WO2014022874A2 - Ladeanschlussvorrichtung für elektrofahrzeuge - Google Patents

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WO2014022874A2
WO2014022874A2 PCT/AT2013/050155 AT2013050155W WO2014022874A2 WO 2014022874 A2 WO2014022874 A2 WO 2014022874A2 AT 2013050155 W AT2013050155 W AT 2013050155W WO 2014022874 A2 WO2014022874 A2 WO 2014022874A2
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Reinhard Gottlieb Starzinger
Gerhard WEIDINGER
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Keba Ag
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Definitions

  • the invention relates to a charging connection device for electric vehicles, as indicated in claim 1.
  • the charging process of today usual for electric vehicles electrochemical energy storage takes relatively long.
  • it is therefore strived to keep the charging time as short as possible, for which, however, considerable electrical power is required during the charging process.
  • 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, in the event of overload and occasionally in the case of impermissible feedback currents, the signal is switched off or signaled accordingly.
  • Such charging terminal devices may further include means for authorization of 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, where appropriate, this data via data technology Exchange network connections with 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 , but 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 people.
  • 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 Al, WO 2010/133959 A2 and AT 507 605 Al.
  • the housing of such charging connection devices must be the person handling the vehicle before contact with live parts in the interior or life-threatening
  • 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.
  • the charging stations of a newer type are already being manufactured as comparatively compact units whose function and safety are checked before delivery. All components relevant to the function and safety of the unit are arranged in this closed housing and thus protected against damage or manipulation.
  • the installation is usually carried out by electricians who have a general qualification and authorization to carry out electrical installations.
  • the specialist who carries out such electrical installations is generally required by law to carry out a plant commissioning and also to log these - for example in Germany in accordance with DIN VDE 0100/0413 or according to comparable country-specific regulations.
  • the function of the electrician in connection with the named charging stations, but above all the safe operation, must be checked.
  • the tests to be carried out by the electrician correspond to those which also have to be carried out for conventional household and power outlets, for which standard installation testers from various suppliers are available and generally available on the market.
  • the charging stations designed in accordance with the currently applicable relevant safety standards only release the mains voltage to the plug-in connection for the connection of an electric vehicle if the electrical and / or mechanical connection to the electric vehicle has been established beforehand, ie the connection to a corresponding one Counterpart to the permanently installed connector and / or the construction of a communication connection to the charging electronics of the vehicle and its readiness for charging has been tested and found by the charging station.
  • the current installation testers for household and power outlets can therefore not be used for the commissioning test of charging stations according to the current state of the art.
  • the present invention has for its object to provide a charging connection device for electric vehicles, which has good conditions for widespread distribution on the market, in particular offers high efficiency.
  • This object of the invention is achieved by a charging connection device according to
  • a particular advantage of the inventive solution is that a trained or knowledgeable operator, usually an electrician, in compliance with relevant safety measures, the charging voltage, which usually corresponds to the mains voltage of the power supply network, can unlock at the charging interface of the charging device without an electric vehicle or a special adapter or a special simulation and test device, which simulates the connection of an electric vehicle, must be connected.
  • the measures according to the invention make it possible for the operator, after a deliberately initiated intervention line of the test mode on the charging connection device, for example, with conventional, standard available or commonly available probes contact the charging interface accordingly and can measure or verify the presence of the proper or required states.
  • a particular advantage of the measures according to the invention lies in the fact that thereby the probability or danger of not or insufficiently tested installed charging connection devices for electric vehicles can be reduced or eliminated. Since no increased costs for special simulation or test equipment are required for commissioning the charging connection device according to the invention, namely, the risk or the risk that such installations go untested or not sufficiently tested in operation, significantly reduced or almost excluded. Thus, the measures according to the invention also contribute to achieving a high level of general operational reliability. This additional aspect of security can also support market penetration, thus providing an economic advantage for producers, electricians and end users alike. Also of advantage are the measures according to claim 2, as a simple and efficient protection of the test mode of the charging device against accidental and / or unauthorized activation is achieved.
  • Another advantage is that the high safety requirements for a generic charging connection device in the course of a plan- moderate operation and proper operation continue to be met. In particular, it remains ensured that no life-threatening voltages are present at the charging interface of the charging connection device in the course of taking charge readiness, ie without a connected electric vehicle. In particular, despite the measures implemented according to the invention, the corresponding charging voltage in the regular operating mode is only released to the charging interface when the proper connection of a charging-ready electric vehicle has been detected.
  • the charging connection device is ensured that the access to parts or sections which live life-threatening voltages is reliably prevented and an activation of the charging voltage, which usually corresponds to the mains voltage, only in a controlled and scheduled interaction with the Charging electronics of an electric vehicle takes place.
  • the measures according to claim 3 ensures in an advantageous manner that activation of the test mode is only possible with the housing open or with the service cover removed. Accidental or unauthorized activation of the test mode by the end user, in particular in the course of ordinary, proper use, can thus be almost ruled out. The achievable with the charging connection device operating safety can be further increased thereby.
  • a special, independent sealing of the switching element against Ingress of dirt and moisture is unnecessary, since the switching element is located completely inside the housing and is protected by the anyway required and existing sealing of the housing. Also advantageous are the measures according to claim 5, since thereby a variety of conditions or criteria, which should be considered for safe operation or sequence of the charging device, in a practical manner account can be taken. Above all, this can improve the system security or the fault or operational safety of the charging connection device.
  • a particularly controlled or state-dependent initiation of the test mode can be carried out in conjunction with the control device in comparison to a direct connection or connection of the charging voltage to the charging interface.
  • the user-initiated command or desire to activate the test mode can thus be superimposed, as it were, on an artificial control intelligence and incorporated into this user-side request. Thereby, the overall functionality of the charging port device can be further improved.
  • test mode can only be initiated by an active operator action and is not permanently activated.
  • an unintentional and potentially safety-critical continuation of the test mode can be excluded even after a loss and the restoration of the input-side power supply via the power grid.
  • the measures according to claim 9 are also advantageous. This ensures that the monitoring circuit can be activated directly or directly by a deliberately made activation. tion of the test mode is deactivated or inactive and can not be deactivated by a software error of the functional control device. As a result, a high system security of the charging connection device can be ensured. Furthermore, the provisions according to claim 10 are advantageous. This ensures that the test mode or the test function can not be used for the accidental or abusive performance of a charging process. Safety-critical conditions or damage can be avoided or removed. But also an education according to claim 11 is advantageous.
  • the function of a possibly present, electrically adjustable locking device for the connection socket of the charging interface can be checked.
  • the voltages at all phases of a multi-phase power supply connection and / or the response of integrated current transformers or current measuring devices and / or the activation of a main contactor for disconnecting the charging voltage at the charging interface and the like can be automatically checked for proper functioning.
  • the charging voltage at the charging interface is only released when the conditions that can be automatically checked by the charging connection device for correct and safe operation are successfully verified. Then further tests can be carried out by a skilled operator with the aid of conventional aids, in particular test equipment and measuring devices.
  • the system or reliability of the charging connection device can be significantly improved or increased. But it is also a development according to claim 12 of advantage. In particular, this can ensure that when the mains or charging voltage is free or switched on, a connection or disconnection of a compatible electrical connector with respect to the charging interface is prevented, whereby the danger of arcing can be ruled out. It is essential that by this controlled activatable and deactivatable locking s- device for plug blocking the electrical contacts of the charging interface in the locked state, ie in the active state of the locking device with conventional testing means are accessible or tips remain contactable with conventional test and not covered become. Due to the automatically initiated locking will only one Plugging and unplugging a suitable for connection or socket of the charging interface connector prevents while the charging port device is in test mode.
  • An advantageous embodiment according to claim 13 is also expedient, since this ensures that no accidental or abusive charging process can take place during the test mode provided for initial startup. Safety-critical conditions or damage can be avoided or removed.
  • Another advantage is the measures according to claim 14. It should be considered that a triggering of the safety-relevant fault current monitoring and verification of the reliable shutdown is an essential and usually final part of a review, which in the course of commissioning the charging device by a trained operator or Specialist is to perform.
  • the simultaneous termination of the test mode after triggering the fault current monitoring ensures that after a manual or automatic reset of the tripped fault downstream circuit, the mains or charging voltage is switched back to the charging interface only by a deliberate activation of the test mode. A renewed or automatic, potentially dangerous connection of the mains or charging voltage to the charging interface is thereby prevented.
  • the advantageous development according to claim 15 ensures that the mains or charging voltage is enabled only within a limited period of time after a conscious activation of the provided only for test or test purposes test mode at the charging interface. This period of time is dimensioned such that it is usually sufficient for checking the installation. This predefined period of time reliably and effectively prevents the mains or charging voltage from being applied to the substantially free or easily accessible charging interface over a longer or an unrestricted period of time in a commissioning test that has not been completed properly. In particular, by the measures specified both a potential risk to persons, as well as a potential abuse, ie an unauthorized charging or a non-intended power reference, reliably prevented.
  • the maximum output power or the maximum deliverable current is limited to a comparatively small value when taking the test mode, while it may be up to 22 kW or 32 A in the charge mode or in the charge standby mode, for example.
  • the principal response of an integrated overcurrent monitoring or overcurrent shutdown can be tested with a lower test Ström, as the type or installation-related maximum possible charging current.
  • the network and component load is kept low. In addition, this reduces the requirements for the required test facilities or the test load very striking.
  • the development according to claim 17 ensures in an advantageous manner that after factory delivery of a charging connection device, a regular charging operation is only possible or only performed by the integrated control device when at least once the test mode has been activated. This can also improve system security and operational safety. Also advantageous are the measures according to claim 18, since it can be ensured that after a factory delivery of the charging connection device, a regular charging operation is only possible or is only performed by the integrated control device, if previously triggered at least once the error current monitoring successfully was or successfully addressed.
  • the measures according to claim 19 are advantageous. In particular, this can ensure that the provided only for commissioning purposes test mode is clearly perceived as the corresponding special mode. In particular, this can also prevent the skilled operator or the electrician, after the conclusion of the tests, from forgoing the necessary modifications required for activating the test mode, and thus the test mode remains or a regular charging process is thereby prevented.
  • the object of the invention is also achieved by the measures according to claim 20. The technical effects and advantageous effects that can be achieved with it are to be taken from the preceding description parts.
  • FIG. 1 shows a charging system comprising an electric vehicle and a connectable thereto, according to the invention operated charging connection device.
  • FIG. 2 shows the charging connection device according to FIG. 1 in a perspective view of FIG
  • FIG. 3 shows the charging connection device according to FIG. 1 in an exploded view
  • FIG. 4 shows a highly abstracted block diagram of the control device of the charging terminal device.
  • FIGS. 1 to 4 An embodiment of a charging connection device 1 for electric vehicles V is illustrated in FIGS. 1 to 4, which charging connection device 1 can be operated according to the invention or which can perform control and control sequences according to the invention.
