WO2013152376A2 - Verfahren zum betreiben einer ladeanschlussvorrichtung für elektrofahrzeuge sowie entsprechende ladeanschlussvorrichtung - Google Patents

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    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a charging connection device for electric vehicles, and to a correspondingly designed charging connection device, as specified in claims 1 and 19.
  • the charging process of today usual for electric vehicles electrochemical energy storage takes relatively long.
  • This must be purchased from the electrical network, typically converted via the charging electronics in the vehicle and finally transferred to the energy storage of the vehicle.
  • the magnitude of the charging power today is in the range up to about 22kW and is thus significantly higher than the electrical power, which can be obtained, for example, from a conventional household socket. Electrically powered motor vehicles thus represent large consumers in comparison to other domestic consumers.
  • a number of safety devices are implemented in such charging connection devices, for example a blocking device which prevents unauthorized disconnection or unplugging under full load with appropriate arcing.
  • the corresponding charging connection devices typically also ensure that, when fault currents occur, or in the run-up to imminent overloading of the electrical components in the charging connection device and, occasionally, in the event of inadmissible feedback currents, the device is signaled or signaled accordingly.
  • Such charging terminal devices may further include means for authorizing the energy purchase, for example via a coded RFID transponder or via a key switch, or comprise technical means to identify the user or to collect information for billing purposes and possibly this data via data network connections exchange central clearing offices. Furthermore, such charging terminals may also include means for measuring and monitoring the transmitted power, the current, or the amount of energy. Due to the high power to be transmitted, the power connection, both on the mains side and on the vehicle side, is generally designed as a three-phase or multi-phase power connection with correspondingly large cable cross-sections of typically 4 to 6 mm 2 , occasionally up to 16 mm 2 .
  • the charging connection devices are installed in the immediate vicinity of the parking spaces of the respective electric vehicles, which are usually garages, underground garages, covered parking areas and the like, which may be privately or occasionally also accessible to the public or at least accessible to a larger group of persons.
  • Such charging connection devices are described, for example, in the publications US Pat. No. 4,532,418 A, DE 42 13 414 C2, FR 2 766 950 A1, JP 11-122714 A, US Pat. No. 6,362,594 B2, WO 2007/141543 A2, WO 2010/011545 A1, WO 2010/133959 A2 and AT 507 605 AI described.
  • the housing of such charging connection devices must protect the handling persons from contact with live parts in the interior or against life-threatening electric shocks.
  • the housing protects the internal electrical and electronic components against mechanical damage and dirt and moisture and other expected in the environment of vehicles substances, such as road salt or comparable acting thawing agents, thus ensuring their long-term reliable function.
  • electromechanical, thermally triggered circuit breakers are installed, if at all, which are intended to protect against overloading of the supply line to the charging connection device, if one in an upstream electrical power distributor normally arranged line s protection device is not present or should not respond due to a fault.
  • the present invention is based on the object of improving the operational safety, in particular the overload or fire safety of a charging system comprising a charging connection device, to which a plurality of different electric vehicles with integrated charging management systems can be connected. In particular, it is a gabe of the invention to provide a related improved charging system or a corresponding charging connection device.
  • the safety in particular the fire safety of the charging system, comprising the charging connection device and also the electric vehicle itself, can be significantly increased.
  • the danger potential arising from such a charging system with regard to scorching or thermal overloads is greatly minimized, since an overload of the charging cable between the charging connection device and the electric vehicle can be avoided in the event of a fault on the side of the vehicle-mounted charging electronics or the charging management system in the respective electric vehicle and thus safety-critical or thermally questionable conditions can be held back.
  • the charging connection device actively determines or checks the current-carrying capacity of a charging cable connected thereto, the electrical path between the charging connection device and the electric vehicle is also particularly reliably protected against current overload.
  • this minimizes the risk that the electric vehicle or its charging management will overload a vehicle-mounted or borrowed charging cable.
  • safety-critical conditions can not occur, especially if there is a fundamental possibility of connecting a large number of electric vehicles from various providers or manufacturers with increased safety.
  • the protection of the charging cable to the electric vehicle is no longer dependent on the vehicle-mounted charging electronics or its software-implemented charging management by the inventive measures, but the security of the charging system, in particular the charging cable, also ensured by the electric vehicle quasi upstream charging device or clearly increased.
  • the charging connection device Although a standardized outlet cut parts, in particular socket, on-demand or optional plugging and unplugging of charging cables with corresponding plugs, the charging cable itself, however, may have different current carrying capabilities. In the case of loading cables carried on the vehicle or borrowed for temporary use, Which are not designed for the electrical services called off from the vehicle-side charging electronics, it can therefore no longer come with increased reliability to critical overload cases. In particular, this counteracts the fact that the maximum current carrying capacity of the plug-in couplings of available charging cables can be higher than the current-carrying capacity of the electrical conductor or wires in the charging cable.
  • the safety of the charging system can be ensured, for example, even if the maximum current carrying capacity of the socket on the charging connection device and the maximum current carrying capacity of the corresponding plug-in coupling on the charging cable, for example, 32 amps, the current carrying capacity of the connected to this plug-in charging cable to the electric vehicle, for example is only 13 amps or 16 amps and also fails to take into account this circumstance usually charging electronics in the electric vehicle or not responded by a mistake or should not take it into account.
  • the measures according to the invention such cases are monitored or checked and thus the safety for the entire charging system, comprising the charging connection device and also the electric vehicle, is increased.
  • the measures according to the invention can ensure the safety of persons and property with increased reliability.
  • the measures according to claim 2 are also advantageous, since as a shutdown criterion for the charging connection device, the mean current value is taken into account within a certain observation period.
  • the safety of the system can be ensured in particular when the charging connection device takes into account or evaluates the quadratic mean value of the current load as a criterion for the shutdown, after the thermal damage risk or the heating of the cable depending on the average power loss resulting from the internal resistance of the cable and thus increases in proportion to the root mean square of the current load.
  • the safety of the charging system is positively influenced.
  • the measures according to claim 3 since thereby the extent of any overloading of the charging cable is determined and taken into account and in dependence from the respective degree of overload a timely or adapted shutdown of the charging process or the power transmission from the side of the charging connection device is made.
  • relatively strong overload states or short-circuit-like current loads of the charging cable thereby lead relatively quickly to a safety-related shutdown on the part of the charging connection device.
  • short-term or pulse-like current peaks which are not yet a thermal risk for the charging cable, not yet interrupting the charging process, so that the availability of electrical energy or the freedom from interference of the charging process is favored.
  • the measures according to claim 3 thus optimize the relationship between reliability and functional availability of the charging connection device.
  • the respective switch-off time can be determined as a function of an increasing current load. Consequently, the actual shut-off time from the charging port side may be discontinuous from the actual one Current and temperature load of the charging cable are made dependent, so that the availability of the charging process is high and also at no time is a safety-critical condition.
  • other influencing factors on the temperature conditions in the charging cable such as the ambient temperature, can be determined and included in the model calculation.
  • the charging connection device basically has higher current transfer values or is designed for a generally higher current load
  • the charging system is oriented on the comparatively weaker element.
  • the comparatively less powerful element can be formed by the charging cable, with the charging system then being oriented at the load limit of the charging cable.
  • a vehicle-side implemented detection of the current carrying capacity of the charging cable is faulty or defective, this can ensure continued reliable charging or a safe shutdown.
  • the measures according to claim 10 are advantageous because a wired or wired communication between the charging device and the charging electronics can be built in the electric vehicle, which is particularly fail-safe and functionally reliable implemented.
  • additional components for radio transmission can thus be dispensed with, so that a realization that is as cost-effective as possible overall can be implemented.
  • a synergy effect can be achieved by the already wired or wired energy transmission starting from the charging connection device in the direction of the electric vehicle. This is especially true if the data-technical information is transmitted on at least one power line, in particular on the energy-technical network or supply voltage are modulated.
  • a particularly functionally reliable or fail-safe current measurement can be implemented.
  • thermal cut-off fuses or protective elements such as circuit breakers
  • no particularly intensive, thermal heating of the interior of the housing of the charging device caused.
  • the charging connection device can in many cases also be operated without active cooling devices or without ventilation measures. This allows a relatively compact design of the charging connection device and also ensures absolutely silent operation of the charging connection device.
  • electronic detection and evaluation or measurement of the currents flowing through the charging connection device conclusions can be drawn exactly on the current load of the charging cable.
  • thermal Heating times improves the dynamics and the response times of the charging connection device are shortened.
  • a redundant measurement of the charging current for each of the charging current carrying conductor of the charging cable is constructed, whereby the fault-safety of the charging system and the charging connection device can be improved.
  • this makes it possible to make a plausibility check of the measured currents via the current sum, since the sum of all incoming and outgoing currents in a node must result in zero at any time.
  • a current detector in particular a current transformer or shunt
  • this error can be detected and reacted to it.
  • a current transformer or shunt this error can be detected and reacted to it.
  • Warning, fault message and / or shutdown can be made depending on the extent of the error. This increases the safety and reliability of the shutdown in case of imminent overload of the charging system, especially the charging cable. Furthermore, even with an untypical, but just before the safety background yet unbendable unbalanced current load of a multi-phase charging cable, the actual total current load and thus the thermal stress can be determined relatively accurately and reliably. Also advantageous are the measures according to claim 14, since thereby the charging current of the charging electronics in the electric vehicle in the case of a detected overrun should be reduced so much that no overrun is present. The corresponding advantage lies in the fact that no compulsory disconnection or interruption of the charging process takes place. follows, if there is no real malfunction, but only small inaccuracies in the charging current control of the charging electronics occur. In particular, uncritical tolerances or short-term exceedances of the nominal current load do not lead to a shutdown or interruption of the charging process.
  • the measures according to claim 15 it is advantageous that, in particular in combination with the forced shutdown via the charging connection device, in particular via the main contactor, a greater reliability is achieved.
  • a line circuit breaker or the main contactor of the charging connection device should not turn off, for example, hang or should stick as it were, the charging current is still retracted or switched off by the charging electronics of the electric vehicle.
  • the safety of the charging system can be further increased.
  • the measures according to claim 16 since a permanent termination of the charging process can be avoided if there is no fault or permanent malfunction in the charging system. The availability of a fully or optimally charged energy storage is thereby improved.
  • the time window to the automatic reclosing can be selected according to an advantageous embodiment such that an optionally occurred, slight heating of the power transmission components or the charging cable has decayed again before an automatic reclosure is made or initiated.
  • the measures according to claim 17 are also advantageous since, after a two-fold or multiple automatic reclosing attempt, the probability of a fault in the charging system is relatively high and then further attempts at resuming the charging process are avoided. The risk of damage or critical conditions is further reduced.
  • the activation of at least one display or signaling means actively points to an error situation, whereby the troubleshooting can be simplified or accelerated.
  • the measures according to claim 18 are also advantageous since an automatic switch-off or blockage is carried out if the current-carrying capacity of the charging cable can not be determined, or if implausible values are detected. In particular, a missing or damaged identifier, in particular a damaged or manipulated measuring resistor, can not lead to critical states.
  • the object of the invention is also achieved by a charging connection device according to claim 19.
  • the technical effects and advantageous effects that can be achieved with this are to be found in the preceding and the following parts of the description.
  • FIG. 1 shows a charging system comprising an electric vehicle and a connectable thereto, according to the invention operated charging connection device.
  • 2 shows the charging connection device according to FIG. 1 in a perspective view of FIG
  • FIG. 3 the charging connection device of FIG. 1 in an exploded view.
  • the same parts are provided with the same reference numerals or the same component descriptions, wherein the disclosures contained throughout the description transmitted mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals and component names can be.
  • the position information selected in the description such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and these position information in a change in position mutatis mutandis to transfer to the new location.
  • An embodiment of a charging connection device 1 for electric vehicles V is illustrated in FIGS. 1 to 3, which charging connection device 1 can be operated according to the invention or which can carry out control and control processes according to the invention.
  • This charge connection device 1 is provided for charging or regenerating the energy store A of an electrically operable vehicle by electrically connecting the charge connection device 1 to the energy store A or the charging electronics E of the electric vehicle.
  • the charging connection device 1 is to be understood as a source of supply for electrical energy, which electrical energy is to be transferred into the at least one energy store A of an electric vehicle V.
  • the charging connection device 1 provides, above all, when the charging electronics E is installed on the vehicle side, a kind of smart charging station for electric vehicles V. If necessary, it is also possible to assign the charging connection device 1 a charging electronics or to integrate in the charging connection device 1 a charging electronics, which the input side fed electrical energy into a suitable for the charging of the energy storage A in the electric vehicle V or adapted form converts and provides.
  • the charging connection device 1 comprises a plurality of electrotechnical components 2, which are enclosed by a multi-part housing 3. These electrical components 2 also include electronic components or assemblies.
  • the electrotechnical components 2 serve for switching and / or distributing and / or measuring and / or monitoring the recorded and / or the emitted electrical energy.
  • the electrotechnical components 2 may comprise at least one component selected from the group of components comprising contactor 4, FI protection switch 5, relay, connection terminal 6, electronic circuit and the like.
  • the electrical engineering components 2 therefore also include electronic assemblies.
