sind zu befürchten. Um dies zu vermeiden, wird beim Überlastschutz die zu hohe Stromstärke erkannt und mittels einer Schalteinrichtung, ins¬ besondere eines Leistungsschützes, der Strom abgeschaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schutz eines Ladekabels (26) bei einer Lade¬ einrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (3) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (5), wobei bei dem Verfahren
- die Stromtragfähigkeit des Ladekabels (26) ermittelt wird,
- aus einem Speicher (32) Daten für einen Überlastschutz eines Ladekabels (26) mit der ermittelten Stromtragfähigkeit ausgelesen werden, wobei die Daten Stromwerte und zugehörige Abschaltzeiten aufweisen,
- die Stromstärke des durch das Ladekabel (26) fließenden La¬ destroms unter Bildung eines Stromwerts gemessen wird, und
- wenn der Stromwert größer als die ermittelte Stromtragfä- higkeit des Ladekabels (26) ist, anhand der ausgelesenen Da¬ ten die zu dem Stromwert zugehörige Abschaltzeit ermittelt wird, eine Zeitmessung (34) gestartet wird und bei Erreichen der Abschaltzeit der durch das Ladekabel fließende Strom ab¬ geschaltet (56) wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Stromtragfähigkeit des Ladekabels (26) ermittelt wird, indem ein Widerstandswert ermittelt wird, der der Größe des elektrischen Widerstands (48) zwischen zwei Kontakten des Ladekabels (26) entspricht, wobei die Größe des elektrischen Widerstands (48) die Stromtragfähigkeit des Ladekabels (26) angibt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der durch das Ladekabel (26) fließende Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter (14) geleitet wird zur Realisierung eines zusätzlichen Kurzschlussschutzes.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in Abhängigkeit von der ermittelten Stromtragfähigkeit der durch das Ladekabel (26) fließende Ladestrom durch einen von mehreren Leitungsschutzschaltern (14', 70) geleitet wird zur Realisierung eines zusätzlichen Kurzschlussschutzes.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der durch das Ladekabel (26) fließende Ladestrom abgeschal¬ tet wird mittels einer ersten Schalteinrichtung (16), deren Funktion überwacht wird, und
- bei einem Ausfall der ersten Schalteinrichtung (16) der durch das Ladekabel fließende Ladestrom mittels einer zweiten Schalteinrichtung (12, 14) abgeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die zweite Schalteinrichtung einen Leitungsschutzschalter (14) mit Fernantrieb (36), einen Leitungsschutzschalter mit Arbeitsstromauslöser oder einen Fehlerstromschutzschalter (12) mit Fernantrieb (38) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- sowohl bei einem Ladekabel (26) mit einer ersten Stromtragfähigkeit als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfä¬ higkeit zwischen 50% und 100 % der ersten Stromtragfähigkeit der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter (14) geleitet wird, der einen Nennstrom aufweist, dessen Höhe der ersten Stromtragfähigkeit entspricht, und der die Auslösecharak¬ teristik C aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 63 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähig- keit von 32 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 63 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird, oder
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 32 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähig- keit von 20 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 32 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird, oder
- sowohl bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähigkeit von 20 A als auch bei einem Ladekabel mit einer Stromtragfähig- keit von 13 A der Ladestrom durch einen Leitungsschutzschalter mit dem Nennstrom 20 A und der Auslösecharakteristik C geleitet wird.
9. Ladeeinrichtung (1) zum Laden einer Fahrbatterie (3) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (5), welche ausgestaltet ist zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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