  • This charge connection device 1 is provided for charging or regenerating the energy store A of an electrically operable vehicle, in that the charging connection Device 1 is electrically connected to the energy storage A and the charging electronics E of the electric vehicle.
  • the charging connection device 1 is to be understood as a reference source for electrical energy, via which electrical energy in the at least one energy storage A of an electric vehicle V can be transmitted.
  • 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.
  • the charging connection device 1 a charging electronics or to integrate in the charging connection device 1 a charging electronics , which converts the electrical energy fed into the input side into a form which is adequate or adapted for charging the energy store A in the electric vehicle V and provides it.
  • 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, RCCB 5, relay, connection terminal 6, electronic circuit and the like.
  • the electrotechnical components 2 also include electronic components.
  • the electrotechnical components 2 in this case 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 are arranged on the charging connection device 1 or in the electric vehicle V connectable therewith.
  • a control and / or evaluation device is provided - hereinafter referred to as control device 8 - which is at least partially formed on a printed circuit board 7.
  • the control device 8 comprise at least one data communications interface parts 9 - Fig. 3 -, via which a data communication of the control device 8 and the charging connection device 1 with peripheral, electronic or electrical engineering units is possible.
  • the charging connection device 1 has at least one input cut parts 10 for supplying or feeding of electrical energy from a fixed power supply network M.
  • the charging connection device 1 is supplied with the electrical energy required for forwarding to a connected electric vehicle V via this input interface 10.
  • the input interface 10 is designed as a line interface, which is preferably provided for connecting cable cores. In order to be able to transfer the typically required electrical power to or into the charging connection device 1, cable cross-sections of between 4 to 16 mm 2 are usually provided.
  • the input interface 10 thus acts as a connection point for an electrical supply line 11 from the local or domestic power supply network M.
  • the electrical energy is thereby related to a single-phase or preferably multi-phase power supply network M with standardized or household standard mains voltage, so for example in the European area in Altitude of 230 V AC or 400 V AC.
  • a single-phase or preferably multi-phase power supply network M with standardized or household standard mains voltage, so for example in the European area in Altitude of 230 V AC or 400 V AC.
  • the electrical connection of the charging connection device 1 to the local power supply network M via the supply line 11 is to be carried out by an electrician or by a specialist who has the appropriate expertise and knows or complies with the relevant safety regulations.
  • the charging connection device 1 furthermore comprises at least one charging 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 socket 14.
  • connection terminals 6 - FIG. for at least one fixed cable outlet 15 or for the cable ends of a permanently connectable or connected charging cable (not shown).
  • the second interface 12 of the charging connection device 1 comprises at least one socket 14, to which a charging cable C with a corresponding plug PI is connected as needed and on request from the charging device 1 again detachable or uncoupled.
  • the electrical energy provided by the charging connection device 1 or respectively available electrical energy can be transmitted to an electric vehicle V connected thereto.
  • a plug P2 can be provided, which can be coupled with a corresponding socket on the electric vehicle V, if required, in order to provide an electrical line connection between the cable
  • 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 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 at least a portion of the housing rear side 19 defines.
  • 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.
  • At least on the first or front housing part 16 at least one as needed releasable or, if necessary, hinged lid 22, 23 may be provided, with which a partial access or a partial inspection in the interior of the housing, for example, to a residual current circuit breaker 5 or a circuit breaker is possible.
  • a cladding element 24 may be provided, which covers at least subsections of the strength-relevant housing 3.
  • the lid 22 and / or 23 represent an advantageous, optional embodiment to locally limited access to only a portion of the electrical components 2, in particular to the terminals of the input interface 10 and / or on the fault current monitoring device 5 z u, while the other electrical components 2 of the charging device 1 remain largely protected or hidden. But it is also possible to dispense with these covers 22 and / or 23 and by removing or mounting the first housing part 16 to regulate access to the electrical components 2 in the housing 3 for persons, especially for professionals.
  • the charging connection device 1 can furthermore have at least one control-technology output element 25 for signaling operating states of the charging connection device 1 or for displaying states of charge of the energy accumulator 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 have.
  • this at least one output element 25 comprises at least one visually perceptible, optical display means 26 with which a person can be informed of various operating states, such as, for example, charging states, charging times, loading progressions, fault states, selection possibilities, acknowledgment requests or the like.
  • At least one optically or visually detectable output element 25 it is of course also possible to have at least one acoustically perceptible one Output element, such as a buzzer, speakers or the like to provide to expand the interaction or the total possible transmission of information to an operator or other person.
  • a display means 26 with a plurality of LEDs it is of course also possible to provide sufficiently bright 7-segment displays or other displays.
  • a signaling means 27 may also be provided, which is provided for visual and / or acoustic signaling of the presence of a check mode CM and / or the absence of a charge-ready mode IM (idle mode) of the charge connection device 1, such as this is indicated in Fig. 4 and will be explained in detail below.
  • the internal operations and the operation of the charging terminal device 1 are primarily determined by the integrated control device 8.
  • the charging connection device 1 provides electrical energy at the charging interface 12, 13 when the charging mode LM is engaged.
  • electrical energy is released at the charging interface 12, 13 when the connection of a charging-ready electric vehicle V has been detected by the control device 8.
  • This check in relation to the actual connection of a charging electric vehicle V is made, inter alia, by the control device 8, which preferably also communicates with the charging electronics E of a connected electric vehicle V or automatically checks whether an adequate charging cable C is connected.
  • the charging interface 12, 13 is preferably energized or de-energized, which is accomplished by the control device 8 and at least one power switch, in particular the contactor 4. This measure increases the safety of the charging system or the charging connection device 1.
  • the charging connection device 1 can be moved by an operator into a separate test mode CM, in which the electrical energy or the charging voltage can be switched on or switched through to the charging interface 12, 13 even without a connection of an electric vehicle V.
  • the charging terminal device 1 for electric vehicles V is designed such that it has a first operating mode, in particular a Charging mode LM has, in which the mains or charging voltage at the charging interface 12, 13 is only released when the proper connection of a charging electric vehicle V was determined.
  • the charging connection device 1 also has a secured against accidental or unauthorized activation and - especially for test purposes in the commissioning - activated by a trained operator if necessary, second operating mode, in particular the test mode CM, in which the mains or charging voltage the charging interface 12, 13 even when not present connection of an electric vehicle V on the charging interface 12, 13 is free or switched.
  • a trained or knowledgeable operator usually an electrician - in compliance with relevant safety measures, the network or charging voltage at the charging interface 12, 13 unlock - without that an electric vehicle V or a special adapter or a test device would be required, which simulates the connection of an electric vehicle.
  • the operator or specialist can then contact the charging interface 12, 13 with conventional test probes and check the installation for safety, for proper operating states and for the correctness of the connection.
  • a planned installation comprising, for example, the testing of the mains voltage, the presence of all phases of a multi-phase power supply network M, the triggering of an integrated into the charging connection device 1 or one of the charging connection 1 upstream fault current Monitoring device 5, and the like, are checked.
  • the measures according to the invention contribute to a significant simplification and to a much more economical installation verification without thereby violating safety guidelines.
  • the solution according to the invention eliminates the need for increased capital expenditures for additional test devices or corresponding test adapters, which are difficult to calculate for general electricians who only rarely install and commission charging systems of the type described.
  • the solution according to the invention provides a remedy since the specified charging connection device 1 for electric vehicles V, while ensuring in normal operation that the network or charging voltage is only enabled at a properly connected electric vehicle V at the charging interface 12, 13, which, however, also a safe , in the course of commissioning activatable test or test mode CM, which allows the temporary activation of the mains or charging voltage for performing commissioning tests.
  • this test mode CM can be activated as required by actuation or activation of a switching element 28 - FIG. 3 arranged in the interior of the housing 3 of the charging connection device 1.
  • the switching element 28 by opening the housing 3 or by removing at least one housing part 16 or cover 22 is accessible.
  • the switching element 28 can also be expedient to position the switching element 28 in a vicinity of connection terminals for the electrical supply line 11 from the public power supply network M, as was exemplified in FIG. 3.
  • the connections for the electrical supply line 11 and the switching element 28 are accommodated in a so-called network connection compartment or service area for a skilled electrician.
  • this switching element 28 may be connected to a control input of the control device 8.
  • the respective switching position or the corresponding switching state of the switching element 28 can then be evaluated or detected by the control device 8.
  • control technology detection of user-side or user-side instructions is implemented, whereby a number of states or criteria can also be evaluated and taken into account.
  • the charging connection device 1 exhibits a connection region arranged in the interior of the housing 3, which is accessible in the course of the installation, for example for the production of the network-side electrical connection.
  • access to the switching element 28 by an attached cover or by the cover 22 is prevented in later, proper charging operation.
  • the switching element 28 may be defined by any electrical operating or configuration element.
  • the switching element 28 may be embodied in particular in the manner of a switch, a pushbutton or a configurable wire bridge. It is also conceivable to provide a so-called DIP switch. It is essential that by actuation or modification of this switching element 28 of the test mode CM of the charging device 1 is at least temporarily activated.
  • the control device 8 assumes a mode for charging readiness, in particular a charge-ready mode IM, and thereby regardless of the position or the switching state of the switching element 28, the receipt of the test mode CM is prevented. This provides further safety improvements.
  • control device 8 after switching on of electrical energy from the power supply network M to the input interface 10 of the charging connection device 1, the control device 8 assumes a mode of operation for charging readiness, in particular a standby mode IM and the control device 8 only by a deliberate actuation or activation of the switching element 28 initiates the taking of the test mode CM.
  • a monitoring circuit 29 can also be designed which operates independently of the actual, functional control device 8.
  • This monitoring circuit 29 is designed to detect or check the connection of an electric vehicle V.
  • the independently operating or independently evaluating monitoring circuit 29 can nevertheless form a common structural unit with the control device 8 or be understood as a subcomponent of the control device 8, as can be seen from FIGS. 3, 4.
  • the monitoring circuit 28 is designed in such a way that it enables the electrical energy or the charging voltage to be disconnected
  • Charging interface 12, 13 prevents if the connection of an electric vehicle V is not verifiable. Above all, this measure improves the error safety of the control processes.
  • an expedient measure can also be provided that when taking the test mode CM and before the activation of the electrical energy or charging voltage to the charging interface 12, 13 of the control device 8 with respect to at least a partially automated verification routine with respect to at least one electrical parameter or. at least one electrotechnical component 2 is executed.
  • This check srouti- ne or this self-test of the charging connection device 1, for example, the function of a possibly existing locking device 30 - Fig. 3 - the proper presence of electrical voltages on all three phases of the grid connection, the response of integrated current intensity detectors 31-34 or Current measuring devices, the activation of the contactor 4 for enabling the mains or charging voltage to the charging interface 12, 13, or the like.
  • Essential in connection with this check routine is the
  • Control device 8 that the activation of the electrical energy or voltage to the charging interface 12,13 takes place only if this automatically running check routine does not show any inadmissible operating conditions and no faulty operation.