  • the electrotechnical components 2 comprise at least one so-called printed circuit board or printed circuit board 7, on which a plurality of electronic components for controlling and / or measuring and / or monitoring the energy states at the charging connection device 1 or are arranged in connectable electric vehicle V.
  • a control and / or evaluation device 8 is provided which is formed at least partially on a printed circuit board 7.
  • the control and / or evaluation device 8 may comprise at least one data communication interface 9 - FIG. 3 - via which a data communication of the control and evaluation device 8 or the charging connection device 1 with peripheral, electronic or electrical engineering Units is possible.
  • the charging connection device 1 in this case has at least one first interface 10 for supplying or feeding in electrical energy from a fixed power supply network.
  • the charging connection device 1 is supplied with the electrical energy required for forwarding to a connected electric vehicle V via this first interface 10.
  • This interface 10 is designed as a line interface, which is preferably provided for connecting cable cores.
  • cable cross-sections of between 4 to 16 mm 2 are usually provided.
  • the first interface 10 thus acts as a connection point for the electrical supply line.
  • the electrical energy is in this case based on a single-phase or preferably multi-phase power supply network with a standardized or domestic mains voltage, that is to say, for example, in the European region in the amount of 230 V AC or 400 V AC.
  • a standardized or domestic mains voltage that is to say, for example, in the European region in the amount of 230 V AC or 400 V AC.
  • the charging connection device 1 furthermore comprises at least one second interface 12, 13 for the controlled or controlled delivery of electrical energy to an electric vehicle V connected thereto.
  • This second interface 12, 13 in this case comprises at least one plug socket 14.
  • connection terminals 6 - FIG 3 - be designed for at least one fixed cable outlet or for the cable ends of a permanently connectable or connected charging cable (not shown).
  • the second interface comprises 12 of the charging connection device 1 at least one socket 14 to which a charging cable C with a corresponding connector PI, if necessary, connectable and on request from the charging connection device 1 again detachable or uncoupled.
  • a plug P2 can be provided, which can be coupled with a corresponding socket on the electric vehicle V, if necessary, in order to be able to establish an electrical line connection between the charging connection device 1 and the charging electronics E or the energy store A in the electric vehicle V.
  • the charging cable C is fixed or permanently connected to the electric vehicle V or with its charging electronics E.
  • a roll-up or pick-up mechanism installed on the vehicle can provide space-saving and convenient accommodation of the charging cable C in the electric vehicle V when the charging process of the energy store A is completed or the electric vehicle V is to be set in motion.
  • the cable outlet 15 of the charging connection device 1 with a cable holder - Fig. 1, 3 - combined to allow an orderly support of residual lengths or the total length of the connecting or charging cable C to an electric vehicle V.
  • the housing 3 is formed from at least one first housing part 16 and at least one further housing part 17.
  • the housing 3 is designed as a wall housing, wherein the first housing part 16 forms at least a portion of the housing front side 18 and the further housing part 17 defines at least a portion of the housing rear side 19.
  • the at least a first, according to the front housing part 16 and at least one further, according to the back housing part 17 assembled housing 3, in conjunction with at least one sealing element 20, 21 ensures that the built therein electrical components 2 from contact by persons and before Moisture and dirt are protected.
  • the first or front housing part 16 at least one, if necessary, detachable or, if necessary, hinged lid Be provided 22, 23, with which a partial access or a partial inspection in the housing interior, for example, a RCCB 5 or a circuit breaker is enabled.
  • the first housing part 16 which can define at least partial sections of the housing front side 18, is formed as a molded plastic part 24.
  • at least the first housing part 16 may be formed by a molded body produced by means of a plastic injection molding process.
  • the further housing part 17 can also be designed as a molded plastic part 25.
  • Subsections of the back of the housing 19 forms to perform metal or a combination of metallic materials and plastic. But it may also be the first or front housing part 16 of metallic elements, such as screw inserts or pressure distribution elements, be formed in conjunction with plastic wall sections.
  • the first housing part 16 and the further housing part 17 form a cavity or interior for receiving the electrical components 2 in the plan or properly assembled state. It is expedient in this case if the further housing part 17 defining the housing rear side 19 is dish-shaped and comprises the housing rear wall 26 with wall webs 27 extending along its peripheral portion. In particular, in the case of a rectangular outline shape of the housing rear wall 26, four wall webs 27 extending along its peripheral portion are formed, so that a shell-like housing part 17 is formed.
  • the housing front side 18 defining the first housing part 16 is at least partially shell-shaped or lid-like, said first housing part 16 may form at least portions of a housing front wall 28 of the charging device 1.
  • This housing front wall 28 is directly visible and accessible by a user or operator of the charging connection device 1.
  • the housing front wall 28 has according to the illustrated, expedient embodiment along the peripheral portion extending wall webs 29 to define the at least partially shell-like, first housing part 16.
  • the first housing part 16 is a combination of cup and lid-like element with respect to the housing rear side 19 provided on the other housing part 17 is a Trennippo. Joining plane between the first and the further housing part 16, 17 is preferably aligned parallel to the housing front wall 28 and the housing front 18. Within this separation or joining plane at least one sealing element 20 is provided, as best seen in FIG. 3 can be seen.
  • first housing part 16 is covered at least in sections, in particular in the region of the edges by a cage, shell or hood-like cladding element 30.
  • This cladding element 30 is provided as a partial overlap for surface portions of the first and / or further housing part 16, 17.
  • the cladding element 30 may have at least one opening 31, via which a partial section of the first housing part 16 is accessible or free.
  • a partial section of the housing front side 18 is formed by this opening 31 or a surface section of the first housing part 16 is released for direct access to its surface. It is useful if the housing front wall 28 in the assembled state of the housing 3 is substantially flush with the boundary edges of the opening 31 in the cladding element 30, as best seen in FIG.
  • intermediate spaces 34, 35, 36 may be formed at least in sections. While the interstices 34, 35 offer, among other things, leeway for design variations of the housing 3 and elastic buffer zones represent increased robustness requirements, at least one gap 36 - Fig. 3 - between the cladding element 30 and the first housing part 16 as a receiving space for behind the cladding element 30th hidden positioned flaps or covers 22, 23 act, as best seen in Fig. 3 can be seen. By simply removing the relatively filigree cladding element 30 - Fig.
  • an opening 37 can be formed in the first housing part 16, through which the socket 14 projects at least in sections into the housing interior, while its socket opening with the electrical plug-in contacts starting from the front of the housing 18 is accessible.
  • the socket 14 is fixed on the one hand by the edge portions around the opening 37 and consequently held on the first, preferably made of plastic housing part 16 load-bearing, as can be seen inter alia from FIGS. 1 and 3.
  • the charging connection device 1 has a socket 14 which is held in plastic by means of the first housing part 16 and which socket 14 is compatible with a plug PI on the charging cable C of an electric vehicle V, it may be expedient if the section facing the interior of the housing the socket 14 is additionally bounded by a arranged in the interior of the housing 3 molding 38 and / or supported by it.
  • a molded part 38 positioned inside the housing may be provided for additional support or for improved, load-bearing retention of the socket 14.
  • the molded part 38 can also define or limit a receiving or connecting region 39 for electrical connecting lines, not shown, to the socket 14.
  • This example according to the hollow cylindrical receiving or connection area 39 allows an orderly and electrically demarcated or better insulating housing the electrical connection cable to the back of the socket 14th
  • the charge connection device 1 comprises at least one control-technical output element 40 for signaling operating states of the charge connection device 1 or for displaying charge states of the energy store A in the electric vehicle V or for visualizing operation-relevant data of the charge connection device 1 with respect to a user, in particular with respect to a maintenance or operator.
  • this at least one output element 40 comprises at least one visually perceptible, optical display or signaling means 41 with which a person can be given various operating states, such as for example, charging states, charging times, loading progresses, fault states, options, acknowledgment requests or the like can be communicated.
  • the optical output element 40 in particular its display or signaling means 41, comprises a plurality of light emitting diodes 42, as best seen in FIG.
  • a row arrangement having a plurality of light-emitting diodes 42 is provided in order to achieve a type of light bar or light segments with selectively activatable or selectively activatable light spots.
  • These light-emitting diodes 42 preferably allow different color signals.
  • any other arrangement of LEDs 42 or demlusen, different types of bulbs is possible.
  • the light-emitting diodes 42 are carried to form the optical display or signaling means 41 by a common printed circuit board 43 and are electrically connected or electrically connected to this printed circuit board 43.
  • the corresponding control or selective activation of light-emitting diodes 42 of this display or signaling means 41 takes place at least partially by the control and / or evaluation device 8 - FIG. 3 - of the charging connection device 1.
  • At least one optically or visually detectable output element 40 it is of course also possible to provide at least one acoustically perceptible output element, for example a buzzer, loudspeaker or the like, in order to allow the interaction or the total possible transmission of information to an operator or a user other person to expand.
  • a display or signaling means 41 with a plurality of LEDs 42 it is of course also possible to provide sufficiently bright 7-segment displays or other displays.
  • the current-carrying capacity of a charging cable C which can optionally be connected or connected by an operator is determined by the charging connection device 1 and a current transmission via the charging cable C is interrupted by the charging connection device 1 if the maximum permissible current-carrying capacity of the charging cable C is exceeded . Due to the fact that different charging cables C with different, maximum current carrying capacities can be connected to the charging connection device 1, overloading of the charging cable C is avoided even if the charging cable C is overloaded. Dean gleichvoriques 1 due to their comparatively powerful dimensioning basically can provide higher currents and the charging electronics E should ignore or exceed the maximum current carrying capacity of the charging cable.
  • the overload of a need-use or optional connectable charging cable C is not completely excludable, but by the inventive measures with increased reliability or probability avoidable , Due to the double and independent-acting protection against current overload of the charging cable C both by the charging electronics E in the vehicle V and in the charging connection device 1 single-fault security is achieved, ie that even if one of the two devices security is guaranteed.
  • charging cables C are available, which uniformly each have a standardized connector PI with a current carrying capacity of up to 32 A.
  • the charging cables C connected to them can have a current-carrying capacity of, for example, only 13 A or 20 A.
  • the vehicle-side charging electronics E must ensure that such charging cables C are not overloaded with a given current-carrying capacity.
  • charging cable C with a maximum permissible current carrying capacity which is lower than the height of the current obtainable via the socket 14 or from the charging connection device 1, represents a potential risk if the current limitation or current monitoring of the vehicle side
  • Charging electronics E should fail or if there is another fault in the relevant charging system.
  • the security in particular the reliability of the corresponding charging system is significantly increased.
  • the current-carrying capacity of a charging cable C is determined automatically by means of the charging connection device 1.
  • the current-carrying capacity of a charging cable C electrically connected to the charging connection device 1 is determined by detecting a machine-readable identifier 44 on or in at least one plug PI, P2 of the charging cable C. This is most conveniently carried out by means of the software-controlled control and / or evaluation device 8 in the charging connection device 1.
  • the machine-readable identification 44 in or on the plug PI and / or in or on the plug P2 represents the maximum current carrying capacity of the charging cable C. It is practical and normative provided that the identifier 44 is detected by evaluating an ohmic resistor 45 in or on at least one plug PI, P2 of the charging cable C.
  • a maximum permissible current transmission value of the charging connection device 1 is compared with the maximum permissible current-carrying capacity of the charging cable C, and that at a comparatively lower value of the current-carrying capacity of the charging cable C, the permissible current-carrying capacity of the charging cable C with respect to the charging electronics E in Electric vehicle V as the maximum permissible power transmission value for the
  • Charging process is actively signaled or communicated. Especially when the technically possible or approved provisioning performance of the charging device 1 is higher than the maximum allowable current carrying capacity of the charging cable C, it can not in a fault in the charging electronics E or in a possible failure of the vehicle-side current limit or current detection critical overload situation of the charging cable C come. In particular, the charging connection device 1 thereby also protects the charging cable C connected thereto in a particularly reliable manner from a current overload.
  • the signaling to the charging electronics E in the electric vehicle V takes place by means of data communication via the charging cable C to the electric vehicle V.
  • This data communication can take place on the wires or conductors of the charging cable C provided for the energy or power transmission ,
  • the corresponding communication signals can be applied to the electrical supply voltage be modulated.
  • the actual current load of the charging cable C present in each case is determined directly in the charging connection device 1 by evaluating the signals from at least one current intensity detector 46-49, preferably from inductive current transformers or shunts.
  • at least one current intensity detector 46-49 preferably in the form of inductive current transformers, is signal-connected to the software-controlled control and / or evaluation device 8.
  • the current intensity detectors 46-49 are positioned, for example, close to the first interface 10 or immediately after the connection terminals for the power supply line.
  • the evaluation of the signals of the at least one current intensity detector 46-49 is thus preferably carried out by the electronic control and / or evaluation device 8 in the charging docking device 1. If it is established that the current carrying capacity of the charging cable C has been exceeded, the control and / or evaluation device 8 also places at least one circuit breaker, in particular a contactor 4 or a power relay, in the interruption state, so that the charging process or the current transmission to the electric vehicle V is interrupted. Thus, this shutdown does not take place by a circuit breaker and not by any other power monitoring element based on thermal heating, but by an electronically or control technology implemented measurement or evaluation and reaction. This favors the temperature management in the charging connection device 1 and facilitates implementation of the housing 3 of the charging connection device 1 made of molded plastic.