  • a controlled or controlled peelability and attachability of the plug PI of a charging cable C with respect to the socket 14 may be provided.
  • the socket 14 may include an electrically activatable and deactivatable locking device s 30.
  • this controlled activatable and deactivatable lock s device 30 is the manufacture and release of an electrical connector, in particular the insertion and / or removal of a Mating connector, in particular of the electrical connector PI, controlled underbarbar - especially while the test mode CM is active.
  • the lock device s 30 is preferably activated to prevent while plugging and unplugging a plug.
  • the connection and disconnection of the plug socket 14 matching mating connector can be prevented, so that inadmissible operating conditions or critical situations are avoided control technology.
  • the activation of the electrical energy or charging voltage is then prevented or interrupted by the control device 8 or the monitoring circuit 29, if the connection of an electric vehicle V is detected.
  • a fault current monitoring device 5 integrated into the housing 3 of the charging connection device 1 can be formed.
  • This fault current monitoring device 5 can be provided additionally or alternatively to an FI protection switch connected upstream of the charging connection device 1 or on the network side.
  • Such a fault current monitoring device 5 integrated in the housing 3 can be connected to the control device 8 in such a way that, in the event of fault currents or in the event of a residual current cutoff, this circumstance is communicated or signaled to the control device 8 ,
  • the fault current monitoring device 5 which is typically embodied in the form of an electromechanical Fl circuit breaker, serves to switch off the electrical voltage at the charging interface 12, 13 in the case of the detection of impermissibly high fault currents. Furthermore, it is provided in this context that the test mode CM of the
  • Control device 8 is terminated as soon as a switch-off state was detected by the fault current monitoring device 5.
  • the aforementioned signal or state technology sche coupling between the fault current monitoring device 5 and the control device 8 is provided.
  • the control device 8 or the monitoring circuit 29 is designed such that a time duration with respect to the activation of the test mode CM is limited. That is, after activation of the test mode CM due to an operation or modification of the switching element 28, the test mode 10 is automatically terminated after a lapse of a certain time. This time can be set to a maximum of 15 minutes. Preferably, however, a maximum period of 5 minutes is provided in which the test mode 10 may be active until it is automatically reset. Of course, it is also possible for an electrician who can consciously initiate the test mode CM to terminate the test mode CM earlier or prematurely, for example by re-actuating the switching element 28.
  • the charging connection device 1 may comprise a monitoring means 35 for the electrical power output at the charging interface 12, 13 and / or for the output charging current.
  • This monitoring means 35 is provided for switching off the electrical voltage at the charging interface 12, 13 in the event of a detected exceeding of a predetermined, maximum allowable limit of the electrical power output or the output charging current.
  • the maximum permissible limit value when taking the test mode CM can be set to a value which is significantly lower than the limit value when the charging operating mode LM or the ready to charge state IM is adopted.
  • Said monitoring means 35 may comprise at least one of the aforementioned current detectors 31-34 and be based on a software evaluation by the control device 8.
  • the charging connection device 1 has an electronic memory 36 for the permanent storage of status information.
  • This status information is used for permanent identification of at least one activation of the test mode CM of the charging connection device 1. It is essential in connection with the preferably automated storage of this status information that the execution a charging process with respect to an electric vehicle V by the control device 8 is only possible if the previous status information indicates a previous, at least one activation of the test mode CM.
  • the charging connection device 1 can also have an electronic memory 37 for the permanent storage of status information, which status information permanently identifies an at least one triggering of the residual current monitoring device 5.
  • control device 8 or the monitoring circuit 29 can be designed such that carrying out a charging process with respect to an electric vehicle V is only enabled if a previous, at least one triggering of the fault current monitoring device 5 is signaled by the stored status information ,
  • a molded body 38 - Fig. 3 - in the interior of the housing 3 and a molded body 38 - Fig. 3 - be provided, which contributes to increase the load capacity and breaking strength of the housing 3.
  • a shaped body 38 has a plurality of support webs and may be useful especially if at least one of the housing parts 16, 17 is formed from molded plastic.
  • 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 there are also all conceivable variants, which are possible by combinations of individual details of the embodiment shown and described, is included in the scope of protection.
  • FIGS. 1-4 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeanschlussvorrichtung (1) für Elektrofahrzeuge (V). Diese Ladeanschlussvorrichtung (1) weist wenigstens eine Eingangsschnittstelle (10) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz (M) in die Ladeanschlussvorrichtung (1), wenigstens eine Ladeschnittstelle (12) zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Energie an ein Elektrofahrzeug (V), eine Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten umfassend eine elektronische Steuervorrichtung zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und ein die elektrotechnischen Komponenten umschließenden Gehäuse (3) auf. Die Ladeanschlussvorrichtung (1) ist dabei derart ausgeführt, dass in einem Ladebetriebsmodus (LM) elektrische Energie an der Ladeschnittstelle (12) freigeschaltet ist, wenn von der Steuervorrichtung der Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges (V) festgestellt wurde. Darüber hinaus ist die Ladeanschlussvorrichtung (1) von einer Bedienperson in einen Prüfmodus (CM) versetzbar, in welchem die elektrische Energie ohne einem Anschluss eines Elektrofahrzeuges (V) auf die Ladeschnittstelle (12) aufschaltbar oder durchgeschaltet ist.

Description

Ladeanschlussvorrichtung für Elektrof ahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Ladeanschlussvorrichtung für Elektrofahrzeuge, wie sie im An- spruch 1 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 bis zu 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. Verfüg- barkeit 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 ausreichend hoher elektrischer Anschlussleistung zur Verfügung steht, kann es aufgrund der Ge- samtbelastung 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 Klein-fahrzeuge in der Art eines Elektrofahrrades oder um Vergleichbares handelt - sind daher spezielle Ladeanschlussvorrichtungen 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, bei Überlast und fallweise bei unzulässigen Rückspeiseströmen abgeschaltet bzw. entsprechend signalisiert wird.
Solche Ladeanschlussvorrichtungen können darüber hinaus Mittel zur Autorisie-rung 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 übertragenden 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 handelt, welche privat, fallweise aber auch öffentlich zugänglich oder zumindest für eine größe- ren 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 Ladestationen neuerer Art werden bereits als vergleichsweise kompakte Einheiten gefertigt, deren Funktion und Sicherheit vor der Auslieferung geprüft wird. Alle für die Funktion und Sicherheit der Einheit relevanten Komponenten sind in diesem geschlossenen Gehäuse angeordnet und damit vor Beschädigung oder Manipulation geschützt. Üblicherweise sind auch nur die Anschlussklemmen für den Anschluss an das Stromnetz und gegebenenfalls Schnittstellen für eine Anbindung an Kommunikationsnetze über separat abnehmbare Gehäuseteile für den mit der Installation und Inbetriebnahme betrauten Fachmann zugänglich. Dieser ist verantwortlich für die ordnungsgemäße Installation bzw. Montage und den Anschluss an das Stromnetz.
Die Installation wird in der Regel von Elektromonteuren vorgenommen, welche eine allgemeine Befähigung und Berechtigung zur Durchführung von Elektroinstallationen haben. Der Fachmann, der solche Elektroinstallationen durchführt, ist in der Regel gesetzlich dazu ver- pflichtet, eine Anlageninbetriebnahme durchzuführen und diese auch zu protokollieren - beispielsweise in Deutschland nach DIN VDE 0100/0413 oder nach jeweils vergleichbaren länderspezifischen Vorschriften. Dabei ist vom Elektromonteur im Zusammenhang mit den genannten Ladestationen die Funktion, vor allem aber auch der sichere Betrieb zu überprüfen. Die dabei vom Elektromonteur durchzuführenden Prüfungen entsprechen im Wesentlichen jenen, die auch für herkömmliche Haushalts- und Starkstromsteckdosen durchzuführen sind, für welche am Markt standardisierte Installationsprüfer von diversen Anbietern verfügbar und allgemein verbreitet sind. Die entsprechend den derzeit geltenden einschlägigen Sicherheitsnormen ausgestalteten Ladestationen schalten die Netzspannung an die Steckverbindung für den Anschluss eines Elekt- rofahrzeuges jedoch nur dann frei, wenn zuvor die Herstellung der elektrischen und/oder mechanischen Verbindung zu dem Elektrofahrzeug festgestellt wurde, d.h. das Anstecken an ein entsprechendes Gegenstück zur fest installierten Steckverbindung und/oder der Aufbau einer Kommunikations Verbindung zur Ladeelektronik des Fahrzeuges und dessen Ladebereitschaft von der Ladestation geprüft und festgestellt wurde. Die derzeit üblichen Installationsprüfer für Haushalts- und Starkstromsteckdosen können daher für die Inbetriebnahmeprüfung von Ladestationen nach dem aktuellen Stand der Technik nicht verwendet werden.
Die Inbetriebnahme und Prüfung dieser Ladestationen erfordert daher die Verwendung spezieller Prüfeinrichtungen, welche den Anschluss eines Elektrofahrzeuges simulieren und damit die Netzspannung an der Abgabeschnittstelle der Ladestation während des Prüfvorganges freischalten. Eine solche Simulations- und Prüfeinrichtung entsprechend dem Stand der Tech- nik ist in der WO 2011/031801 A2 beschrieben. Die technische Komplexität und der Aufwand für derartige Prüfeinrichtungen sind jedoch relativ hoch, wodurch sie nur eine eingeschränkte Marktakzeptanz besitzen. Hinzu kommt ein erheblicher Kostenfaktor bei der Anschaffung einer solchen speziellen Prüfeinrichtung für Elektromonteure, welche möglicherweise nur wenige Ladestationen pro Jahr installieren und in Betrieb nehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladeanschlussvorrichtung für Elektrofahrzeuge zu schaffen, welche gute Voraussetzungen für eine umfassende Verbreitung am Markt besitzt, insbesondere eine hohe Wirtschaftlichkeit bietet. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Ladeanschlussvorrichtung entsprechend den
Merkmalen in Anspruch 1 gelöst. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass eine geschulte bzw. fachkundige Bedienperson, in der Regel ein Elektromonteur, unter Einhaltung einschlägiger Sicherheitsmaßnahmen die Ladespannung, welche üblicherweise der Netzspannung des Stromversorgungsnetzes entspricht, an der Ladeschnittstelle der Ladeanschlussvorrichtung freischalten kann, ohne dass ein Elektrofahrzeug oder ein spezieller Adapter bzw. ein spezielles Simulations- und Testgerät, welches den Anschluss eines Elektrofahrzeuges simuliert, angeschlossen werden muss. Insbesondere ist es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglicht, dass die Bedienperson nach einer bewusst initiierten Ein- leitung des Prüfmodus an der Ladeanschlussvorrichtung beispielsweise mit herkömmlichen, standardmäßig verfügbaren bzw. üblicherweise vorhandenen Prüfspitzen die Ladeschnittstelle entsprechend kontaktieren und das Vorliegen der ordnungsgemäßen bzw. geforderten Zustände messen bzw. überprüfen kann. Die Anschaffung eines speziell für Ladestationen konzipier- ten Testadapters, welcher den korrekten Anschluss eines Elektrofahrzeuges simuliert und gleichzeitig die an der Ladeschnittstelle bereitzustellende Ladespannung zugänglich macht, oder welcher Testadapter entsprechende integrierte Testschaltungen aufweist, wird dadurch in vorteilhafter Art und Weise erübrigt. Zusätzliche Initialkosten bzw. Investitionen für die Durchführung einschlägiger Inbetriebnahme- bzw. Sicherheits-Tests vermindern sich dadurch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ladeanschlussvorrichtung wesentlich, sodass sich der Personen- bzw. Unternehmenskreis, welcher solche Installationen mitsamt den entsprechenden Inbetriebnahme-Tests durchführen kann, grundsätzlich vergrößert. Insbesondere tragen die erfindungsgemäßen Maßnahmen dazu bei, dass die erfindungsgemäße Ladeanschlussvorrichtung eine möglichst umfassende Verbreitung am Markt erzielen kann, wodurch positive wirtschaftliche Aspekte für den Produzenten, für den Elektroinstallateur und auch für den Anwender der angegebenen Ladeanschlussvorrichtung erzielt werden können.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt auch darin, dass dadurch die Wahrscheinlichkeit bzw. Gefahr von nicht oder nicht ausreichend getestet installierten Lade- anschlussvorrichtungen für Elektrofahrzeuge gesenkt bzw. eliminiert werden kann. Nachdem für eine Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Ladeanschlussvorrichtung keine erhöhten Kosten für spezielle Simulations- bzw. Testgeräte erforderlich sind, ist nämlich das Risiko bzw. die Gefahr, dass solche Installationen ungetestet oder nicht ausreichend getestet in Betrieb gehen, deutlich reduziert bzw. nahezu auszuschließen. Somit wird durch die erfindungs- gemäßen Maßnahmen auch zur Erzielung einer hohen, allgemeinen Betriebs- bzw. Bedienungssicherheit beigetragen. Auch dieser zusätzliche Sicherheitsaspekt kann die Marktverbreitung unterstützen und damit einen wirtschaftlichen Vorteil für die Produzenten, die Elektroinstallateure und auch für die Endanwender bedeuten. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 2, da dadurch eine einfache und effiziente Absicherung des Prüfmodus der Ladeanschlussvorrichtung gegen versehentliche und/oder unbefugte Aktivierung erzielt ist. Von Vorteil ist weiters, dass die hohen Sicherheitsanforderungen an eine gattungsgemäße Ladeanschlussvorrichtung im Zuge eines plan- mäßigen Betriebs und der ordnungsgemäßen Bedienung weiterhin erfüllt bleiben. Insbesondere bleibt gewährleistet, dass an der Ladeschnittstelle der Ladeanschlussvorrichtung im Zuge der Einnahme der Ladebereitschaft, d.h. ohne einem angeschlossenen Elektrofahrzug, keine lebensgefährlichen Spannungen anliegen. Insbesondere wird trotz der erfindungsgemäß im- plementierten Maßnahmen die entsprechende Ladespannung im regulären Betriebsmodus erst dann auf die Ladeschnittstelle freigeschaltet, wenn der ordnungsgemäße Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges detektiert wurde. Das heißt, dass trotz der erfindungsgemäßen Weiterbildung der Ladeanschlussvorrichtung gewährleistet ist, dass der Zugriff auf Teile bzw. Abschnitte, welche lebensgefährliche Spannungen führen, zuverlässig unterbunden ist und eine Freischaltung der Ladespannung, welche üblicherweise der Netzspannung entspricht, nur im kontrollierten und planmäßigen Zusammenspiel mit der Ladeelektronik eines Elektrofahrzeuges stattfindet.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 3 ist in vorteilhafter Art und Weise sichergestellt, dass eine Aktivierung des Prüfmodus nur bei geöffnetem Gehäuse bzw. bei abgenommener Serviceabdeckung ermöglicht ist. Eine versehentliche oder unbefugte Aktivierung des Prüfmodus durch den Endanwender, insbesondere im Zuge des gewöhnlichen, ordnungsgemäßen Gebrauchs, kann dadurch nahezu ausgeschlossen werden. Die mit der Ladeanschlussvorrichtung erzielbare Betriebs- bzw. Bedienungssicherheit kann dadurch weiter gesteigert werden.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 4, da dadurch ein Anschlussfach bzw. Servicebereich für den Inbetriebnahme-Techniker geschaffen ist, in welchem alle für die Installation bzw. Inbetriebnahme erforderlichen Zugriffe örtlich konzentriert sind. Dadurch kann zum einen die Installation vereinfacht bzw. die erforderliche Installationszeit verkürzt werden. Darüber hinaus wird dadurch aber auch vermieden bzw. hintan gehalten, dass die installierende Fachkraft bzw. der Elektromonteur auf Bereiche bzw. Komponenten der Ladeanschlussvorrichtung, beispielsweise auf die elektronische Steuervorrichtung, Zugriff hat, welche relativ empfindlich ist bzw. keine für den Elektromonteur relevanten Komponenten bzw. Einstellelemente besitzt. Insbesondere wird dadurch das Handling und auch die Robust- heit bzw. Funktionszuverlässigkeit der Ladeanschlussvorrichtung verbessert. Aber auch die Fehler- bzw. Störungsanfälligkeit wird durch diese positionsmäßige Zusammenlegung bzw. durch diese benachbarte Anordnung der Anschlussklemmen für die Zuleitung und des Schaltelementes verbessert. Eine spezielle, eigenständige Abdichtung des Schaltelementes gegen Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit wird erübrigt, da das Schaltelement vollständig im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und durch die ohnedies erforderliche und vorhandene Abdichtung des Gehäuses geschützt ist. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 5, da dadurch einer Vielzahl von Zuständen bzw. Kriterien, welche für einen sicheren Betrieb bzw. Ablauf der Ladeanschlussvorrichtung berücksichtigt werden sollten, in praktikabler Art und Weise Rechnung getragen werden kann. Vor allem kann dadurch die Systemsicherheit bzw. die Fehler- oder Betriebssicherheit der Ladeanschlussvorrichtung verbessert werden. Insbesondere kann in Verbindung mit der Steuervorrichtung im Vergleich zu einer direkten Durch- bzw. Aufschaltung der Ladespannung auf die Ladeschnittstelle eine besonders kontrollierte bzw. eine zustandsabhängi- ge Einleitung des Prüfmodus vorgenommen werden. Insbesondere kann dadurch dem benutzerinitiierten Befehl bzw. Wunsch zur Aktivierung des Prüfmodus quasi eine künstliche Steuerungsintelligenz überlagert werden und in diese benutzerseitige Anforderung einfließen. Dadurch kann die Gesamtfunktionalität der Ladeanschlussvorrichtung weiter verbessert werden.
Vorteilhaft sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 6 bzw. 7, da dadurch sichergestellt ist, dass der Prüfmodus nur durch eine aktive Bedienhandlung einleitbar ist und nicht dauerhaft aktiviert ist. Insbesondere kann dadurch auch nach einem Wegfall und der Wiederherstellung der eingangs seitigen Stromversorgung via das Stromversorgungsnetz eine unbeabsichtigte und potentiell sicherheitskritische Fortführung des Prüfmodus ausgeschlossen werden.
Ferner sind die weiterbildenden Maßnahmen gemäß Anspruch 8 von Vorteil, da dadurch die Überwachung des ordnungsgemäßen Anschlusses eines Elektrofahrzeuges im Zuge eines Ladebetriebs und die Ab- bzw. Wegschaltung der Ladespannung beim Nicht- Vorliegen eines ordnungsgemäßen Anschlusses besonders zuverlässig implementiert werden kann. Insbesondere ist dadurch die Sicherheit erhöht bzw. die Funktions- und Personensicherheit unabhängig vom Laufzeitverhalten und von potentiellen Fehlern von Softwarekomponenten der funktio- nalen Steuervorrichtung gewährleistet.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 9. Dadurch ist sichergestellt, dass die Überwachungsschaltung direkt bzw. unmittelbar durch eine bewusst vorgenommene Aktivie- rung des Prüfmodus deaktiviert bzw. inaktiv ist und nicht etwa durch einen Softwarefehler der funktionalen Steuervorrichtung deaktivierbar ist. Dadurch kann eine hohe Systemsicherheit der Ladeanschlussvorrichtung gewährleistet werden. Vorteilhaft sind weiters die Vorkehrungen gemäß Anspruch 10. Damit ist sichergestellt, dass der Prüfmodus bzw. die Testfunktion nicht für die versehentliche oder missbräuchliche Durchführung eines Ladevorganges genutzt werden kann. Sicherheitskritische Zustände oder Schäden können dadurch vermieden bzw. hintan gehalten werden. Aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 11 ist von Vorteil. Dadurch kann im Zuge eines solchen Selbsttests bzw. einer automatisiert ablaufenden Überprüfungsroutine der Ladeanschlussvorrichtung z.B. die Funktion einer eventuell vorhandenen, elektrisch verstellbaren Verriegelung s Vorrichtung für die Anschlussbuchse der Ladeschnittstelle geprüft werden. Alternativ oder in Kombination dazu können die Spannungen an allen Phasen eines mehrphasi- gen Stromnetzanschlusses und/oder das Ansprechen integrierter Stromwandler bzw. Strommesseinrichtungen und/oder die Ansteuerung eines Hauptschützen zum Freischalten der Ladespannung an der Ladeschnittstelle und dgl. automatisiert auf Funktionstüchtigkeit überprüft werden. Dabei wird die Ladespannung an der Ladeschnittstelle erst dann freigeschaltet, wenn die von der Ladeanschlussvorrichtung automatisch überprüfbaren Voraussetzungen für einen ordnungsgemäßen und sicheren Betrieb erfolgreich verifiziert sind. Sodann sind von einer fachkundigen Bedienperson weitere Tests unter Zuhilfenahme üblicher Hilfsmittel, insbesondere Prüfmittel und Messgeräte, durchführbar. Auch dadurch kann die System- bzw. Betriebssicherheit der Ladeanschlussvorrichtung erheblich verbessert bzw. gesteigert werden. Es ist aber auch eine Weiterbildung nach Anspruch 12 von Vorteil. Insbesondere kann dadurch sichergestellt werden, dass bei frei- bzw. durchgeschalteter Netz- bzw. Ladespannung ein An- bzw. Abstecken eines kompatiblen elektrischen Steckers in Bezug auf die Ladeschnittstelle unterbunden ist, wodurch die Gefahr einer Lichtbogenbildung auszuschließen ist. Wesentlich ist dabei, dass durch diese gesteuert aktivier- und deaktivierbare Verriegelung s- Vorrichtung zur Steckerblockierung die elektrischen Kontakte der Ladeschnittstelle auch im gesperrten Zustand, d.h. im aktiven Zustand der Verriegelungsvorrichtung mit üblichen Prüfmitteln zugänglich sind bzw. mit herkömmlichen Prüf spitzen kontaktierbar bleiben und nicht abgedeckt werden. Durch die automatisiert eingeleitete Verriegelung wird dabei lediglich ein An- und Abstecken eines zur Anschluss- bzw. Steckbuchse der Ladeschnittstelle passenden Steckers verhindert, während sich die Ladeanschlussvorrichtung im Prüfmodus befindet.