  • an automatic resumption of power transmission is made for the charging process.
  • this can be used to initiate or initiate automatic reclosing after an automatic switch-off.
  • the availability of the charging system can thereby be improved, which is advantageous in particular for unattended, self-running charging processes.
  • Connection can also be provided that after two or more automatic interruption or after one or more automatic resumption and interruption of power transmission, a further resumption of power transmission is omitted and by means of an optical and / or acoustic display or signaling means 41 on the charging device 1 a Fault message is issued.
  • These measures are expediently implemented by the software-controlled or programmable control and / or evaluation device 8.
  • a charging process may be switched off or for the charging terminal device 1 to be blocked if the automatically detectable identifier 44 for the current-carrying capacity of the charging cable C can not be determined or results in plausible values.
  • Faulty charging cable C or defective plugs PI and / or P2 can therefore, with increased probability, not lead to damage in the charging system. Even possible manipulations can be detected and with increased probability not a risk for persons and property.
  • the charging connection device 1 determines the mean current value, in particular the square average current value, within a predefined observation period with respect to the current measurement or current flow and to interrupt the current transmission if the average current value determined by the charge connection device 1 is a nominal one Current carrying capacity of the charging cable C exceeds.
  • Typical or standardized current carrying capacities of various charging cables C can be 13 A, 20 A or 32 A.
  • the quadratic average current value which thermally loads the charging cable C can be determined or calculated by the control and / or evaluating device 8 according to the following formula:
  • the formulas given take into account the current for only one conductor of the cable, so as well as the nominal current of a cable is typically specified as current in one of the conductors or as a phase current.
  • the root mean square value for each respective phase would have to be determined separately and compared with the maximum current-carrying capacity.
  • the charging connection device 1 a time until the interruption of the power transmission or until the interruption of the charging process is increasingly shortened, the more the average current value, in particular the square average current, within a predefined observation period, a nominal current carrying capacity of Charging cable C exceeds.
  • the power transmission is thereby interrupted at a comparatively pronounced excess of the nominal current carrying capacity of the charging cable C already within a comparatively shorter, predefined period of time.
  • a nominal current carrying capacity of the charging cable C is located.
  • a mathematical model for the heating of the charging cable C is implemented as a function of the course of the current load of the charging cable C.
  • a characteristic value ascertained on the mathematical model for the heating of the charging cable C can then be used as a measure for determining an exceeding of the current-carrying capacity of the charging cable C.
  • other influences on the thermal load such as the ambient temperature, can also be included, thus enabling a more accurate detection of an actual overload condition.
  • a disconnection of the current transmission as a result of an exceeding of the current-carrying capacity of the charging cable C can be signaled by at least one optical and / or acoustic display or signaling means 41 on the charging connection device 1. the.
  • the exemplary embodiments show possible embodiments of the charging connection device 1 or the operating method implemented therewith, it being noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments thereof, but also various combinations of the individual execution details are possible among each other and this variation possibility due the doctrine of technical action by objective invention in the skill of those working in this technical field is the expert. So are all conceivable embodiments, which are possible by combinations of individual details of the illustrated and described embodiment, includes the scope of protection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladeanschlussvorrichtung (1) für Elektrofahrzeuge (V), wobei über wenigstens eine erste Schnittstelle (10) elektrische Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz in die Ladeanschlussvorrichtung (1) eingespeist wird, und über wenigstens eine zweite, eine Steckbuchse (14) umfassende Schnittstelle (12), an welcher Steckbuchse (14) ein korrespondierender Stecker (P1) mitsamt Ladekabel (C) zu einem Elektrofahrzeug (V) bedarfsweise anschließbar und lösbar ist, elektrische Energie an ein Elektrofahrzeug (V) abgegeben wird. Mittels einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten (2) in der Ladeanschlussvorrichtung (1) wird dabei die aufgenommene und/oder abgegebene elektrische Energie geschaltet, gemessen und überwacht. Erfindungsgemäß wird von der Ladeanschlussvorrichtung (1) die Strombelastbarkeit eines daran angeschlossenen Ladekabels (C) ermittelt. Von der Ladeanschlussvorrichtung (1) wird dann eine Stromübertragung über das Ladekabel (C) unterbrochen, wenn die Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) überschritten wird. Zudem ist eine entsprechend ausgebildete Ladeanschlussvorrichtung (1) angegeben.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Ladeanschlussvorrichtung für Elektrofahrzeuge sowie entsprechende Ladeanschlussvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ladeanschlussvorrichtung für Elektrofahrzeuge, sowie eine entsprechend ausgebildete Ladeanschlussvorrichtung, wie dies in den Ansprüchen 1 und 19 angegeben ist.
Es ist allgemein bekannt, dass zum Aufladen bzw. Regenerieren des Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges ein solches Fahrzeug für eine gewisse Zeit abgestellt und mit einer elektrischen Energiequelle, üblicherweise dem örtlich vorhandenen Stromnetz, elektrisch verbunden wird. Moderne elektrische Fahrzeuge haben dabei mittlerweile eine akzeptable Reichweite von mehreren 100km, die mit einem voll aufgeladenen Energiespeicher zurückgelegt werden können, und weiters eine entsprechend hohe Antriebsleistung in der Größenordnung von 100kW, was eine komfortable und rasche Fortbewegung ermöglicht.
Im Vergleich zu Fahrzeugen, welche Verbrennungskraftmaschinen für den Antrieb nutzen und während nur sehr kurzer Stillstandszeit in der Regel mit einem flüssigen oder gasförmigen Energieträger betankt werden, dauert der Ladevorgang der heute für Elektrofahrzeuge üblichen elektrochemischen Energiespeicher relativ lange. Um die Einsatzzeit bzw. Verfügbarkeit eines elektrischen Fahrzeuges zu verbessern, wird daher danach getrachtet, die Ladezeit möglichst kurz zu halten, wofür jedoch während dem Ladevorgang eine erhebliche elektrische Leistung benötigt wird. Diese muss vom elektrischen Netz bezogen, typischerweise über die Ladeelektronik im Fahrzeug umgewandelt und schließlich in den Energiespeicher des Fahrzeuges übertragen werden. Die Größenordnung der Ladeleistung liegt heute im Bereich bis zu etwa 22kW und ist damit deutlich höher als die elektrische Leistung, die beispielsweise von einer üblichen Haushaltssteckdose bezogen werden kann. Elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge stellen also im Vergleich zu anderen in Haushalten üblichen, elektrischen Verbrauchern durchaus Großverbraucher dar. Selbst wenn ein Stromanschluss mit prinzipiell ausrei- chend hoher elektrischer Anschlussleistung zur Verfügung steht, kann es aufgrund der Gesamtbelastung in Teilen des Stromnetzes zu zeit- oder situationsabhängigen Einschränkungen bei der tatsächlich verfügbaren Leistung kommen. Für den Ladevorgang elektrischer Kraftfahrzeuge - soweit es sich nicht um Kleinfahrzeuge in der Art eines Elektrofahrrades oder um Vergleichbares handelt - sind daher spezielle Ladean- schlu ss Vorrichtungen erforderlich oder zumindest zweckmäßig, welche im Gegensatz zu einer herkömmlichen Steckdose nicht nur eine entsprechend hohe elektrische Anschlussleistung bereitstellen bzw. übertragen können, sondern auch zusätzliche Kommunikationsmittel aufweisen, mit denen die Ladeelektronik eines angeschlossenen Fahrzeuges die tatsächlich jeweils beziehbare Ladeleistung ermitteln kann bzw. auf die aktuelle Netzsituation reagieren kann, ohne das Netz bzw. die Zuleitung zu überlasten und damit eine Abschaltung zu verursachen. Weiters sind in solchen Ladeanschlussvorrichtungen eine Reihe von Sicherheitseinrich- tungen implementiert, beispielsweise eine Sperrvorrichtung, die ein unbefugtes Abstecken oder ein Abstecken unter Volllast mit entsprechender Lichtbogenbildung verhindert. Die entsprechenden Ladeanschlussvorrichtungen sorgen typischerweise auch dafür, dass beim Auftreten von Fehlerströmen, oder im Vorfeld einer drohenden Überlastung der elektrischen Komponenten in der Ladeanschlussvorrichtung und fallweise bei unzulässigen Rückspeise- strömen abgeschaltet bzw. entsprechend signalisiert wird.
Solche Ladeanschlussvorrichtungen können darüber hinaus Mittel zur Autorisierung des Energiebezugs beinhalten, beispielsweise via einen kodierten RFID-Transponder oder via einen Schlüsselschalter, oder technische Mittel umfassen, um den Benutzer zu identifizieren bzw. um Informationen für Verrechnungszwecke zu erfassen und gegebenenfalls diese Daten über datentechnische Netzwerkverbindungen mit zentralen Clearing-Stellen auszutauschen. Weiters können solche Ladeanschlussvorrichtungen auch Mittel zur Messung und Überwachung der übertragenen Leistung, des Stromes, oder der Energiemenge beinhalten. Der Stromanschluss, sowohl netzseitig als auch fahrzeugseitig, ist aufgrund der hohen zu übertra- genden Leistung in der Regel als dreiphasiger bzw. mehrphasiger Starkstromanschluss mit entsprechend großen Leitungsquerschnitten von typisch 4 bis 6 mm2, fallweise aber auch mit bis zu 16 mm2 ausgeführt. Zweckmäßigerweise sind die Ladeanschlussvorrichtungen in unmittelbarer Nähe zu den Abstellplätzen der jeweiligen Elektrofahrzeuge installiert, wobei es sich üblicherweise um Garagen, Tiefgaragen, überdachte Parkflächen und dergleichen han- delt, welche privat, fallweise aber auch öffentlich zugänglich oder zumindest für eine größeren Personenkreis zugänglich sein können. Derartige Ladeanschlussvorrichtungen werden beispielsweise in den Druckschriften US 4,532,418 A, DE 42 13 414 C2, FR 2 766 950 AI, JP 11-122714 A, US 6,362,594 B2, WO 2007/141543 A2, WO 2010/011545 AI, WO 2010/133959 A2 und AT 507 605 AI beschrieben.
Das Gehäuse solcher Ladeanschlussvorrichtungen muss dabei die hantierenden Personen vor dem Kontakt mit spannungsführenden Teilen im Innenraum bzw. vor lebensgefährlichen Stromschlägen schützen. Darüber hinaus schützt das Gehäuse die innenliegenden elektrischen und elektronischen Komponenten vor mechanischer Beschädigung sowie Schmutz und Feuchtigkeit und weiteren im Umfeld von Fahrzeugen zu erwartenden Stoffen, wie beispielsweise Streusalz oder vergleichbar wirkende Auftaumittel, und stellt damit deren dauerhaft zuverlässige Funktion sicher.
Die Betriebssicherheit solcher Ladeanschlussvorrichtung ist vor allem aufgrund der hohen elektrischen Leistungen, welche über gattungsgemäße Ladeanschlussvorrichtungen bereitgestellt bzw. übertragen werden, ein wichtiges Kriterium. Im Hinblick auf die hohen elektrischen Ströme kann es im Fehlerfall relativ rasch zu thermischen Überlastungen bzw. zu Brandgefahr und im schlechtesten Fall sogar zu Bränden kommen. Bei den relativ lange andauernden und normalerweise unbeobachteten Ladevorgängen der Energiespeicher von Elekt- rofahrzeugen wird die Betriebssicherheit der Ladevorgänge zum Großteil durch die in den diversen Elektrofahrzeugen jeweils verbaute Ladeelektronik gewährleistet, deren Betriebsbzw. Funktions Sicherheit unter anderem vom jeweiligen Hersteller bzw. Anbieter abhängig ist. In den typischen Ladeanschlussvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, welche einem Elektrofahrzeug elektrisch vorgeschaltet werden, sind - wenn überhaupt - elektrome- chanische, thermisch auslösende Leitungsschutzschalter verbaut, welche vor einer Überlastung der Zuleitung zur Ladeanschlussvorrichtung schützen sollen, sofern eine in einem vorgeordneten elektrischen Energieverteiler normalerweise angeordnete Leitung s Schutzvorrichtung nicht vorhanden ist oder aufgrund eines Fehlers nicht ansprechen sollte. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit, insbesondere die Überlastungs- bzw. Brandsicherheit eines Aufladesystems umfassend eine Ladeanschlussvorrichtung, an welcher eine Vielzahl von unterschiedlichen Elektrofahrzeugen mit integrierten Lademanagementsystemen anschließbar sind, zu verbessern. Insbesondere ist es eine Auf- gabe der Erfindung, ein diesbezüglich verbessertes Aufladesystem bzw. eine entsprechende Ladeanschlussvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteil- haft ist dabei, dass die Sicherheit, insbesondere die Brandsicherheit des Aufladesystems, umfassend die Ladeanschlussvorrichtung und auch das Elektrofahrzeug selbst, deutlich erhöht werden kann. Insbesondere wird das von einem derartigen Aufladesystem ausgehende Gefahrenpotential in Bezug auf Verschmorungen oder thermische Überlastungen stark minimiert, da im Fehlerfall auf Seiten der fahrzeugseitigen Ladeelektronik bzw. des Lademanagement- Systems im jeweiligen Elektrofahrzeug auch eine Überlastung des Ladekabels zwischen der Ladeanschlussvorrichtung und dem Elektrofahrzeug vermieden werden kann und somit sicherheitskritische bzw. thermisch bedenkliche Zustände hintan gehalten werden können. Nachdem die Ladeanschlussvorrichtung die Strombelastbarkeit eines daran angeschlossenen Ladekabels aktiv ermittelt bzw. überprüft, ist auch die elektrische Strecke zwischen der Lade- anschlussvorrichtung und dem Elektrofahrzeug besonders zuverlässig vor einer Stromüberlastung geschützt. Insbesondere wird dadurch das Risiko minimiert, dass das Elektrofahrzeug bzw. dessen Lademanagement ein fahrzeugseitig mitgeführtes oder leihweise benutztes Ladekabel überlastet. Je nach Fehlersicherheit der Ladeelektronik des Elektrofahrzeuges bzw. je nach Sicherheitsstufe der im Lademanagement implementierten Software bzw. Ablaufsteue- rung kann es vor allem bei einer grundsätzlichen Anschlussmöglichkeit einer Vielzahl von Elektrofahrzeugen diverser Anbieter bzw. Hersteller mit erhöhter Sicherheit nicht zu sicherheitskritischen Zuständen kommen.