Zweckmäßig ist auch eine vorteilhafte Ausbildung nach Anspruch 13, da dadurch sicherge- stellt ist, dass während des für eine Erstinbetriebnahme vorgesehenen Prüfmodus kein versehentlicher oder missbräuchlicher Ladevorgang stattfinden kann. Sicherheitskritische Zustände oder Schäden können dadurch vermieden bzw. hintan gehalten werden.
Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 14. Zu bedenken ist dabei, dass eine Auslösung der sicherheitsrelevanten Fehlerstromüberwachung und die Überprüfung der zuverlässigen Abschaltung ein wesentlicher und üblicherweise abschließender Teil einer Überprüfung ist, welche im Zuge der Inbetriebnahme der Ladeanschlussvorrichtung von einer geschulten Bedienperson bzw. Fachkraft durchzuführen ist. Durch die gleichzeitige Beendigung des Prüfmodus nach einer Auslösung der Fehlerstromüberwachung ist sichergestellt, dass nach einem manuellen oder automatischen Rücksetzen der ausgelösten Fehler stromab Schaltung die Netz- bzw. Ladespannung erst wieder durch eine bewusste Aktivierung des Prüfmodus auf die Ladeschnittstelle aufgeschaltet wird. Eine erneute bzw. selbsttätige, potentiell gefährdende Aufschaltung der Netz- bzw. Ladespannung auf die Ladeschnittstelle ist dadurch verhindert.
Durch die vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 15 ist sichergestellt, dass die Netz- bzw. Ladespannung nur innerhalb einer begrenzten Zeitspanne nach einer bewussten Aktivierung des nur zu Test- bzw. Prüfzwecken vorgesehenen Prüfmodus an der Ladeschnittstelle freigeschaltet ist. Diese Zeitspanne ist dabei derart bemessen, dass sie für die Überprüfung der In- stallation üblicherweise ausreichend ist. Durch diese vordefinierte Zeitspanne wird in zuverlässiger und effektiver Art und Weise verhindert, dass bei einem nicht ordnungsgemäß beendeten Inbetriebnahmetest die Netz- bzw. Ladespannung über einen längeren bzw. über einen unbeschränkten Zeitraum an der im Wesentlichen frei bzw. leicht zugänglichen Ladeschnittstelle anliegt. Insbesondere wird durch die angegebenen Maßnahmen sowohl eine potentielle Gefährdung von Personen, als auch ein potentieller Missbrauch, d.h. ein nicht autorisierter Ladevorgang bzw. ein nicht vorgesehener Strombezug, zuverlässig verhindert. Durch die vorteilhaften Maßnahmen gemäß Anspruch 16 wird die maximal abgegebene Leistung bzw. der maximal abgebbare Strom bei Einnahme des Prüfmodus auf einen vergleichsweise kleinen Wert begrenzt, während er im Ladebetriebsmodus bzw. im Ladebereitschafts - modus beispielsweise bis zu 22 kW oder 32 A betragen kann. Somit kann das prinzipielle Ansprechen einer integrierten Überstromüberwachung bzw. Überstromabschaltung mit einem geringeren Prüf ström geprüft werden, als dem typen- bzw. installationsbedingten maximal möglichen Ladestrom. Die Netz- und Komponentenbelastung wird dadurch gering gehalten. Außerdem verringern sich dadurch die Anforderungen an die erforderlichen Testeinrichtungen bzw. an die Testlast sehr markant. Diese Vorteile sind insbesondere dann erzielbar, wenn die Strommessung durch sensorische Strommesseinrichtungen, insbesondere durch Stromwandler, erfolgt und eine Über stromab Schaltung mittels eines in die Ladeanschlussvorrichtung integrierten Hauptschütz steuerungstechnisch vorgenommen wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 17 ist in vorteilhafter Art und Weise sichergestellt, dass nach einer werksseitigen Auslieferung einer Ladeanschlussvorrichtung ein regulärer Ladebetrieb erst dann möglich ist, bzw. von der integrierten Steuervorrichtung erst dann durchgeführt wird, wenn zuvor zumindest einmal der Prüfmodus aktiviert wurde. Auch dadurch kann die Systemsicherheit und die Betriebssicherheit verbessert werden. Von Vorteil sind auch die Maßnahmen nach Anspruch 18, da damit sichergestellt werden kann, dass nach einer werksseitigen Auslieferung der Ladeanschlussvorrichtung ein regulärer Ladebetrieb erst dann möglich ist bzw. von der integrierten Steuervorrichtung erst dann durchgeführt wird, wenn zuvor zumindest einmal die Fehler Stromüberwachung erfolgreich ausgelöst wurde bzw. erfolgreich angesprochen hat.
Schließlich sind auch die Maßnahmen gemäß Anspruch 19 von Vorteil. Insbesondere kann dadurch sichergestellt werden, dass der nur für Zwecke der Inbetriebnahme vorgesehene Prüfmodus als entsprechende Sonderbetriebsart deutlich wahrgenommen wird. Insbesondere kann dadurch auch verhindert werden, dass die fachkundige Bedienperson bzw. der Elektro- monteur nach Abschluss der Tests auf die Rücknahme von zur Aktivierung des Prüfmodus gegebenenfalls erforderlicher Modifikationen vergisst und damit der Prüfmodus bestehen bleibt bzw. ein regulärer Ladevorgang damit unterbunden bleibt. Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 20 gelöst. Die damit erzielbaren technischen Wirkungen und vorteilhaften Effekte sind den vorhergehenden 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;
Fig. 4 ein stark abstrahiertes Blockschaltbild von der Steuervorrichtung der Ladean- schlu s s Vorrichtung .
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen 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 4 ist eine Ausführungsform einer Ladeanschlussvorrichtung 1 für Elektro- fahrzeuge 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, über welche elektrische Energie in den wenigstens einen Energie Speicher A eines Elektrofahrzeuges V übertragen werden kann. Die Ladeanschluss- Vorrichtung 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 Elekt- rofahrzeug 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 bzw. Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5, Relais, Anschlussklemme 6, elektronischer Schaltkreis und dergleichen umfassen. Zu den elektrotechnischen 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 vorgesehen - im nachfolgenden kurz Steuervorrichtung 8 genannt - welche zumindest teilweise auf einer Leiterplatte 7 ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann die Steuervorrichtung 8 wenigstens eine datentechnische Kommunikations schnittsteile 9 - Fig. 3 - umfassen, über welche eine datentechnische Kommunikation der Steuervorrichtung 8 bzw. der Ladeanschlussvorrichtung 1 mit peripheren, elektronischen bzw. elektrotechnischen Einheiten ermöglicht ist. Alternativ oder zusätzlich zu einer drahtgebundenen Kommunikations schnittsteile 9 ist es selbstverständlich auch möglich, auf Funktechnologie basierende Kommunikationsschnittstellen vorzusehen. Die Ladeanschlussvorrichtung 1 weist wenigstens eine Eingangs schnittsteile 10 zur Zuführung bzw. Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz M auf. Insbesondere wird der Ladeanschlussvorrichtung 1 via diese Eingangs Schnittstelle 10 die zur Weiterleitung an ein angeschlossenes Elektrofahrzeug V benötigte, elektrische Energie zugeführt. Die Eingangsschnittstelle 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 Eingangs Schnittstelle 10 fungiert somit als Anschlussstelle für eine elektrische Zuleitung 11 aus dem örtlich vorhandenen bzw. häuslichen Stromversorgungsnetz M. Die elektrische Energie wird dabei von einem einphasigen oder bevorzugt mehrphasigen Stromversorgungsnetz M 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 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 11 zu versehen. Der elektrische Anschluss der Ladeanschlussvorrichtung 1 an das örtliche Stromversorgungsnetz M via die Zuleitung 11 ist dabei von einem Elektromonteur bzw. von einer Fachkraft vorzunehmen, welche über das entsprechende Fachwissen verfügt und die einschlägigen Sicherheitsbestimmungen kennt bzw. einhält. Die Ladeanschlussvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus wenigstens eine Ladeschnittstelle 12, 13 zur gesteuerten bzw. kontrollierten Abgabe von elektrischer Energie an ein daran angeschlossenes Elektrofahrzeug V. Diese zweite Schnittstelle 12, 13 umfasst dabei wenigstens eine Steckbuchse 14. Zudem können Anschlussklemmen 6 - Fig. 3 - für wenigstens einen fixen Kabelabgang 15 bzw. für die Kabelenden eines fix anschließbaren bzw. angeschlosse- nen Ladekabels (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die zweite Schnittstelle 12 der Ladeanschlussvorrichtung 1 wenigstens eine Steckbuchse 14, an welche ein 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 Ladeanschlussvorrichtung 1 bereitgestellte bzw. jeweils verfügbare elektrische Energie an ein damit verbundenes Elektrofahrzeug V übertragen werden. Am zweiten Ende des Ladekabels C kann ein Stecker P2 vorgesehen sein, welcher mit einer korrespondierenden Steckbuchse am Elektrofahr- zeug V bedarfsweise kuppelbar ist, um eine elektrische Leitungsverbindung zwischen der
Ladeanschlussvorrichtung 1 und der Ladeelektronik E bzw. dem Energiespeicher A im Elektrofahrzeug 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 Ladeelekt- ronik 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 ein optional vorgesehener 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 Gehäuse 3 un- terbringen 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 Teilab- schnitt 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.
Weiters kann ein Verkleidungselement 24 vorgesehen sein, welches zumindest Teilabschnitte des festigkeitsrelevanten Gehäuses 3 überdeckt. Durch einfaches Abnehmen des relativ filigran ausgebildeten Verkleidungselementes 24 - Fig. 1 - vom festigkeitsrelevanten Grundgehäuse umfassend den ersten und den weiteren Gehäuseteil 16, 17 besteht dann uneingeschränkter Zugriff auf ein bevorzugt werkzeuglos verstellbares Klappen- bzw. Deckelelement 23 für die Betätigung oder Rückstellung einer Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 in Form eines FI-Schutzschalters bzw. Zugriff auf einen durch Schrauben befestigten Deckel 22 zum örtlich begrenzten Zugriff auf ein Netzanschlussfach im Gehäuse 3 bzw. auf die Eingangsschnittstelle 10 mit den Anschlussklemmen für die elektrische Zuleitung 11 aus dem örtlichen Stromversorgungsnetz M. Die Deckel 22 und/oder 23 stellen dabei eine vorteilhafte, optionale Ausführung dar, um örtlich begrenzten Zugriff auf nur einen Teil der elektrotechnischen Kompo- nenten 2, insbesondere auf die Anschlussklemmen der Eingangsschnittstelle 10 und/oder auf die Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 zu erhalten, während die sonstigen elektrotechnischen Komponenten 2 der Ladeanschlussvorrichtung 1 weitgehend geschützt bzw. verdeckt bleiben. Es ist aber auch möglich, auf diese Deckel 22 und/oder 23 zu verzichten und durch Abnehmen bzw. Montieren des ersten Gehäuseteils 16 den Zugriff auf die elektrotechnischen Komponenten 2 im Gehäuse 3 für Personen, insbesondere für Fachkräfte zu regulieren.
Die Ladeanschlussvorrichtung 1 kann weiters wenigstens ein steuerungstechnisches Ausgabeelement 25 zur Signalisierung von Betriebszuständen der Ladeanschlussvorrichtung 1 bzw. zur Anzeige von Ladezuständen des Energiespeichers A im Elektrofahrzeug V bzw. zur Visu- alisierung von betriebsrelevanten Daten der Ladeanschlussvorrichtung 1 gegenüber einem Benutzer, insbesondere gegenüber einer Wartungs- bzw. Bedienperson aufweisen. Dieses wenigstens eine Ausgabeelement 25 umfasst hierfür wenigstens ein visuell wahrnehmbares, optisches Anzeigemittel 26, mit welchem einer Person diverse Betriebszustände, wie zum Beispiele Ladezustände, Ladezeiten, Ladefortschritte, Störungszustände, Auswahlmöglichkei- ten, Quittierungsaufforderungen oder dergleichen mitgeteilt werden können.
Zusätzlich zur Ausbildung von wenigstens einem optischen bzw. visuell erfassbaren Ausgabeelement 25 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 Anzeigemittel 26 mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden ist es selbstverständlich auch möglich, ausreichend lichtstarke 7-Segmentanzeigen oder sonstige Displays vorzusehen.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann auch ein Signalisierungsmittel 27 ausgebildet sein, welches zur optischen und/oder akustischen Signalisierung des Vorliegens eines Prüfmodus CM (check mode) und/oder des Nicht- Vorliegens eines Ladebereitschaftsmodus IM (idle mode) der Ladeanschlussvorrichtung 1 vorgesehen ist, wie dies in Fig. 4 angedeutet und im Nachfolgenden im Detail erläutert wird.
Die internen Abläufe und die Betriebsweise der Ladeanschlussvorrichtung 1 werden primär durch die integrierte Steuervorrichtung 8 bestimmt bzw. mitbestimmt. Unter anderem ist da- bei vorgesehen, dass die Ladeanschlussvorrichtung 1 bei Einnahme des Ladebetriebsmodus LM elektrische Energie an der Ladeschnittstelle 12, 13 bereitstellt. Insbesondere wird im Ladebetriebsmodus LM elektrische Energie an der Ladeschnittstelle 12, 13 freigeschaltet, wenn von der Steuervorrichtung 8 der Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges V festgestellt wurde. Diese Überprüfung in Bezug auf den tatsächlichen Anschluss eines ladebereiten Elekt- rofahrzeuges V wird unter anderem von der Steuervorrichtung 8 vorgenommen, welche hierzu bevorzugt auch mit der Ladeelektronik E eines angeschlossenen Elektrofahrzeuges V kommuniziert bzw. automatisiert überprüft, ob ein adäquates Ladekabel C angeschlossen ist. In jenen Fällen bzw. zu jenen Zeitpunkten, bei welchen kein Elektrofahrzeug V angeschlossen ist, ist die Ladeschnittstelle 12, 13 bevorzugt energie- bzw. spannungslos geschaltet, was durch die Steuervorrichtung 8 und wenigstens einen Leistungs Schalter, insbesondere den Schütz 4, bewerkstelligt wird. Diese Maßnahme erhöht die Sicherheit des Aufladesystems bzw. der Ladeanschlussvorrichtung 1.
Wesentlich ist, dass die Ladeanschlussvorrichtung 1 von einer Bedienperson in einen geson- derten Prüfmodus CM versetzbar ist, in welchem die elektrische Energie bzw. die Ladespannung auch ohne einem Anschluss eines Elektrofahrzeuges V auf die Ladeschnittstelle 12, 13 aufschaltbar ist bzw. durchgeschaltet wird. Demnach ist die Ladeanschlussvorrichtung 1 für Elektrofahrzeuge V derart konzipiert, dass sie einen ersten Betriebsmodus, insbesondere einen Ladebetriebsmodus LM aufweist, in welchem die Netz- bzw. Ladespannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 erst dann freigeschaltet wird, wenn der ordnungsgemäße Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges V festgestellt wurde. Die erfindungsgemäße Ladeanschlussvorrichtung 1 weist darüber hinaus einen gegen versehentliche oder unbefugte Aktivierung abgesicherten und - insbesondere zu Testzwecken im Zuge der Inbetriebnahme - von einer geschulten Bedienperson bei Bedarf aktivierbaren, zweiten Betriebsmodus, insbesondere den Prüfmodus CM auf, in welchem die Netz- bzw. Ladespannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 auch bei nicht vorliegendem Anschluss eines Elektrofahrzeuges V auf die Ladeschnittstelle 12, 13 frei- bzw. durchschaltbar ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine geschulte bzw. fachkundige Bedienperson - in der Regel ein Elektromonteur - unter Einhaltung einschlägiger Sicherheitsmaßnahmen die Netz- bzw. Ladespannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 freischalten - und zwar ohne, dass ein Elektrofahrzeug V oder ein spezieller Adapter bzw. ein Testgerät erforderlich wäre, welches den Anschluss eines Elektrofahrzeuges simuliert. Die Bedienperson bzw. Fachkraft kann dann mit herkömmlichen Prüfspitzen die Ladeschnittstelle 12, 13 kontaktieren und die Installation auf Sicherheit, auf ordnungsgemäße Betriebszu stände und auf Korrektheit des Anschlusses überprüfen. Insbesondere kann dadurch ohne spezielle Prüf- bzw. Testgeräte das Vorliegen einer plangemäßen Installation, umfassend beispielsweise die Prüfung der Netzspannung, das Vorliegen sämtlicher Phasen eines mehrphasigen Stromversorgungsnetzes M, die Auslösung einer in die Ladeanschlussvorrichtung 1 integrier- ten oder einer der Ladeanschluss 1 vorgeschalteten Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5, und dergleichen, überprüft werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen tragen dabei zu einer wesentlichen Vereinfachung und zu einer deutlich wirtschaftlicheren Installationsüberprüfung bei, ohne dadurch Sicherheitsrichtlinien zu verletzen. Insbesondere entfällt durch die erfindungsgemäße Lösung ein erhöhter Investitionsaufwand für zusätzliche Testeinrichtungen bzw. in entsprechende Testadapter, welche sich für allgemeine Elektromonteure, die nur vergleichsweise selten Aufladesysteme der beschriebenen Art installieren und in Betrieb nehmen, nur schwer rechnen. Daraus resultierte in der Vergangenheit eine gewisse Gefahr, dass solche Installationen ungetestet oder nicht ausreichend getestet in Betrieb gehen, nachdem für eine ordnungsgemäße Inbetriebnahme erhöhte Kosten angefallen sind. Die erfindungsgemäße Lösung schafft hier Abhilfe, da die angegebene Ladeanschlussvorrichtung 1 für Elektrofahrzeuge V, die im Normalbetrieb zwar sicherstellt, dass die Netz- bzw. Ladespannung nur bei einem ordnungsgemäß angeschlossenen Elektrofahrzeug V an der Ladeschnittstelle 12, 13 freigeschaltet wird, welche jedoch auch einen sicheren, im Zuge der Inbetriebnahme aktivierbaren Test- bzw. Prüfmodus CM aufweist, der die vorübergehende Freischaltung der Netz- bzw. Ladespannung zur Durchführung von Inbetriebnahmetests ermöglicht.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass dieser Prüfmodus CM durch Betätigung oder Aktivierung eines im Inneren des Gehäuses 3 der Ladeanschlussvorrichtung 1 angeordneten Schaltelementes 28 - Fig. 3 - bei Bedarf aktivierbar ist. Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme kann dabei vorgesehen sein, dass das Schaltelement 28 durch Öffnen des Gehäuses 3 oder durch Abnahme von wenigstens einem Gehäuseteil 16 oder Deckel 22 zugreifbar ist.
Zweckmäßig kann es dabei auch sein, das Schaltelement 28 in einem Nahbereich zu An- schlussklemmen für die elektrische Zuleitung 11 aus dem öffentlichen Stromversorgungsnetz M zu positionieren, wie dies in Fig. 3 beispielhaft veranschaulicht wurde. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Anschlüsse für die elektrische Zuleitung 11 und das Schaltelement 28 in einem sogenannten Netzanschlussfach bzw. Servicebereich für eine Elektrofachkraft untergebracht sind.
Entsprechend einer vorteilhaften Maßnahme kann dieses Schaltelement 28 mit einem Steuereingang der Steuervorrichtung 8 verbunden sein. Die jeweilige Schaltstellung bzw. der ent- sprechende Schaltzustand des Schaltelementes 28 kann dann von der Steuervorrichtung 8 ausgewertet bzw. detektiert werden. Dadurch ist eine steuerungstechnische Erfassung von bediener- bzw. benutzerseitigen Instruktionen umgesetzt, wobei auch eine Reihe von Zuständen bzw. Kriterien evaluiert und berücksichtigt werden können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ladeanschlussvorrichtung 1 einen im Inneren des Gehäuses 3 angeordneten An- Schlussbereich vorweist, welche im Zuge der Installation - beispielsweise für die Herstellung des netzseitigen elektrischen Anschlusses zugänglich ist. Hingegen ist im späteren, ordnungsgemäßen Ladebetrieb der Zugriff auf das Schaltelement 28 durch eine angebrachte Abdeckung bzw. durch den Deckel 22 unterbunden. Das Schaltelement 28 kann durch ein beliebiges, elektrotechnisches Bedien- bzw. Konfigurationselement definiert sein. Das Schaltelement 28 kann insbesondere in Art eines Schalters, eines Tasters oder einer konfigurierbaren Drahtbrücke ausgeführt sein. Ebenso ist es denkbar, einen sogenannten DIP-Switch vorzusehen. Wesentlich ist, dass durch Betätigung oder Modifizierung dieses Schaltelementes 28 der Prüfmodus CM der Ladeanschlussvorrichtung 1 zumindest vorübergehend aktivierbar ist.