Insbesondere ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Absicherung des Ladekabels zum Elektrofahrzeug nicht mehr bloß von der fahrzeugseitigen Ladeelektronik bzw. von dessen softwaretechnisch implementiertem Lademanagement abhängig, sondern wird die Sicherheit des Aufladesystems, insbesondere des Ladekabels, auch durch die dem Elektrofahrzeug quasi vorgeschaltete Ladevorrichtung gewährleistet bzw. deutlich erhöht. Dies ist vor allem dann von besonderem Vorteil bzw. Nutzen, wenn die Ladeanschlussvorrichtung zwar eine genormte Abgangs schnittsteile, insbesondere Steckbuchse, zum bedarfsweisen bzw. wahlfreien Anstecken und Abstecken von Ladekabeln mit entsprechenden Steckern aufweist, die Ladekabel selbst jedoch unterschiedliche Stromtragfähigkeiten besitzen können. Bei fahrzeugseitig mitgeführten oder für eine vorübergehende Benutzung entliehenen Ladekabeln, welche für die von der f ahrzeug seitigen Ladeelektronik abgerufene elektrische Leistungen nicht konzipiert sind, kann es daher mit erhöhter Zuverlässigkeit nicht mehr zu kritischen Überlastungsfällen kommen. Insbesondere wird dadurch in sicherheitstechnisch verbesserter Art und Weise dem Umstand begegnet, dass die maximale Strombelastbarkeit der Steckkupp- lungen von verfügbaren Ladekabeln höher sein kann, als die Strombelastbarkeit des bzw. der elektrischen Leiter bzw. Adern im Ladekabel.
Dementsprechend kann die Sicherheit des Aufladesystems beispielsweise auch dann gewährleistet werden, wenn die maximale Strombelastbarkeit der Steckbuchse an der Ladeanschluss- Vorrichtung und die maximale Strombelastbarkeit der damit korrespondierenden Steckkupplung am Ladekabel beispielsweise 32 Ampere beträgt, die Strombelastbarkeit des an dieser Steckkupplung angeschlossenen Ladekabels zum Elektrofahrzeug jedoch beispielsweise nur 13 Ampere oder 16 Ampere beträgt und außerdem die diesen Umstand normalerweise berücksichtigende Ladeelektronik im Elektrofahrzeug versagt bzw. durch einen Fehler darauf nicht reagiert bzw. darauf nicht Rücksicht nehmen sollte. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden derartige Fälle überwacht bzw. überprüft und damit die Sicherheit für das gesamte Aufladesystem, umfassend die Ladeanschlussvorrichtung und auch das Elektrofahrzeug, gesteigert. Insbesondere kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Sicherheit für Personen und Sachwerte mit erhöhter Zuverlässigkeit gewährleistet werden.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 2, da dadurch als Abschaltkriterium für die Ladeanschlussvorrichtung der Strommittelwert innerhalb eines bestimmten Beobachtungszeitraumes berücksichtigt wird. Die Sicherheit des Systems kann dabei vor allem dann gewährleistet werden, wenn die Ladeanschlussvorrichtung den quadratischen Mittelwert der Strombelastung als Kriterium für die Abschaltung berücksichtigt bzw. auswertet, nachdem die thermische Beschädigungsgefahr bzw. die Erwärmung des Kabels in Abhängigkeit der am Innenwiderstand des Kabels entstehenden mittleren Verlustleistung und damit proportional zum quadratischen Mittelwert der Strombelastung ansteigt. Vor allem durch eine elektronische Auswertung bzw. Ermittlung der jeweiligen, momentan vorliegenden Strombelastung des Ladekabels wird die Sicherheit des Aufladesystems positiv beeinflusst.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 3, da dadurch das Ausmaß einer allfälligen Überlastung des Ladekabels ermittelt und berücksichtigt wird und in Abhängigkeit vom jeweiligen Überlastungsgrad eine rechtzeitige bzw. angepasste Abschaltung des Ladevorganges bzw. der Stromübertragung von Seiten der Ladeanschlussvorrichtung vorgenommen wird. Insbesondere führen dadurch relativ starke Überlastungszustände bzw. kurzschlussartige Strombelastungen des Ladekabels relativ rasch zu einer sicherheitstechnischen Abschaltung von Seiten der Ladeanschlussvorrichtung. Demgegenüber führen kurzzeitige bzw. impulsartige Stromspitzen, welche noch kein thermisches Risiko für das Ladekabel darstellen, noch nicht zu einer Unterbrechung des Ladevorganges, sodass die Verfügbarkeit der elektrischen Energie bzw. die Störungsfreiheit des Ladevorganges begünstigt wird. Die Maßnahmen gemäß Anspruch 3 optimieren somit das Verhältnis zwischen Betriebssicherheit und Funktionsverfügbarkeit der Ladeanschlussvorrichtung.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 4, da dadurch eine Dynamik der jeweils vorherrschenden Strombelastung und die thermische Trägheit bzw. die Wärmekapazität des Ladekabels von der Ladeanschlussvorrichtung berücksichtigt wird und in Abhängigkeit des Überschreitungsgrades der nominalen Strombelastbarkeit des Ladekabels eine angepasste Abschaltung der Stromübertragung bzw. des Ladevorganges vorgenommen wird. Dadurch führen relativ geringfügige Überschreitungen der nominalen Strombelastbarkeit während einer relativ geringen Zeitdauer vergleichsweise später zu einer Abschaltung, als markante Überschreitungen der nominalen Strombelastbarkeit des Ladekabels. Die Verfügbarkeit des Ladevorganges bzw. der elektrischen Energie zur Aufladung der Energiespeicher im Elektro- fahrzeug wird dadurch möglichst hoch gehalten. Demgegenüber wird bei Überschreitungen der Strombelastbarkeit des Ladekabels, welche relativ deutlich sind, einen raschen Temperaturanstieg verursachen und typischerweise auf einen Fehler hinweisen bzw. auf Fehlerzustände zurückzuführen sind, relativ rasch abgeschaltet, sodass keine Überlastungen bzw. thermi- sehen Beeinträchtigungen des Ladekabels eintreten.
Bei den Maßnahmen gemäß Anspruch 5 ist von Vorteil, dass dadurch ein zuverlässiger bzw. sicherheitstechnisch optimierter Abschaltzeitpunkt, welcher eine drohende Überlastung des Ladekabels vermeidet, ermittelt und festgelegt werden kann. Insbesondere kann durch ein mathematisches Modell, welches die thermischen Verhältnisse bzw. Entwicklungen im Ladekabel berücksichtigt, der jeweilige Abschaltzeitpunkt in Abhängigkeit einer steigenden Strombelastung bestimmt werden. Folglich kann der tatsächliche Abschaltzeitpunkt von Seiten der Ladeanschlussvorrichtung kontinuierlich bzw. diskontinuierlich von der tatsächlichen Strom- und Temperaturbelastung des Ladekabels abhängig gemacht werden, sodass die Verfügbarkeit des Ladevorganges hoch ist und außerdem zu keiner Zeit ein sicherheitstechnisch kritischer Zustand vorliegt. Darüber hinaus können weitere Einflussfaktoren auf die Temperaturverhältnisse im Ladekabel, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur, bestimmt und in die Modellrechnung einbezogen werden. Durch eine technische Umsetzung in einer Steuer- und/oder Aus Wertevorrichtung innerhalb der Ladeanschlussvorrichtung kann dabei eine zuverlässige und besonders exakte Ermittlung des erforderlichen Abschaltzeitpunktes vorgenommen werden. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 6, da dadurch von Seiten der Ladeanschlussvorrichtung aktiv auf überlastungsbedingte Abschaltungen bzw. Unterbrechungen des Ladevorganges infolge eines Fehlers oder einer Überlastung des Ladekabels oder in der Ladeelektronik hingewiesen wird. Dementsprechende Fehler können somit rasch behoben bzw. quittiert werden. Insbesondere können dadurch entsprechende Gegenmaßnahmen, wie zum Beispiel ein Austausch des Ladekabels, rasch und unkompliziert vorgenommen werden. Darüber hinaus sind Unklarheiten in Bezug auf die jeweilige Fehler- bzw. Abschaltungsursache vermieden bzw. hintan gehalten.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 7, da dadurch eine einfache automa- tisierte Erfassung der Strombelastbarkeit des Ladekabels erfolgt. Benutzer- bzw. bedienersei- tige Fehleingaben bzw. Fehleinstellungen werden dadurch ausgeschlossen. Außerdem wir durch diese automatische Erfassung der Stromtragfähigkeit des Ladekabels ein zeitaufwändi- ges Handling in Verbindung mit Bedienerschnittstellen bzw. Benutzereingaben vermieden. Bei den Maßnahmen gemäß Anspruch 8 ist von Vorteil, dass dadurch eine relativ fehlerfreie, kontaktbehaftete Ermittlung der Strombelastbarkeit eines an der Ladeanschlussvorrichtung angesteckten Ladekabels ermöglicht ist. Insbesondere können unterschiedliche, ohmsche Widerstände, welche in Abhängigkeit zur jeweiligen Strombelastbarkeit des Ladekabels stehen, zur eindeutigen Identifizierung der maximal zulässigen Stromtragfähigkeit des Ladekabels vorteilhaft herangezogen werden.
Von Vorteil sind weiters die Maßnahmen gemäß Anspruch 9, da dadurch das in Bezug auf die Strombelastbarkeit jeweils schwächere Element, insbesondere die Ladeanschlussvorrichtung oder das Ladekabel, als Referenz für die fahrzeugseitige Ladeelektronik dient. So ist auch dann, wenn die Ladeanschlussvorrichtung grundsätzlich höhere Stromübertragung s werte aufweist bzw. für eine grundsätzlich höhere Strombelastung ausgelegt ist, das Aufladesystem am vergleichsweise schwächeren Element orientiert. Beispielsweise kann das vergleichsweise leistungsschwächere Element durch das Ladekabel gebildet sein, wobei sich dann das Aufladesystem an der Belastungsgrenze des Ladekabels orientiert. Vor allem dann, wenn eine f ahrzeug seitig implementierte Erkennung der Strombelastbarkeit des Ladekabels fehlerhaft bzw. defekt ist, kann dadurch ein weiterhin betriebssicherer Ladevorgang bzw. eine sichere Abschaltung gewährleistet werden.
Darüber hinaus sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 10 vorteilhaft, da dadurch eine leitungs- bzw. drahtgebundene Kommunikation zwischen der Ladeanschlussvorrichtung und der Ladeelektronik im Elektrofahrzeug aufgebaut werden kann, welche besonders störsicher und funktionszuverlässig umsetzbar ist. Darüber hinaus können dadurch zusätzliche Kompo- nenten für eine Funkübertragung erübrigt werden, sodass insgesamt eine möglichst kostengünstige Realisierung umsetzbar ist. Darüber hinaus kann durch die ohnehin leitungs- bzw. kabelgebundene Energieübertragung ausgehend von der Ladeanschlussvorrichtung in Richtung zum Elektrofahrzeug ein Synergieeffekt erzielt werden. Dies vor allem dann, wenn die datentechnischen Informationen auf wenigstens einer Energieleitung übertragen werden, ins- besondere auf die energietechnische Netz- bzw. Versorgungsspannung aufmoduliert werden.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 11 kann eine besonders funktionszuverlässige bzw. fehlersichere Strommessung umgesetzt werden. Dabei werden im Gegensatz zu thermischen Abschaltsicherungen bzw. Schutzelementen, wie zum Beispiel Leitungsschutzschaltern, keine besonders intensiven, thermischen Aufheizungen des Innenraums des Gehäuses der Ladeanschlussvorrichtung verursacht. Dadurch kann die Ladeanschlussvorrichtung in vielen Fällen auch ohne aktive Kühlvorrichtungen bzw. ohne Lüftungsmaßnahmen betrieben werden. Dies ermöglicht einen relativ kompakten Aufbau der Ladeanschlussvorrichtung und gewährleistet darüber hinaus einen absolut geräuschlosen Betrieb der Ladeanschlussvorrichtung. Darüber hinaus kann durch die elektronische Erfassung und Auswertung bzw. Messung der durch die Ladeanschlussvorrichtung fließenden Ströme exakt auf die Strombelastung des Ladekabels Rückschluss gezogen werden. Außerdem können durch eine Erübrigung von thermischen Aufheizzeiten die Dynamik verbessert bzw. die Reaktionszeiten der Ladeanschlussvorrichtung verkürzt werden.
Bei den Maßnahmen gemäß Anspruch 12 ist von Vorteil, dass in Abhängigkeit der elektroni- sehen Erfassungsergebnisse bzw. der elektronischen Messwerte in Bezug auf die jeweils vorliegende, tatsächliche Strombelastung, eine kontrollierte Stromunterbrechung bzw. eine zwangsweise Abschaltung des Ladevorganges vorgenommen werden kann. Insbesondere wird dadurch mit relativ hoher steuerungstechnischer Auswertungsgenauigkeit und Zuverlässigkeit eine sichere Abschaltung der Stromübertragung auch dann gewährleistet, wenn ein Defekt auftritt bzw. die Ladeelektronik im Elektrofahrzeug eine unzulässige Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels verursachen würde.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 13 wird eine redundante Messung des Ladestroms für jeden der den Ladestrom tragenden Leiter des Ladekabels aufgebaut, wodurch die Fehler- Sicherheit des Ladesystems bzw. der Ladeanschlussvorrichtung verbessert werden kann. Insbesondere kann dadurch über die Stromsumme eine Plausibilisierung der gemessenen Ströme vorgenommen werden, da die Summe aller zu- und abfließenden Ströme in einem Knotenpunkt zu jedem Zeitpunkt Null ergeben muss. Bei Ausfall oder grober Ungenauigkeit eines Stromstärkendetektors, insbesondere eines Stromwandlers bzw. Shunts, kann dieser Fehler erkannt werden und darauf geeignet reagiert werden. Insbesondere kann infolge dessen eine
Warnung, Störungsmeldung und/oder eine Abschaltung veranlasst werden. Diese Maßnahmen können dabei in Abhängigkeit vom Ausmaß des Fehlers vorgenommen werden. Damit steigt die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Abschaltung im Falle einer drohenden Überlastung des Aufladesystems, insbesondere des Ladekabels. Weiters kann selbst bei einer an sich untypi- sehen, aber gerade vor dem sicherheitstechnischen Hintergrund dennoch nicht auszuschließenden unsymmetrischen Strombelastung eines mehrphasigen Ladekabels die tatsächliche gesamte Strombelastung und damit die thermische Beanspruchung relativ genau und zuverlässig ermittelt werden. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 14, da dadurch der Ladestrom von der Ladeelektronik im Elektrofahrzeug im Falle einer festgestellten Überschreitung soweit reduziert werden sollte, dass keine Überschreitung mehr vorliegt. Der entsprechende Vorteil liegt dabei darin, dass keine zwingende Abschaltung bzw. Unterbrechung des Ladevorganges er- folgt, wenn keine echte Fehlfunktion vorliegt, sondern nur kleine Ungenauigkeiten bei der Ladestromregelung der Ladeelektronik auftreten. Insbesondere führen dadurch unkritische Toleranzen bzw. kurzfristige Überschreitungen der nominalen Strombelastung nicht zu einer Abschaltung oder Unterbrechung des Aufladeprozesses.
Bei den Maßnahmen gemäß Anspruch 15 ist von Vorteil, dass dadurch insbesondere in Kombination mit der zwangsweisen Abschaltung über die Ladeanschlussvorrichtung, insbesondere über deren Hauptschütz, eine größere Zuverlässigkeit erreicht wird. Für den theoretischen Fall, dass ein Leitungs Schutzschalter bzw. der Hauptschütz der Ladeanschlussvorrichtung nicht abschalten sollte, beispielweise hängen bleiben bzw. gewissermaßen kleben bleiben sollte, wird der Ladestrom dennoch von der Ladeelektronik des Elektrofahrzeugs zurückgefahren bzw. abgeschaltet. Die Sicherheit des Aufladesystems kann dadurch weiter gesteigert werden. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 16, da dadurch ein permanenter Abbruch des Ladevorganges vermieden werden kann, wenn kein Fehler bzw. keine dauerhafte Fehlfunktion im Aufladesystem vorliegt. Die Verfügbarkeit eines voll bzw. bestmöglich aufgeladenen Energie Speichers wird dadurch verbessert. Insbesondere bei marginalen Überschreitungen bzw. bei etwas zu knapp eingestellten Toleranzbereichen oder Messungenauig- keiten kann dadurch eine dauernde Unterbrechung bzw. Abschaltung des Ladevorganges vermieden werden. Das Zeitfenster bis zur automatischen Wiedereinschaltung kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform derart gewählt werden, dass eine gegebenenfalls eingetretene, leichte Erwärmung der Stromübertragungskomponenten bzw. des Ladekabels wieder abgeklungen ist, bevor eine automatische Wiedereinschaltung vorgenommen bzw. initiiert wird.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 17, da dadurch nach einem zwei- oder mehrmaligem, automatischen Wiedereinschaltungsversuch die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers im Aufladesystem relativ hoch ist und sodann weitere Versuche einer Wiederaufnah- me des Ladevorganges unterbleiben. Die Gefahr von Beschädigungen bzw. von kritischen Zuständen wird dadurch weiter verringert. Darüber hinaus wird durch die Aktivierung von wenigstens einem Anzeige- oder Signalisierungsmittel auf eine Fehler Situation aktiv hingewiesen, wodurch die Störungsbehebung vereinfacht bzw. beschleunigt werden kann. Darüber hinaus sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 18 vorteilhaft, da dadurch eine automatische Abschaltung bzw. Sperre vorgenommen wird, wenn die Strombelastbarkeit des Ladekabels nicht ermittelt werden kann, oder wenn unplausible Werte detektiert werden. Ins- besondere kann dadurch eine fehlende oder beschädigte Kennung, insbesondere ein beschädigter oder manipulierter Messwiderstand, nicht zu kritischen Zuständen führen. Vor allem dann, wenn normierte, standardmäßige Ladekabel mit einer zulässigen Strombelastbarkeit von 13 Ampere, 20 Ampere oder 32 Ampere beschädigt oder manipuliert wurden, kann ein Gebrauch derselben automatisiert unterbunden werden. Auf derartigen Defekten oder Manipula- tion basierende Sicherheitsbeeinträchtigungen können durch die angegeben Maßnahmen also vermeiden bzw. hintan gehalten werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Ladeanschlussvorrichtung gemäß Anspruch 19 gelöst. Die damit erzielbaren technischen Effekte und vorteilhaften Wirkungen sind den vorhergehenden und den nachstehenden Beschreibungsteilen zu entnehmen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in vereinfachter, beispielhafter Darstellung:
Fig. 1 ein Aufladesystem umfassend eine Elektrofahrzeug und eine daran anschließbare, erfindungsgemäß betriebene Ladeanschlussvorrichtung; Fig. 2 die Ladeanschlussvorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht auf die
Gehäu serückseite ;
Fig. 3 die Ladeanschlussvorrichtung gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfüh-rungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbe-zeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthal-tenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform einer Ladeanschlussvorrichtung 1 für Elektrofahrzeuge V veranschaulicht, welche Ladeanschlussvorrichtung 1 erfindungsgemäß betrieben werden kann bzw. welche erfindungsgemäße Kontroll- und Steuerungsabläufe ausführen kann. Diese Ladeanschlussvorrichtung 1 ist zum Aufladen bzw. Regenerieren des Energiespeichers A eines elektrisch betreibbaren Fahrzeuges vorgesehen, indem die Ladeanschluss- Vorrichtung 1 mit dem Energiespeicher A bzw. der Ladeelektronik E des Elektrofahrzeuges elektrisch verbunden wird. Die Ladeanschlussvorrichtung 1 ist dabei als Bezugsquelle für elektrische Energie zu verstehen, welche elektrische Energie in den wenigstens einen Energiespeicher A eines Elektrofahrzeuges V zu übertragen ist. Die Ladeanschlussvorrichtung 1 stellt vor allem dann, wenn die Ladeelektronik E fahrzeugseitig eingebaut ist, eine Art von intelligenter Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge V dar. Gegebenenfalls ist es auch möglich, der Ladeanschlussvorrichtung 1 eine Ladeelektronik zuzuordnen bzw. in die Ladeanschlussvorrichtung 1 eine Ladeelektronik zu integrieren, welche die eingangsseitig eingespeiste, elektrische Energie in eine für die Aufladung des Energiespeichers A im Elektrofahrzeug V adäquate bzw. angepasste Form umwandelt und bereitstellt.
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst die Ladeanschlussvorrichtung 1 eine Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten 2, welche von einem mehrteiligen Gehäuse 3 umschlossen sind. Unter diesen elektrotechnischen Komponenten 2 sind auch elektronische Komponenten bzw. Baugruppen zu verstehen. Die elektrotechnischen Komponenten 2 dienen dabei zum Schalten und/oder Verteilen und/oder Messen und/oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen, elektrischen Energie. Die elektrotechnischen Komponenten 2 können je nach Ausführungsform der Ladeanschlussvorrichtung 1 wenigstens eine Komponente ausgewählt aus der Bauteilgruppe umfassend Schütz 4, FI- Schutz Schalter 5, Relais, Anschlussklemme 6, elektronischer Schaltkreis und dergleichen umfassen. Zu den elekt- rotechnischen Komponenten 2 zählen also auch elektronische Baugruppen. Die elektrotechnischen Komponenten 2 umfassen dabei zumindest eine sogenannte Printplatte bzw. Leiterplatte 7, auf welcher eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen zum Steuern und/oder Messen und/oder Überwachen der Energiezustände an der Ladeanschlussvorrichtung 1 bzw. im damit verbindbaren Elektrofahrzeug V angeordnet sind. Insbesondere ist eine Steuer- und/oder Auswertevorrichtung 8 vorgesehen, welche zumindest teil-weise auf einer Leiterplatte 7 ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann die Steuer- und/oder Aus werte Vorrichtung 8 wenigstens eine datentechnische Kommunikati-ons Schnittstelle 9 - Fig. 3 - umfassen, über welche eine datentechnische Kommunikation der Steuer- und Auswertevorrichtung 8 bzw. der Ladeanschlussvorrichtung 1 mit peripheren, elektronischen bzw. elektrotechnischen Einheiten ermöglicht ist. Alternativ oder zusätzlich zu einer drahtgebundenen Kommunikationsschnittstelle 9 ist es selbstverständlich auch möglich, auf Funktechnologie basierende Kommunikationsschnittstellen vorzusehen.
Die Ladeanschlussvorrichtung 1 weist dabei wenigstens eine erste Schnittstelle 10 zur Zuführung bzw. Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz auf. Insbesondere wird der Ladeanschlussvorrichtung 1 via diese erste Schnittstelle 10 die zur Weiterleitung an ein angeschlossenes Elektrofahrzeug V benötigte, elektrische Energie zuge- führt. Diese Schnittstelle 10 ist dabei als Leitungsschnittstelle ausgeführt, welche vorzugsweise zum Anschluss von Kabeladern vorgesehen ist. Um die typischerweise benötigte, elektrische Leistung zur bzw. in die Ladeanschlussvorrichtung 1 übertragen zu können, sind zumeist Kabelquerschnitte zwischen 4 bis 16 mm2 vorgesehen. Die erste Schnittstelle 10 fungiert somit als Anschlussstelle für die elektrische Zuleitung. Die elektrische Energie wird dabei von einem einphasigen oder bevorzugt mehrphasigen Strom- Versorgungsnetz mit standardisierter bzw. haushaltsüblicher Netzspannung bezogen, also beispielsweise im europäischen Raum in Höhe von 230 V AC bzw. 400 V AC. Beispielsgemäß erfolgt die Energiezuführung bzw. Stromzuleitung via wenigstens einen Durchbruch in der Gehäusedeckfläche 11 der Ladeanschlussvorrichtung 1. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Seitenwände bzw. die Rückwand und/oder die Bodenplatte des Gehäuses 3 mit wenigstens einer Kabeldurchführung für die elektrische Zuleitung zu versehen.