Entsprechend einer weiterbildenden Maßnahme kann vorgesehen sein, dass nach dem Auf- schalten von elektrischer Energie auf die Eingangsschnittstelle 10 der Ladeanschlussvorrichtung 1 - welche elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz M stammt - die Steuervorrichtung 8 einen Betriebsmodus für Ladebereitschaft, insbesondere einen Ladebereitschaftsmodus IM, einnimmt und dabei unabhängig von der Stellung oder vom Schaltzustand des Schaltelementes 28 die Einnahme des Prüfmodus CM unterbunden ist. Dies erbringt weitere sicherheitstechnische Verbesserungen.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass nach dem Aufschalten von elektrischer Energie aus dem Stromversorgungsnetz M auf die Eingangsschnittstelle 10 der Ladeanschlussvorrichtung 1, die Steuervorrichtung 8 einen Betriebsmodus für Ladebereitschaft, insbesondere einen Bereit- schaftsmodus IM einnimmt und die Steuervorrichtung 8 erst durch eine bewusste Betätigung oder Aktivierung des Schaltelementes 28 die Einnahme des Prüfmodus CM initiiert.
Gemäß einer zweckmäßigen Maßnahme kann auch eine Überwachungsschaltung 29 ausgebildet sein, welche unabhängig von der eigentlichen, funktionalen Steuervorrichtung 8 arbeitet. Diese Überwachungsschaltung 29 ist dabei zur Ermittlung bzw. Überprüfung des Anschlusses eines Elektrofahrzeuges V ausgebildet. Die eigenständig arbeitende bzw. unabhängig auswertende Überwachungs Schaltung 29 kann dennoch eine gemeinsame Baueinheit mit der Steuervorrichtung 8 ausbilden bzw. als Teilkomponente der Steuervorrichtung 8 verstanden werden, wie dies aus den Fig. 3, 4 ersichtlich ist. Die Überwachungsschaltung 28 ist dabei derart kon- zipiert, dass sie eine Freischaltung der elektrischen Energie bzw. der Ladespannung auf die
Ladeschnittstelle 12, 13 unterbindet, falls der Anschluss eines Elektrofahrzeuges V nicht verifizierbar ist. Diese Maßnahme verbessert vor allem die Fehlersicherheit der Steuerungsabläufe. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass für die Aktivierung des Prüf- modus CM die Modifizierung des Schaltelementes 28 oder einer entsprechenden Drahtbrücke erforderlich ist, wobei die unabhängig arbeitende Überwachungsschaltung 29 durch diese Modifikation bzw. Betätigung unmittelbar deaktiviert oder überbrückt wird. Zudem kann vorgesehen sein, dass durch die Modifizierung bzw. Betätigung des Schaltelementes 28 bzw. einer dementsprechenden Drahtbrücke zur Einleitung des Prüfmodus CM die Ausführung eines regulären Ladevorganges von der funktionalen Steuervorrichtung 8 unterbunden wird. Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme kann auch vorgesehen sein, dass bei Einnahme des Prüfmodus CM und noch vor der Freischaltung der elektrischen Energie bzw. Ladespannung auf die Ladeschnittstelle 12, 13 von der Steuervorrichtung 8 eine zumindest teilweise automatisierte Überprüfungsroutine bzgl. zumindest einem elektrischen Parameter oder bzgl. zumindest einer elektrotechnischen Komponente 2 ausgeführt wird. Diese Überprüfung srouti- ne bzw. dieser Selbsttest der Ladeanschlussvorrichtung 1 kann z.B. die Funktion einer evtl. vorhandenen Verriegelungsvorrichtung 30 - Fig. 3 - das ordnungsgemäße Vorliegen von elektrischen Spannungen an allen drei Phasen des Netzanschlusses, das Ansprechen integrierter Stromstärkendetektoren 31-34 bzw. entsprechender Strommesseinrichtungen, die Ansteue- rung des Schütz 4 zum Freischalten der Netz- bzw. Ladespannung an der Ladeschnittstelle 12, 13, oder dgl. umfassen. Wesentlich ist in Verbindung mit dieser Überprüfungsroutine der
Steuervorrichtung 8, dass die Freischaltung der elektrischen Energie bzw. Spannung auf die Ladeschnittstelle 12,13 nur dann erfolgt, wenn diese automatisch ablaufende Überprüfungsroutine keine unzulässigen Betriebsbedingungen und keine fehlerhafte Funktionsweise aufzeigt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausbildung der Ladeanschlussvorrichtung 1 kann eine gesteuerte bzw. kontrollierte Abziehbarkeit und Ansteckbarkeit des Steckers PI eines Ladekabels C gegenüber der Steckbuchse 14 vorgesehen sein. Insbesondere dann, wenn die Ladeschnittstelle 12 durch eine Steckbuchse 14 für die temporäre Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Elektrofahrzeug V gebildet ist, kann die Steckbuchse 14 eine elektrisch aktivier- und deaktivierbare Verriegelung s Vorrichtung 30 umfassen. Durch diese gesteuert aktivier- und deaktivierbare Verriegelung s Vorrichtung 30 ist das Herstellen und Aufheben einer elektrischen Steckverbindung, insbesondere das Einführen und/oder Abziehen eines Gegensteckers, insbesondere des elektrischen Steckers PI, kontrolliert unterbindbar - vor allem während der Prüfmodus CM aktiv ist. D.h., dass bei Einnahme des Prüfmodus CM die Verriegelung s Vorrichtung 30 bevorzugt aktiviert ist, um währenddessen ein An- und Abstecken eines Steckers zu verhindern. Insbesondere kann durch diese gesteuerte Verriegelung das An- und Abstecken des zur Steckbuchse 14 passenden Gegensteckers verhindert werden, sodass unzulässige Betriebszustände bzw. kritische Situationen steuerungstechnisch vermieden werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Maßnahme kann auch vorgesehen sein, dass von der Steuervor- richtung 8 bzw. der Überwachungsschaltung 29 bei Einnahme des Prüfmodus CM vor und/oder nach dem Freischalten der elektrischen Energie bzw. Ladespannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 ein allfälliger Anschluss eines Elektrofahrzeuges V überprüft wird. In diesem Zusammenhang wird dann von der Steuervorrichtung 8 bzw. der Überwachungsschaltung 29 die Freischaltung der elektrischen Energie bzw. Ladespannung unterbunden bzw. unter- brachen, falls der Anschluss eines Elektrofahrzeuges V festgestellt wird.
Entsprechend einer zweckmäßigen, weiterführenden Maßnahme kann eine in das Gehäuse 3 der Ladeanschlussvorrichtung 1 integrierte Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 ausgebildet sein. Diese Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 kann dabei zusätzlich oder alter- nativ zu einem der Ladeanschlussvorrichtung 1 vorgeschalteten bzw. netzseitigen FI- Schutz Schalter vorgesehen sein. Eine solche in das Gehäuse 3 integrierte Fehlerstrom- Überwachungsvorrichtung 5 kann dabei mit der Steuervorrichtung 8 signaltechnisch, insbesondere auswertungstechnisch, derart verbunden sein, dass im Falle von auftretenden Fehlerströmen bzw. im Falle einer Fehlerstromabschaltung dieser Umstand der Steuerungsvorrich- tung 8 mitgeteilt bzw. signalisiert wird. Hierzu kann im einfachsten Fall ein sogenannter
Hilfskontakt der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 genutzt werden. Jedenfalls dient die Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5, welche typischerweise in Form eines elektro- mechanischen Fl-Schutzschalters ausgeführt ist, zur Abschaltung der elektrischen Spannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 im Falle der Detektierung von unzulässig hohen Fehlerströ- men. Weiters ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Prüfmodus CM von der
Steuervorrichtung 8 beendet wird, sobald von der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 ein Abschaltzustand detektiert wurde. Hierfür ist die genannte signal- bzw. zustandstechni- sche Koppelung zwischen der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 und der Steuervorrichtung 8 vorgesehen.
Außerdem kann entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung 8 bzw. die Überwachungs Schaltung 29 derart konzipiert ist, dass eine Zeitdauer bzgl. der Aktivierung des Prüfmodus CM begrenzt ist. D.h., dass nach Aktivierung des Prüfmodus CM infolge einer Betätigung oder Modifizierung des Schaltelementes 28 der Prüfmodus 10 nach Ablauf einer gewissen Zeit automatisch beendet wird. Diese Zeitdauer kann auf einen Wert von maximal 15 Minuten festgelegt sein. Vorzugsweise ist jedoch eine Zeitdauer von maximal 5 Minuten vorgesehen, in welcher der Prüfmodus 10 aktiv sein kann, bis er automatisch zurückgesetzt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass ein Elektromonteur, welcher den Prüfmodus CM bewusst einleiten kann, den Prüfmodus CM früher bzw. vorzeitig aktiv beenden kann, beispielsweise durch erneutes Betätigen des Schaltelementes 28.
Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn die Ladeanschlussvorrichtung 1 ein Überwachungsmittel 35 für die an der Ladeschnittstelle 12, 13 abgegebene elektrische Leistung und/oder für den abgegebenen Ladestrom umfasst. Dieses Überwachungsmittel 35 ist dabei zur Abschaltung der elektrischen Spannung an der Ladeschnittstelle 12, 13 für den Fall einer festgestellten Überschreitung eines vorgegebenen, maximal zulässigen Grenzwertes der abgegebenen elektrischen Leistung beziehungsweise des abgegebenen Ladestroms vorgesehen. Entsprechend einer zweckmäßigen Maßnahme kann dabei der maximal zulässige Grenzwert bei Einnahme des Prüfmodus CM auf einen Wert festgesetzt sein, der deutlich niedriger ist als der Grenzwert bei Einnahme des Ladebetriebsmodus LM oder der Ladebereitschaft IM. Das genannte Überwachungsmittel 35 kann dabei zumindest einen der zuvor genannten Stromdetektoren 31-34 umfassen und auf einer softwaretechnischen Auswertung durch die Steuervorrichtung 8 basieren.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Ladeanschlussvorrichtung 1 einen elektronischen Speicher 36 zur dauerhaften Speicherung einer Statusinformation aufweist. Diese Statusinformation dient zur dauerhaften Kennzeichnung einer zumindest einmaligen Aktivierung des Prüfmodus CM der Ladeanschlussvorrichtung 1. Wesentlich ist im Zusammenhang mit der vorzugsweise automatisierten Speicherung dieser Statusinformation, dass die Durchführung eines Ladevorganges gegenüber einem Elektrofahrzeug V durch die Steuervorrichtung 8 erst dann ermöglicht ist, wenn durch die gespeicherte Statusinformation eine vorangegangene, zumindest einmalige Aktivierung des Prüfmodus CM signalisiert ist. Die Ladeanschlussvorrichtung 1 kann entsprechend einer zweckmäßigen Ausgestaltung auch einen elektronischen Speicher 37 zur dauerhaften Speicherung einer Statusinformation aufweisen, welche Statusinformation eine zumindest einmalige Auslösung der Fehlerstrom- Überwachungsvorrichtung 5 dauerhaft kennzeichnet. In Zusammenhang damit, kann die Steuervorrichtung 8 bzw. die Überwachungs Schaltung 29 derart konzipiert sein, dass die Durchführung eines Ladevorganges gegenüber einem Elektrofahrzeug V erst dann ermöglicht ist, wenn durch die gespeicherte Statusinformation eine vorangegangene, zumindest einmalige Auslösung der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung 5 signalisiert ist.