Die Ladeanschlussvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus wenigstens eine zweite Schnittstelle 12, 13 zur gesteuerten bzw. kontrollierten Abgabe von elektrischer Energie an ein daran ange- schlossenes Elektrofahrzeug V. Diese zweite Schnittstelle 12, 13 umfasst dabei wenigstens eine Steckbuchse 14. Zudem können Anschlussklemmen 6 - Fig. 3 - für wenigstens einen fixen Kabelabgang bzw. für die Kabelenden eines fix anschließbaren bzw. angeschlossenen Ladekabels (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die zweite Schnittstelle 12 der Ladeanschlussvorrichtung 1 wenigstens eine Steckbuchse 14, an welche eine Ladekabel C mit einem korrespondierenden Stecker PI bedarfsweise anschließbar und auf Wunsch von der Ladeanschlussvorrichtung 1 wieder lösbar bzw. abkuppelbar ist. Mittels dem Ladekabel C und dem daran angeschlossenen Stecker PI kann die von der Ladeanschluss Vorrichtung 1 bereitgestellte bzw. jeweils verfügbare elektrische Energie an ein damit verbundenes Elekt- rofahrzeug V übertragen werden. Am zweiten Ende des Ladekabels C kann ein Stecker P2 vorgesehen sein, welcher mit einer korrespondierenden Steckbuchse am Elektrofahrzeug V bedarfsweise kuppelbar ist, um eine elektrische Leitungsverbindung zwischen der Ladeanschlussvorrichtung 1 und der Ladeelektronik E bzw. dem Energiespeicher A im Elektrofahr- zeug V aufbauen zu können. Anstelle eines Steckers P2 für eine bedarfsweise An- und Abkopplung des Ladekabels C gegenüber dem Elektrofahrzeug V ist es auch möglich, dass das Ladekabel C fix bzw. permanent mit dem Elektrofahrzeug V bzw. mit dessen Ladeelektronik E verbunden ist. Insbesondere kann ein fahrzeugseitig eingebauter Aufroll- bzw. Aufnahmemechanismus für eine platzsparende und bequeme Unterbringung des Ladekabels C im Elektrofahrzeug V sorgen, wenn der Ladevorgang des Energiespeichers A abgeschlossen ist oder das Elektrofahrzeug V in Bewegung gesetzt werden soll. Bei der dargestellten Ausführung ist der Kabelabgang 15 der Ladeanschlussvorrichtung 1 mit einer Kabelhalterung - Fig. 1, 3 - kombiniert, um eine geordnete Halterung von Restlängen bzw. der Gesamtlänge des Verbindungs- bzw. Ladekabels C zu einem Elektrofahrzeug V zu ermöglichen.
Um die elektrotechnischen Komponenten 2 möglichst rasch bzw. einfach im Ge-häuse 3 unterbringen bzw. einbauen zu können, ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse 3 aus wenigstens einem ersten Gehäuseteil 16 und aus wenigstens einem weiteren Gehäuseteil 17 gebildet ist. Entsprechend der dargestellten, zweckmäßigen Ausführungsform ist das Gehäuse 3 als Wandgehäuse ausgeführt, wobei der erste Gehäuseteil 16 zumindest einen Teilabschnitt der Gehäusevorderseite 18 ausbildet und der weitere Gehäuseteil 17 zumindest einen Teilabschnitt der Gehäuserückseite 19 definiert. Das aus wenigstens einem ersten, beispielsgemäß frontseitigen Gehäuseteil 16 und aus wenigstens einem weiteren, beispielsgemäß rückseitigen Gehäuseteil 17 zusammengesetzte Gehäuse 3 stellt dabei in Verbindung mit wenigstens einem Abdichtungselement 20, 21 sicher, dass die darin eingebauten elektrotechnischen Komponenten 2 vor einer Berührung durch Personen sowie vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt sind. Gegebenenfalls kann - wie schematisch dargestellt - zumindest am ersten bzw. vorderen Gehäuseteil 16 wenigstens ein bedarfsweise lösbarer bzw. bedarfsweise aufklappbarer Deckel 22, 23 vorgesehen sein, mit welchem ein teilweiser Zugriff bzw. eine partielle Einsichtnahme in das Gehäuseinnere, beispielsweise auf einen FI-Schutzschalter 5 oder einen Leitungsschutzschalter, ermöglicht ist. Zweckmäßig ist es, wenn zumindest der erste Gehäuseteil 16, welcher wenigstens Teilabschnitte der Gehäuse vorder seite 18 definieren kann, als formgespritzter Kunststoff -teil 24 ausgebildet ist. Insbesondere kann zumindest der erste Gehäuseteil 16 durch einen mittels einem Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellten Formkörper gebildet sein. Zweckmäßigerweise kann auch der weitere Gehäuseteil 17 als formgespritzter Kunststoffteil 25 ausge- führt sein. Alternativ ist es auch möglich, den weiteren Gehäuseteil 17, welcher zumindest
Teilabschnitte der Gehäuserückseite 19 ausbildet, aus Metall oder aus einer Kombination von metallischen Werkstoffen und aus Kunststoff auszuführen. Es kann aber auch der erste bzw. frontseitige Gehäuseteil 16 aus metallischen Elementen, beispielsweise Schraub-Inserts oder Druckverteilungselemente, in Verbindung mit Kunststoff- Wandabschnitten gebildet sein.
Der erste Gehäuseteil 16 und der weitere Gehäuseteil 17 bilden im plan- bzw. ordnungsgemäß zusammengesetzten Zustand einen Hohl- bzw. Innenraum zur Aufnahme der elektrotechnischen Komponenten 2 aus. Zweckmäßig ist es dabei, wenn der die Gehäuserückseite 19 definierende, weitere Gehäuseteil 17 schalenartig ausgeführt ist und die Gehäuserückwand 26 mit entlang von dessen Umfangsabschnitt verlaufenden Wandstegen 27 umfasst. Insbesondere bei einer rechteckigen Umrissform der Gehäuserückwand 26 sind vier entlang von dessen Umfangsabschnitt verlaufende Wandstege 27 ausgebildet, sodass ein schalenartiger Gehäuseteil 17 gebildet ist. Zweckmäßigerweise ist auch der die Gehäusevorderseite 18 definierende, erste Gehäuseteil 16 zumindest abschnittsweise schalen- oder deckelartig ausgeführt, wobei dieser erste Gehäuseteil 16 zumindest Teilabschnitte einer Gehäusefrontwand 28 der Ladeanschlussvorrichtung 1 ausbilden kann. Diese Gehäusefrontwand 28 ist dabei von einem Benutzer bzw. Bediener der Ladeanschlussvorrichtung 1 unmittelbar einseh- und zugreifbar. Die Gehäusefrontwand 28 weist gemäß der dargestellten, zweckmäßigen Ausführungsform entlang von dessen Umfangsabschnitt verlaufende Wandstege 29 auf, um den zumindest teilweise scha- lenartigen, ersten Gehäuseteil 16 zu definieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellt der erste Gehäuseteil 16 eine Kombination aus schalen- und deckelartigem Element in Bezug auf das an der Gehäuserückseite 19 vorgesehene, weitere Gehäuseteil 17 dar. Eine Trennbzw. Fügeebene zwischen dem ersten und dem weiteren Gehäuseteil 16, 17 ist vorzugsweise parallel zur Gehäusefrontwand 28 bzw. zur Gehäusevorderseite 18 ausgerichtet. Innerhalb dieser Trenn- bzw. Fügeebene ist wenigstens ein Abdichtungselement 20 vorgesehen, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Zweckmäßig ist es dabei, wenn zumindest der festigkeitsrelevante, erste Gehäu-seteil 16, gegebenenfalls aber auch der weitere Gehäuseteil 17, zumindest ab-schnittsweise, insbesondere im Bereich der Kanten von einem käfig-, schalen- oder haubenartigen Verkleidungselement 30 überdeckt ist. Dieses Verkleidungs-element 30 ist dabei als partielle Überdeckung für Oberflächenabschnitte des ersten und/oder weiteren Gehäuseteils 16, 17 vorgesehen. Das Verkleidungselement 30 kann dabei wenigstens einen Durchbruch 31 aufweisen, über welchen ein Teilabschnitt des ersten Gehäuseteils 16 zugreifbar bzw. freigestellt ist. Insbesondere wird durch diesen Durchbruch 31 ein Teilabschnitt der Gehäusevorderseite 18 gebildet bzw. ein Oberflächenabschnitt des ersten Gehäuseteils 16 für einen direkten Zugriff auf dessen Oberfläche freigestellt. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Gehäusefrontwand 28 im zusam- mengebauten Zustand des Gehäuses 3 im Wesentlichen bündig mit den Begrenzungskanten des Durchbruches 31 im Verkleidungselement 30 abschließt, wie dies am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, können entsprechend einer zweckmäßigen Ausfüh- rung zwischen der Innenseite 32 des Verkleidungselementes 30 und der Oberseite 33 des ersten Gehäuseteils 16 zumindest abschnittsweise Zwischenräume 34, 35, 36 ausgebildet sein. Während die Zwischenräume 34, 35 unter anderem Spielraum für Designvariationen des Gehäuses 3 bieten bzw. elastische Pufferzonen für erhöhte Robustheitsanforderungen darstellen, kann wenigstens ein Zwischenraum 36 - Fig. 3 - zwischen dem Verkleidungselement 30 und dem ersten Gehäuseteil 16 als Aufnahmeraum für hinter dem Verkleidungselement 30 verdeckt positionierte Klappen bzw. Deckel 22, 23 fungieren, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Durch einfaches Abnehmen des relativ filigran ausgebildeten Verkleidungselementes 30 - Fig. 1 - vom festigkeitsrelevanten Grundgehäuse umfassend den ersten und den weiteren Gehäuseteil 16, 17 besteht dann uneingeschränkter Zugriff auf ein bevorzugt werk- zeuglos verstellbares Klappen- bzw. Deckelelement 22 für die Betätigung oder Rückstellung eines Fl-Schutzschalters 5 bzw. auf einen durch Schrauben befestigten Deckel 22 zum örtlich begrenzten Zugriff auf ein Netzanschlussfach im Gehäuse 3 bzw. auf die erste Schnittstelle 10 mit den Anschlussklemmen für eine elektrische Zuleitung aus dem örtlichen Stromversorgungsnetz.
Bei der gezeigten Ausführungsform einer Ladeanschlussvorrichtung 1 mit einer in der Gehäu- sevorderseite 18 eingebauten Steckbuchse 14 kann im ersten Gehäuseteil 16 ein Durchbruch 37 ausgebildet sein, durch welchen die Steckbuchse 14 zumindest abschnittsweise in das Gehäuseinnere ragt, während deren Buchsenöffnung mit den elektrischen Steckkontakten ausgehend von der Gehäusevorderseite 18 zugreifbar ist. Die Steckbuchse 14 ist dabei einerseits durch die Randabschnitte um den Durchbruch 37 festgelegt und demzufolge am ersten, vor- zugsweise aus Kunststoff gebildeten Gehäuseteil 16 lastabtragend gehaltert, wie dies unter anderem aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist. Vor allem dann, wenn die Ladeanschlussvorrichtung 1 eine mittels dem ersten Gehäuseteil 16 aus Kunststoff gehalterte Steckbuchse 14 aufweist, welche Steckbuchse 14 zu einem Stecker PI am Ladekabel C eines Elektrofahrzeuges V kompatibel ist, kann es zweckmäßig sein, wenn der dem Gehäuseinneren zugewandte Ab- schnitt der Steckbuchse 14 zusätzlich von einem im Innenraum des Gehäuses 3 angeordneten Formteil 38 umgrenzt wird und/oder davon gestützt wird.
Insbesondere kann ein im Gehäuseinneren positioniertes Formteil 38 zur zusätzlichen AbStützung bzw. zur verbesserten, lastabtragenden Halterung der Steckbuchse 14 vorgesehen sein. Alternativ oder in Kombination zu dieser Stützfunktion des Formteils 38 kann der Formteil 38 auch einen Aufnahme- bzw. Anschlussbereich 39 für nicht dargestellte, elektrische Anschlussleitungen zur Steckbuchse 14 definieren bzw. begrenzen. Dieser beispielsgemäß hohlzylindrisch ausgebildete Aufnahme- bzw. Anschlussbereich 39 ermöglicht eine geordnete und elektrisch abgegrenzte bzw. besser isolierende Unterbringung der elektrischen Anschlusskabel an der Rückseite der Steckbuchse 14.
Die Ladeanschlussvorrichtung 1 umfasst wenigstens ein steuerungstechnisches Ausgabeelement 40 zur Signalisierung von Betriebszu ständen der Ladeanschlussvorrichtung 1 bzw. zur Anzeige von Ladezuständen des Energiespeichers A im Elektrofahrzeug V bzw. zur Visuali- sierung von betriebsrelevanten Daten der Ladeanschlussvorrichtung 1 gegenüber einem Benutzer, insbesondere gegenüber einer Wartungs- bzw. Bedienperson. Dieses wenigstens eine Ausgabeelement 40 umfasst hierfür wenigstens ein visuell wahrnehmbares, optisches Anzeige- oder Signalisierungsmittel 41, mit welchem einer Person diverse Betriebszustände, wie zum Beispiele Ladezustände, Ladezeiten, Ladefortschritte, Störungszustände, Auswahlmöglichkeiten, Quittierungsaufforderungen oder dergleichen mitgeteilt werden können.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst das optische Ausgabeelement 40, insbesondere dessen Anzeige- oder Signalisierungsmittel 41, eine Mehrzahl von Leuchtdioden 42, wie dies am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Beispielsgemäß ist eine Zeilenanordnung mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden 42 vorgesehen, um eine Art von Leuchtbalken bzw. Leuchtsegmenten mit selektiv ansteuerbaren bzw. gezielt aktivierbaren Leuchtpunkten zu erzielen. Diese Leuchtdioden 42 ermöglichen vorzugsweise farblich unterschiedliche Sig- nalisierungen. Selbstverständlich ist auch eine beliebige andere Anordnung von Leuchtdioden 42 oder demgemäßen, andersartigen Leuchtmitteln möglich. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Leuchtdioden 42 zur Bildung des optischen Anzeige- oder Signalisierungsmittels 41 von einer gemeinsamen Leiterplatte 43 getragen werden und mit dieser Leiterplatte 43 elektrisch verbunden bzw. elektrisch verschaltet sind. Die entsprechende Ansteuerung bzw. selektive Aktivierung von Leuchtdioden 42 dieses Anzeige- oder Signalisierungsmittels 41 erfolgt zumindest teilweise durch die Steuer- und/oder Auswertevorrichtung 8 - Fig. 3 - der Ladeanschlussvorrichtung 1.
Zusätzlich zur Ausbildung von wenigstens einem optischen bzw. visuell erfassbaren Ausga- beelement 40 ist es selbstverständlich auch möglich, wenigstens ein akustisch wahrnehmbares Ausgabeelement, beispielsweise einen Summer, Lautsprecher oder dergleichen vorzusehen, um die Interaktion bzw. die insgesamt mögliche Informationsübermittlung an eine Bedienperson oder eine sonstige Person zu erweitern. Anstelle oder zusätzlich zu einem Anzeige- oder Signalisierungsmittel 41 mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden 42 ist es selbstverständlich auch möglich, ausreichend lichtstarke 7-Segmentanzeigen oder sonstige Displays vorzusehen.
Wesentlich ist, dass von der Ladeanschlussvorrichtung 1 die Strombelastbarkeit eines von einer Bedienperson wahlweise daran anschließbaren bzw. angeschlossenen Ladekabels C ermittelt wird und von der Ladeanschlussvorrichtung 1 eine Stromübertragung über das Lade- kabel C unterbrochen wird, wenn die maximal zulässige Strombelastbarkeit des Ladekabels C überschritten wird. Durch den Umstand, dass an die Ladeanschlussvorrichtung 1 unterschiedliche Ladekabel C mit unterschiedlichen, maximal zulässigen Strombelastbarkeiten anschließbar sind, wird eine Überlastung des Ladekabels C auch dann vermieden, wenn die La- deanschlussvorrichtung 1 aufgrund ihrer vergleichsweise leistungsfähigen Dimensionierung grundsätzlich höhere Ströme bereitstellen kann und die Ladeelektronik E die maximale Strombelastbarkeit des Ladekabels C ignorieren bzw. überschreiten sollte. Vor allem beim Anschluss von Elektrofahrzeugen V unterschiedlicher Hersteller, in welchen diverse Lade- elektroniken bzw. Lademanagementsysteme verbaut sind, ist die Überlastung eines bedarfsweise verwendbaren bzw. wahlweise anschließbaren Ladekabels C nicht völlig ausschließbar, durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen jedoch mit erhöhter Zuverlässigkeit bzw. Wahrscheinlichkeit vermeidbar. Durch die doppelte und unabhängig wirkende Absicherung gegen Stromüberlastung des Ladekabels C sowohl durch die Ladeelektronik E im Fahrzeug V als auch in der Ladeanschlussvorrichtung 1 wird Einfehlersicherheit erzielt, d.h. dass selbst bei Versagen einer der beiden Einrichtungen die Sicherheit gewährleistet ist.
Insbesondere aufgrund des Umstandes, dass eine standardisierte Steckbuchse 14 an der Ladeanschlussvorrichtung 1 und ein damit korrespondierender Stecker PI deutlich höhere Strom- belastungswerte aufweisen können, als das an den Stecker PI angeschlossene Ladekabel C, ist eine thermische Überlastung des Ladekabels C und ein damit einhergehendes Risiko für Personen und Sachwerte zu minimieren bzw. bestmöglich zu vermeiden. Beispielsweise sind Ladekabel C verfügbar, welche einheitlich jeweils einen standardisierten Stecker PI mit einer Strombelastbarkeit von bis zu 32 A aufweisen. Die daran angeschlossenen Ladekabel C kön- nen jedoch eine Strombelastbarkeit von beispielsweise nur 13 A oder 20 A aufweisen. Grundsätzlich muss die f ahrzeug seitige Ladeelektronik E dafür Sorge tragen, dass solche Ladekabel C mit vorgegebener Strombelastbarkeit nicht überlastet werden. Ladekabel C mit einer maximal zulässigen Strombelastbarkeit, welche geringer ist, als die Höhe des über die Steckbuchse 14 bzw. von der Ladeanschlussvorrichtung 1 beziehbaren Stromes stellen jedoch ein potenti- elles Risiko dar, wenn die Strombegrenzung bzw. Stromüberwachung der fahrzeugseitigen
Ladeelektronik E versagen sollte bzw. wenn ein sonstiger Defekt im entsprechenden Auflade- system vorliegt.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen in Bezug auf die Erfassung der maximalen Strombelastbarkeit des an die Ladeanschlussvorrichtung 1 angeschlossenen Ladekabels C auch von Seiten der Ladeanschlussvorrichtung 1 und durch Überwachung der tatsächlich jeweils vorliegenden Strombelastung des Ladekabels C sowie durch eine allfällige Abschaltung des Ladevorganges bzw. der Stromübertragung wird die Sicherheit, insbesondere die Betriebssicherheit des entsprechenden Aufladesystems deutlich gesteigert.
Zweckmäßig ist es dabei, die maximal zulässige Strombelastbarkeit eines Ladekabels C au- tomatisiert mittels der Ladeanschlussvorrichtung 1 festzustellen. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Strombelastbarkeit eines an die Ladeanschlussvorrichtung 1 elektrisch angeschlossenen Ladekabels C durch Erfassen einer maschinenlesbaren Kennung 44 an oder in wenigstens einem Stecker PI, P2 des Ladekabels C ermittelt wird. Dies erfolgt am zweckmäßigsten mittels der softwaregesteuerten Steuer- und/oder Aus Wertevorrichtung 8 in der Lade- anschlussvorrichtung 1. Die maschinenlesbare Kennung 44 im bzw. am Stecker PI und/oder im bzw. am Stecker P2 repräsentiert dabei die maximale Strombelastbarkeit des Ladekabels C. Praktikabel und normativ vorgesehen ist es dabei, wenn die Kennung 44 durch Auswertung eines ohmschen Widerstandes 45 in oder an wenigstens einem Stecker PI, P2 des Ladekabels C erfasst wird.
Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn ein maximal zulässiger Stromübertragungswert der Ladeanschlussvorrichtung 1 mit der maximal zulässigen Strombelastbarkeit des Ladekabels C verglichen wird, und dass bei einem vergleichsweise geringeren Wert der Strombelastbarkeit des Ladekabels C die zulässige Strombelastbarkeit des Ladekabels C gegenüber der Lade- elektronik E im Elektrofahrzeug V als maximal zulässiger Stromübertragungswert für den
Ladevorgang aktiv signalisiert bzw. mitgeteilt wird. Vor allem dann, wenn die technisch mögliche bzw. zugelassene Bereitstellungsleistung der Ladeanschlussvorrichtung 1 höher ist, als die maximal zulässige Strombelastbarkeit des Ladekabels C, kann es bei einem Fehler in der Ladeelektronik E bzw. bei einem allfälligen Versagen der fahrzeugseitigen Strombegrenzung oder Stromerfassung nicht zu einer kritischen Überlastungssituation des Ladekabels C kommen. Insbesondere schützt dadurch auch die Ladeanschlussvorrichtung 1 das daran jeweils angeschlossene Ladekabel C besonders zuverlässig vor einer Stromüberlastung.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausführung erfolgt die Signalisierung gegenüber der La- deelektronik E im Elektrofahrzeug V durch datentechnische Kommunikation via das Ladekabel C zum Elektrofahrzeug V. Diese datentechnische Kommunikation kann dabei auf den für die Energie- bzw. Stromübertragung vorgesehenen Adern bzw. Leitern des Ladekabels C erfolgen. Hierfür können die entsprechenden Kommunikations signale auf die elektrische Ver- sorgungsspannung aufmoduliert sein. Alternativ ist es aber auch möglich, im Ladekabel C wenigstens eine gesonderte Signalleitung vorzusehen, welche zur Übertragung von Kommunikationssignalen zwischen der Ladeanschlussvorrichtung 1 und der Ladeelektronik E, und umgekehrt, vorgesehen ist.
Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die jeweils vorliegende, tatsächliche Strombelastung des Ladekabels C durch Auswertung der Signale von zumindest einem Stromstärkendetektor 46-49, vorzugsweise von induktiven Stromwandlern oder Shunts, unmittelbar in der Ladeanschlussvorrichtung 1 ermittelt wird. Insbesondere ist es praktikabel und vorteilhaft, in der Ladeanschlussvorrichtung 1 eine elektronische Strommessung bzw. eine elektronische Auswertung der jeweils vorliegenden Ladeströme bzw. Bezugsströme zu implementieren. Hierfür ist der wenigstens eine Stromstärkendetektor 46-49, vorzugsweise in Form von induktiven Stromwandlern, mit der softwaregesteuerten Steuer- und/oder Auswertevorrichtung 8 signaltechnisch verbunden. Die Stromstärkendetektoren 46-49 sind beispiels- gemäß nahe zur ersten Schnittstelle 10 bzw. unmittelbar nach den Anschlussklemmen für die Netzzuleitung positioniert.
Die Auswertung der Signale des zumindest einen Stromstärkendetektors 46-49 wird also bevorzugt von der elektronischen Steuer- und/oder Auswertevorrichtung 8 in der Ladean- Schlussvorrichtung 1 vorgenommen. Bei festgestellter Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels C versetzt dann auch die Steuer- und/oder Auswertevorrichtung 8 wenigstens einen Leistungsschalter, insbesondere einen Schütz 4 oder ein Leistungsrelais, in den Unterbrechungszustand, sodass der Ladevorgang bzw. die Stromübertragung zum Elektrofahrzeug V unterbrochen wird. Somit erfolgt diese Abschaltung nicht durch einen Leitungsschutzschal- ter und auch nicht durch ein sonstiges Stromüberwachungselement auf Basis einer thermischen Aufheizung, sondern durch eine elektronisch bzw. steuerungstechnisch umgesetzte Messung bzw. Auswertung und Reaktion. Dies begünstigt das Temperaturmanagement in der Ladeanschlussvorrichtung 1 und erleichtert eine Umsetzung des Gehäuses 3 der Ladeanschlussvorrichtung 1 aus formgespritztem Kunststoff.
Vor allem dann, wenn eine zwei- oder mehrphasige Energie- bzw. Stromübertragung zum Elektrofahrzeug V vorgesehen ist, kann es zweckmäßig sein, wenn von der Ladeanschlussvorrichtung 1 die jeweils fließenden Ströme in jedem Phasenleiter und auch im Neutralleiter des Ladekabels C bzw. der dementsprechenden Strompfade in der Ladeanschlussvorrichtung 1 gemessen werden und die jeweils ermittelten Messwerte durch Summenbildung auf Plausibi- lität überprüft werden. Allfällige Fehler bzw. Ungenauigkeiten können dadurch relativ einfach und zuverlässig erkannt werden.
Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme kann auch vorgesehen sein, dass bei einer von der Ladeanschlussvorrichtung 1 festgestellten Überschreitung der zulässigen Strombelastbarkeit des Ladekabels C, ausgehend von der Ladeanschlussvorrichtung 1 gegenüber der Ladeelektronik E im Elektrofahrzeug V ein verringerter, den aktuell ermittelten Ladestrom unter- schreitender, maximal beziehbarer Ladestrom signalisiert wird. Eine früh- bzw. vorzeitige
Abschaltung bzw. Unterbrechung des Ladevorganges kann dadurch gegebenenfalls vermieden werden. Diese sogenannte„Derating"-Anforderung der Ladeanschlussvorrichtung 1 kann somit die Verfügbarkeit bzw. Störungsfreiheit des Aufladesystems begünstigen. Alternativ oder in Kombination dazu kann auch vorgesehen sein, dass gegenüber der Ladeelektronik E im Elektrofahrzeug V bei festgestellter Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels C ein Abbruch oder eine Unterbrechung des Ladevorganges angefordert, oder ein maximal beziehbarer Ladestrom als Null signalisiert wird.