Entsprechend der beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform kann im Innenraum des Gehäuses 3 auch ein Formkörper 38 - Fig. 3 - vorgesehen sein, der zur Erhöhung der Belastbarkeit bzw. Bruchfestigkeit des Gehäuses 3 beiträgt. Ein solcher Formkörper 38 weist eine Mehrzahl von Stützstegen auf und kann vor allem dann zweckmäßig sein, wenn zumindest eines der Gehäuseteile 16, 17 aus formgespritztem Kunststoff gebildet ist. Für den Fachmann ist dabei klar erkennbar, dass die vorhergehend beschriebenen Maßnahmen und Abläufe durch die im Gehäuse 3 der Ladeanschlussvorrichtung 1 integrierte Steuervorrichtung 8 bzw. durch die elektronische Überwachungsschaltung 29 implementiert sind, insbesondere auf Basis von mit Software programmierten Abläufen umgesetzt werden können
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 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be- Schreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1-4 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 Speicher
elektrotechn. Komponenten 37 Speicher
Gehäuse 38 Formkörper
Schütz
Fehlerstrom- A Energiespeicher
Überwachungsvorrichtung C Ladekabel
E Ladeelektronik
Anschlussklemme PI Stecker
Leiterplatte P2 Stecker
Steuervorrichtung
Kommunikationsschnittstelle V Elektrofahrzeug
Eingangsschnittstelle M Stromversorgungsnetz
CM Prüf modus (check mode)
Zuleitung IM Ladebereitschaftsmodus (idle
Ladeschnittstelle mode)
Ladeschnittstelle LM Ladebetriebsmodus (loading mo-
Steckbuchse de)
Kabelabgang erstes Gehäuseteil
weiteres Gehäuseteil
Gehäusevorderseite
Gehäuserückseite
Abdichtungselement
Abdichtungselement
Deckel
Deckel
Verkleidung selement
Ausgabeelement
Anzeigemittel
Signalisierungsmittel
Schaltelement
Überwachungsschaltung
Verriegelungsvorrichtung
Stromstärkendetektor
Stromstärkendetektor
Stromstärkendetektor
Stromstärkendetektor
Überwachungsmittel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ladeanschlussvorrichtung (1) für Elektrofahrzeuge (V), mit wenigstens einer Eingangsschnittstelle (10) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz (M) in die Ladeanschlussvorrichtung (1), mit wenigstens einer Ladeschnittstelle (12, 13) zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Energie an ein Elektrofahrzeug (V), mit einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten (2) umfassend eine elektronische Steuervorrichtung (8) zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und mit einem die elektrotechnischen Kom- ponenten (2) umschließenden Gehäuse (3), wobei in einem Ladebetriebsmodus (LM) elektrische Energie an der Ladeschnittstelle (12, 13) freigeschaltet ist, wenn von der Steuervorrichtung (8) der Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges (V) festgestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanschlussvorrichtung (1) von einer Bedienperson in einen Prüfmodus (CM) versetzbar ist, in welchem die elektrische Energie ohne einem Anschluss eines Elektrofahrzeuges (V) auf die Ladeschnittstelle (12, 13) aufschaltbar oder durchgeschaltet ist.
2. Ladeanschlussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfmodus (CM) durch Betätigung oder Aktivierung eines im Inneren des Gehäuses (3) der Ladeanschlussvorrichtung (1) angeordneten Schaltelementes (28) aktivierbar ist.
3. Ladeanschlussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (28) durch Öffnen des Gehäuses (3) oder durch Abnahme von wenigstens einem Gehäuseteil (16) oder Deckel (22) zugreifbar ist.
4. Ladeanschlussvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (28) in einem Nahbereich zu Anschlussklemmen für eine elektrische Zuleitung (11) aus dem örtlichen Stromversorgungsnetz (M) positioniert ist.
5. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (28) mit einem Steuereingang der Steuervorrichtung (8) verbunden ist.
6. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschalten von elektrischer Energie aus dem Stromversorgungsnetz (M) auf die Eingangsschnittstelle (10) der Ladeanschlussvorrichtung (1), die Steuervorrichtung (8) einen Betriebsmodus für Ladebereitschaft (IM) einnimmt und unabhängig von der Stellung oder vom Schaltzustand des Schaltelementes (28) die Einnahme des Prüfmodus (CM) unterbunden ist.
7. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschalten von elektrischer Energie aus dem Stromversorgungsnetz (M) auf die Eingangsschnittstelle (10) der Ladeanschlussvorrichtung (1), die Steuervorrichtung (8) einen Betriebsmodus für Ladebereitschaft (IM) einnimmt und durch Betätigung oder Aktivierung des Schaltelementes (28) die Steuervorrichtung (8) die Einnahme des Prüfmodus (CM) initiiert.
8. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungs Schaltung (29) ausgebildet ist, welche unabhängig von der Steuervorrichtung (8) arbeitet und zumindest zur Ermittlung oder Überprüfung des Anschlusses eines Elektrofahrzeuges (V) ausgebildet ist, und dass die Überwachungsschaltung (29) eine Freischaltung der elektrischen Energie auf die Ladeschnittstelle (12, 13) unter- bindet, falls der Anschluss eines Elektrofahrzeuges (V) nicht verifizierbar ist.
9. Ladeanschlussvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschaltung (29) durch Betätigung oder Aktivierung des Schaltelementes (28) unmittelbar deaktiviert oder überbrückt ist.
10. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aktivierung oder Betätigung des Schaltelementes (28) die Ausführung eines Ladevorganges von der Steuervorrichtung (8) unterbunden wird.
11. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einnahme des Prüfmodus (CM) und noch vor der Freischaltung der elektrischen Energie auf die Ladeschnittstelle (12, 13) von der Steuervorrichtung (8) eine Überprüfungsroutine bezüglich zumindest einem elektrischen Parameter oder bezüglich zu- mindest einer elektrotechnischen Komponente (2) ausgeführt wird, und dass die Freischaltung der elektrischen Energie auf die Ladeschnittstelle (12, 13) nur dann erfolgt, wenn die Überprüfung keine unzulässigen Betriebsbedingungen und keine fehlerhafte Funktionsweise aufzeigt.
12. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschnittstelle (12) durch eine Steckbuchse (14) für die temporäre Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Elektrofahrzeug (V) gebildet ist, welche Steckbuchse (14) eine elektrisch aktivier- und deaktivierbare Verriegelungsvorrichtung (30) umfasst, durch welche das Herstellen und Aufheben einer elektrischen Steckverbindung, insbesondere das Einführen oder Abziehen eines elektrischen Steckers (PI), gesteuert unterbindbar ist, und dass bei Einnahme des Prüfmodus (CM) die Verriegelungsvorrichtung (30) aktiviert ist.
13. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einnahme des Prüfmodus (CM) noch vor und/oder nach dem Freischalten der elektrischen Energie an der Ladeschnittstelle ein allfälliger Anschluss eines Elektrofahrzeuges (V) überprüft wird und die Freischaltung der elektrischen Energie unterbunden beziehungsweise unmittelbar unterbrochen wird, falls der Anschluss eines Elektro- fahrzeuges (V) festgestellt wird.
14. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in das Gehäuse (3) integrierte Fehlerstrom- Überwachungsvorrichtung (5) aufweist, welche im Falle von Fehlerströmen zur Abschaltung der elektrischen Spannung an der Ladeschnittstelle (12, 13) ausgebildet ist, und dass der
Prüfmodus (CM) beendet wird, sobald von der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung (5) ein Abschaltzustand detektiert ist.
15. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitdauer der Aktivierung des Prüfmodus (CM) begrenzt ist, insbesondere auf maximal 15 Minuten, vorzugsweise auf maximal 5 Minuten begrenzt ist.
16. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungsmittel (35) für die an der Ladeschnittstelle (12, 13) abgegebene elektrische Leistung und/oder für den abgegebenen Ladestrom ausgebildet ist, welches Überwachungsmittel (35) zur Abschaltung der elektrischen Spannung an der Lade- schnittsteile (12, 13) für den Fall einer festgestellten Überschreitung eines vorgegebenen, maximal zulässigen Grenzwertes der abgegebenen elektrischen Leistung beziehungsweise des abgegebenen Ladestroms vorgesehen ist, und dass der maximal zulässige Grenzwert bei Einnahme des Prüfmodus (CM) auf einen Wert festgesetzt ist, der deutlich niedriger ist als der Grenzwert bei Einnahme des Ladebetriebsmodus (LM) oder des Ladebereitschaftsmodus (IM).
17. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen elektronischen Speicher (36) zur dauerhaften Speicherung einer Statusinformation aufweist, welche Statusinformation eine zumindest einmalige Aktivie- rung des Prüfmodus (CM) dauerhaft kennzeichnet, und dass die Durchführung eines Ladevorganges gegenüber einem Elektrofahrzeug (V) durch die Steuervorrichtung (8) erst dann ermöglicht ist, wenn durch die gespeicherte Statusinformation eine vorangegangene, zumindest einmalige Aktivierung des Prüfmodus (CM) signalisiert ist.
18. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen elektronischen Speicher (37) zur dauerhaften Speicherung einer Statusinformation aufweist, welche Statusinformation eine zumindest einmalige Auslösung einer Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung (5) dauerhaft kennzeichnet, und dass die Durchführung eines Ladevorganges gegenüber einem Elektrofahrzeug (V) durch die Steuer- Vorrichtung (8) erst dann ermöglicht ist, wenn durch die gespeicherte Statusinformation eine vorangegangene, zumindest einmalige Auslösung der Fehlerstrom-Überwachungsvorrichtung (5) signalisiert ist.
19. Ladeanschlussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Signalisierungsmittel (27) aufweist, welches zur optischen oder akustischen Signalisierung des Vorliegens des Prüfmodus (CM) und/oder des NichtVorliegens eines Ladebereitschaftsmodus (IM) vorgesehen ist.
20. Verfahren zum Betreiben einer Ladeanschlussvorrichtung (1) für Elektrofahr- zeuge (V), mit wenigstens einer Eingangs schnittsteile (10) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz (M) in die Ladeanschlussvorrichtung (1), mit wenigstens einer Ladeschnittstelle (12, 13) zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Ener- gie an ein Elektrof ahrzeug (V), mit einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten (2) umfassend eine elektronische Steuervorrichtung (8) zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und mit einem die elektrotechnischen Komponenten (2) umschließenden Gehäuse (3), wobei in einem Ladebetriebsmodus (LM) elektrische Energie an der Ladeschnittstelle (12, 13) freigeschaltet wird, wenn von der Steuervorrichtung (8) der Anschluss eines ladebereiten Elektrofahrzeuges (V) festgestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen und Abläufe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche durch die im Gehäuse (3) integrierte Steuervorrichtung (8) auf Basis von mit Software programmierten Abläufen umgesetzt werden.
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