Entsprechend einer weiterbildenden Maßnahme kann auch vorgesehen sein, dass nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspanne nach einer Unterbrechung der Stromübertragung eine automatische Wiederaufnahme der Stromübertragung für den Ladevorgang vorgenommen wird. Insbesondere kann dadurch ausgehend von der Ladeanschlussvorrichtung 1 eine automatische Wiedereinschaltung nach einer automatischen Abschaltung vorgenommen bzw. initiiert werden. Die Verfügbarkeit des Aufladesystems kann dadurch verbessert werden, was insbesonde- re bei unbeaufsichtigten, selbsttätig ablaufenden Ladevorgängen von Vorteil ist. In diesem
Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass nach zwei- oder mehrmaliger automatischer Unterbrechung oder nach ein- oder mehrmaliger automatischer Wiederaufnahme und Unterbrechung der Stromübertragung eine weitere Wiederaufnahme der Stromübertragung unterbleibt und mittels einem optischen und/oder akustischen Anzeige- oder Signalisierungsmittel 41 an der Ladevorrichtung 1 eine Störungsmeldung abgesetzt wird. Auch diese Maßnahmen sind zweckmäßigerweise durch die softwaregesteuerte bzw. programmierbare Steuer- und/oder Aus Wertevorrichtung 8 implementiert. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Ladeanschlussvorrichtung 1 nach zwei- oder mehrmaligem, automatischen Wiedereinschal- tungsversuch eine Störung signalisiert und abschaltet, da dieser Umstand typischerweise auf einen Fehler im Aufladesystem zurückzuführen ist.
Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn ein Ladevorgang abgeschaltet oder die Ladean- schlu ss Vorrichtung 1 gesperrt wird, wenn die automatisiert detektierbare Kennung 44 für die Strombelastbarkeit des Ladekabels C nicht ermittelt werden kann oder nicht plausible Werte ergibt. Fehlerhafte Ladekabel C bzw. defekte Stecker PI und/oder P2 können dadurch mit erhöhter Wahrscheinlichkeit nicht zu Schäden im Aufladesystem führen. Auch eventuelle Manipulationen können dadurch erkannt und mit erhöhter Wahrscheinlichkeit nicht zu einem Risiko für Personen und Sachwerte werden.
Zweckmäßig ist es, wenn die Ladeanschlussvorrichtung 1 in Bezug auf die Strommessung bzw. im Hinblick auf den jeweils fließenden Ladestrom den Strommittelwert, insbesondere den quadratischen Strommittelwert, innerhalb eines vordefinierten Beobachtungszeitraumes ermittelt und die Stromübertragung unterbricht, wenn der von der Ladeanschlussvorrichtung 1 ermittelte Strommittelwert eine nominale Strombelastbarkeit des Ladekabels C überschreitet. Typische bzw. standardisierte Strombelastbarkeiten diverser Ladekabel C können dabei 13 A, 20 A oder 32 A betragen.
Der das Ladekabel C thermisch belastende, quadratische Strommittelwert kann von der Steuer- und/oder Aus Wertevorrichtung 8 gemäß folgender Formel ermittelt bzw. errechnet werden:
Figure imgf000025_0001
Beziehun sweise gilt bei einer periodischen Strommessung näherungsweise folgende Formel:
Figure imgf000025_0002
Die angegebenen Formeln berücksichtigen den Strom für nur einen Leiter des Kabels, also genauso wie auch der Nennstrom eines Kabels typisch als Strom in einem der Leiter bzw. als Phasenstrom angegeben wird. Bei unsymmetrischer Belastung eines mehrphasigen Ladekabels C wäre der quadratische Mittelwert für jeweils jede Phase separat zu ermitteln und mit der maximalen Strombelastbarkeit zu vergleichen. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, von der Ladeanschlussvorrichtung 1 eine Zeitspanne bis zur Unterbrechung der Stromübertragung bzw. bis zur Unterbrechung des Ladevorganges zunehmend verkürzt wird, je mehr der Strommittel- wert, insbesondere der quadratische Strommittelwert, innerhalb eines vordefinierten Beobachtungszeitraumes eine nominale Strombelastbarkeit des Ladekabels C überschreitet. Die Stromübertragung wird dadurch bei vergleichsweise ausgeprägter Überschreitung der nominalen Strombelastbarkeit des Ladekabels C bereits innerhalb einer vergleichsweise kürzeren, vordefinierten Zeitspanne unterbrochen.
Gemäß einem zweckmäßigen Abschaltkriterium kann festgelegt sein, dass die Stromübertragung von der Ladeanschlussvorrichtung 1 unterbrochen wird, wenn der Strommittelwert, insbesondere der quadratische Strommittelwert, innerhalb eines Beobachtungszeitraums
von 10 Sekunden über einer Schwelle zwischen 111 % und 120 %,
von 100 Sekunden über einer Schwelle zwischen 106 % und 110 %, oder
von 1000 Sekunden über einer Schwelle zwischen 101 % und 105 %
einer nominalen Strombelastbarkeit des Ladekabels C liegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass in der Lade- anschlussvorrichtung 1 ein mathematisches Modell für die Erwärmung des Ladekabels C in Abhängigkeit vom Verlauf der Strombelastung des Ladekabels C implementiert ist. Ein am mathematischen Modell festgestellter Kennwert für die Erwärmung des Ladekabels C kann dann als Maß zur Feststellung einer Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels C herangezogen werden. In einem solchen Modell können neben der thermischen Kapazität beziehungsweise der thermischen Trägheit des Kabels auch weitere Einflüsse auf die thermische Belastung, wie etwa die Umgebungstemperatur mit einfließen und so eine genauere Erfassung eines tatsächlichen Überlastungszustandes ermöglichen.
Entsprechend einer optimierten bzw. praktikablen Ausführungsform der Ladeanschlussvor- richtung 1 kann eine Abschaltung der Stromübertragung infolge einer Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels C durch wenigstens ein optisches und/oder akustisches Anzeige- oder Signalisierungsmittel 41 an der Ladeanschlussvorrichtung 1 signalisiert wer- den. Dadurch werden Unklarheiten bzw. Unstimmigkeiten im Hinblick auf den Grund der Störung bzw. Abschaltung hintan gehalten.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste- hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsformen der Ladeanschlussvorrichtung 1 bzw. des damit umgesetzten Betriebsverfahrens, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsformen derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsdetails untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Ladeanschlussvorrichtung 1 bzw. des Aufladesystems 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3 gezeigten Maßnahmen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. Bezugszeichenaufstellung Ladeanschlussvorrichtung 36 Zwischenraum
elektrotechn. Komponenten 37 Durchbruch
Gehäuse 38 Formteil
Schütz 39 Aufnahme- bzw. Anschlussbereich FI-Schutzschalter 40 Ausgabeelement Anschlussklemme 41 Anzeige- oder Signalisierungsmit- Leiterplatte tel
Steuer- und/oder Auswertevorrich42 Leuchtdiode
tung 43 Leiterplatte
Kommunikationsschnittstelle 44 Kennung
erste Schnittstelle 45 ohmscher Widerstand
Gehäusedeckfläche 46 Stromstärkendetektor
zweite Schnittstelle 47 Stromstärkendetektor
zweite Schnittstelle 48 Stromstärkendetektor
Steckbuchse 49 Stromstärkendetektor
Kabelabgang
A Energiespeicher
erstes Gehäuseteil C Ladekabel
weiteres Gehäuseteil E Ladeelektronik
Gehäusevorderseite PI Stecker
Gehäuserückseite P2 Stecker
Abdichtungselement
V Elektrofahrzeug
Abdichtungselement
Deckel
Deckel
Kunststoffteil
Kunststoffteil Gehäuserückwand
Wandsteg
Gehäusefrontwand
Wandsteg
Verkleidungselement Durchbruch
Innenseite
Oberseite
Zwischenraum
Zwischenraum

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Betreiben einer Ladeanschlussvorrichtung (1) für Elektrofahr- zeuge (V), wobei über wenigstens eine erste Schnittstelle (10) elektrische Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz in die Ladeanschlussvorrichtung (1) eingespeist wird, und über wenigstens eine zweite, eine Steckbuchse (14) umfassende Schnittstelle (12), an welcher Steckbuchse (14) ein korrespondierender Stecker (PI) mitsamt Ladekabel (C) zu einem Elekt- rofahrzeug (V) bedarfsweise anschließbar und lösbar ist, elektrische Energie an ein Elektro- fahrzeug (V) abgegeben wird, wobei mittels einer Mehrzahl von elektrotechnischen Kompo- nenten (2) in der Ladeanschlussvorrichtung (1) die aufgenommene und/oder abgegebene elektrische Energie geschaltet, gemessen und überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Ladeanschlussvorrichtung (1) die Strombelastbarkeit eines daran angeschlossenen Ladekabels (C) ermittelt wird, und dass von der Ladeanschlussvorrichtung (1) eine Stromübertragung über das Ladekabel (C) unterbrochen wird, wenn die Strombelastbarkeit des La- dekabels (C) überschritten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromübertragung unterbrochen wird, wenn der von der Ladeanschlussvorrichtung (1) ermittelte Strommittelwert, insbesondere der quadratische Strommittelwert, innerhalb eines vordefinierten Beobach- tungszeitraumes eine nominale Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitspanne bis zur Unterbrechung der Stromübertragung durch die Ladeanschlussvorrichtung (1) zunehmend verkürzt wird, je mehr der Strommittelwert, insbesondere der quadratische Strommit- telwert, innerhalb eines vordefinierten Beobachtungszeitraumes eine nominale Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) überschreitet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromübertragung von der Ladeanschlussvorrichtung (1) unterbrochen wird, wenn der Strommittelwert, insbesondere der quadratische Strommittelwert, innerhalb eines Beobachtungszeitraums
von 10 Sekunden über einer Schwelle zwischen 111 % und 120 %,
von 100 Sekunden über einer Schwelle zwischen 106 % und 110 %, oder von 1000 Sekunden über einer Schwelle zwischen 101 % und 105 % einer nominalen Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeanschlussvorrichtung (1) ein mathematisches Modell für die Erwärmung des Ladekabels
(C) in Abhängigkeit vom Verlauf der Strombelastung des Ladekabels (C) implementiert ist, und ein am mathematischen Modell festgestellter Kennwert für die Erwärmung als Maß zur Feststellung einer Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) herangezogen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschaltung der Stromübertragung infolge einer Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) durch wenigstens ein optisches und/oder akustisches Anzeigeoder Signalisierungsmittel (41) an der Ladeanschlussvorrichtung (1) signalisiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) durch Erfassen einer Kennung (44) an oder in wenigstens einem Stecker (PI, P2) des Ladekabels (C) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennung (44) durch Auswertung eines ohmschen Widerstandes (45) an oder in wenigstens einem Stecker (PI, P2) des Ladekabels (C) erfasst wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal zulässiger Stromübertragungswert der Ladeanschlussvorrichtung (1) mit der
Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) verglichen wird, und dass bei einem vergleichsweise geringeren Wert der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) die zulässige Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) gegenüber einer Ladeelektronik (E) im Elektrofahrzeug (V) als maximal zulässiger Stromübertragungswert für den Ladevorgang signalisiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierung gegenüber der Ladeelektronik (E) im Elektrofahrzeug (V) durch datentechnische Kommunikation via das Ladekabel (C) zum Elektrofahrzeug (V) vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombelastung des Ladekabels (C) durch Auswertung der Signale von zumindest einem Stromstärkendetektor (46-49), vorzugsweise von induktiven Stromwandlern oder Shunts, unmittelbar in der Ladeanschlussvorrichtung (1) ermittelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Signale des zumindest einen Stromstärkendetektors (46-49) von einer elektronischen Steuer- und/oder Aus Wertevorrichtung (8) in der Ladeanschlussvorrichtung (1) vorgenommen wird, und dass die Steuer- und/oder Auswertevorrichtung (8) bei festgestellter Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) wenigstens einen Leistungsschalter, insbesondere einen Schütz (4) oder ein Leistungsrelais, in den Unterbrechungszustand versetzt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Ladeanschlussvorrichtung (1) die jeweils fließenden Ströme in jedem Phasenleiter und im Neutralleiter des Ladekabels (C) gemessen werden und die jeweils ermittelten Messwerte durch Summenbildung auf Plausibilität überprüft werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) gegenüber einer Ladeelektronik (E) im Elektrofahrzeug (V) ein verringerter, den aktuell ermittelten Ladestrom unterschreitender, maximal beziehbarer Ladestrom signalisiert wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei festgestellter Überschreitung der Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) gegenüber einer Ladeelektronik (E) im Elektrofahrzeug (V) ein Abbruch oder eine Unterbrechung des Ladevorganges angefordert, oder ein maximal beziehbarer Ladestrom als Null signalisiert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspanne nach einer automatischen Unterbrechung der Stromübertragung eine automatische Wiederaufnahme der Stromübertragung für den Ladevorgang vorgenommen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach zwei- oder mehrmaliger automatischer Unterbrechung oder nach ein- oder mehrmaliger automatischer Wiederaufnahme und Unterbrechung der Stromübertragung eine weitere Wiederaufnahme der Stromübertragung unterbleibt und mittels einem optischen und/oder akustischen Anzeigeoder Signalisierungsmittel (41) an der Ladevorrichtung (1) eine Störungsmeldung abgesetzt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladevorgang abgeschaltet oder die Ladeanschlussvorrichtung (1) gesperrt wird, wenn eine automatisiert detektierbare Kennung für die Strombelastbarkeit des Ladekabels (C) nicht ermittelt werden kann oder nicht plausible Werte ergibt.
19. Ladeanschlussvorrichtung (1) zur Aufladung oder Regenerierung des Energie- Speichers (A) eines Elektrofahrzeuges (V), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanschlussvorrichtung (1) zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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