WO2022136523A1 - Charging station for charging an energy store of an electric vehicle and method - Google Patents

Charging station for charging an energy store of an electric vehicle and method Download PDF

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WO2022136523A1
WO2022136523A1 PCT/EP2021/087240 EP2021087240W WO2022136523A1 WO 2022136523 A1 WO2022136523 A1 WO 2022136523A1 EP 2021087240 W EP2021087240 W EP 2021087240W WO 2022136523 A1 WO2022136523 A1 WO 2022136523A1
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Definitions

  • the invention relates to a charging station for charging an energy store of an electric vehicle and a method for operating such a charging station.
  • the present technical field relates to a charging station or charging connection device for charging an energy store of an electric vehicle.
  • the applicant's European patent EP 2 882 607 B1 describes a charging station for electric vehicles, with at least one input interface for feeding electrical energy into the charging station from a stationary power supply network, with a connection socket for connecting a charging plug of an electric vehicle for the controlled delivery of electrical energy to the electric vehicle, with a plurality of electrotechnical components comprising an electronic control device for switching, measuring or monitoring the electrical energy consumed and/or emitted, and with a housing enclosing the electrotechnical components.
  • the amount of energy is to form the basis for billing, then this must be recorded in accordance with calibration law.
  • the charging stations are completely replaced by ones with a meter that complies with calibration law, but which is separate from the charging electronics.
  • DE 10 2018 131 313 A1 discloses a charging system for charging an energy storage device of an electric vehicle, the charging system comprising at least one electrical energy source and at least one charging station designed to charge the energy storage device with an electronic and control unit, and the electrical energy source being electrically connected to the charging station.
  • the charging system also includes an energy meter which is designed to measure the electrical energy supplied by the electrical energy source to the charging station, the energy meter being decoupled from the electronics and control unit of the charging station and being operable independently of the charging station.
  • the charging stations for regulating or controlling a charging process also have measuring technology that is suitable for recording the amount of energy transferred, the subsequent retrofitting of a legally compliant Forms energy meter or the additional provision of a calibration law-compliant energy meter in the charging station a not inconsiderable increase in the complexity of the charging station.
  • This increases the risk of failure of the charging station, for example, since both meters, the internal meter of the charging station and the meter that complies with calibration law, must function correctly for a charging process.
  • the amount of wiring involved in these charging stations is increased.
  • various components such as EMC protective measures, communication units, processors, power supplies and the like must each be provided in duplicate, since the charging electronics of the charging station and the electronics of the certified meter are independent of one another.
  • the task is solved by a charging station with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 17.
  • a charging station for charging and/or discharging an energy store of an electric vehicle with electrical energy using an energy source that can be coupled to the charging station in a charging process.
  • the charging station includes a housing with an interior space in which a plurality of electrical and/or electronic components and an electronic control device coupled to the components for controlling the components are arranged.
  • the electronic control device includes an energy meter, in particular a calibration law-compliant energy meter, which is used to measure the transmitted between the electrical energy source and the charging station amount of electrical energy and / or between the charging station and the energy store transmitted amount of electrical energy is formed.
  • the fact that the energy meter is integrated in the charging station results in the following advantages, among others.
  • the complexity of the charging infrastructure is reduced because no separate energy meters are required. Furthermore, resources are also saved for this reason.
  • the failsafety of the charging station is reduced since it has fewer components that can fail.
  • An electrical and mechanical structure of the charging station is also simplified, since the charging station and the energy meter do not have to be wired separately, and it is possible for components such as the housing, a power supply unit, EMC protection device, communication units and the like to be used only once are necessary.
  • the measurement data recorded by the energy meter are available for other purposes, such as displaying the amount of energy supplied on a display device.
  • the charging station thus preferably meets all the requirements of the MID directive (MID: measuring instrument devices) "Directive 2014/32/EU of the European Parliament and of the Council of February 26, 2014".
  • the housing is preferably designed to be fluid-tight and can have a number of fluid outlets for draining any liquid that has penetrated or condensed.
  • the housing preferably gives the individual components of the charging station mechanical stability and protects them from external mechanical influences.
  • the housing is preferably made of plastic, preferably made of a composite material comprising a fiber material and/or metal.
  • the charging station has, for example, a connection socket for connecting a charging cable.
  • the charging station can also be referred to as a charging connection device.
  • the charging station is designed in particular as a wall box.
  • the la desstation is suitable for charging or regenerating the energy storage device of an electric vehicle by electrically connecting the charging station to the energy storage device or the charging electronics of the electric vehicle via its connection socket and the charging plug of the electric vehicle.
  • the charging station acts as a source of electrical energy for the electric vehicle, with the electrical energy being able to be transferred to an energy store in the electric vehicle by means of a connection socket and charging plug.
  • the charging station can also be referred to as an intelligent charging station for electric vehicles.
  • the charging station is also set up to draw electrical energy from the vehicle's energy store and to feed it into the electrical energy source. In this respect, the energy store of the electric vehicle can act as a buffer for the electrical energy source.
  • Examples of the electrical and/or electronic components of the charging station include contactor, residual current circuit breaker or universal current-sensitive monitoring device, relay, connection terminal, EMC filter, communication unit, electronic circuits, microelectronic elements such as memory and/or processor and a bus System.
  • the control device can be implemented in terms of hardware and/or software.
  • the control device can be designed, for example, as a computer or as a microprocessor.
  • the control device can be embodied as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • the control device includes the energy meter, which is preferably designed to conform to calibration law.
  • the fact that the energy meter is designed to be "calibration-compliant" means that it complies with the respective national and/or regional regulations that apply in member states of the European Union from Directive 2014/32/EU of the European Parliament and of the Council of February 26th 2014, also referred to as the Measuring Instruments Directive (measuring instrument directive", MID) and which relate to the recording of the amount of energy transmitted.
  • the respective provisions result, for example, from laws and/or ordinances.
  • the energy meter itself comprises at least the measuring units that are set up to record the amount of energy, in particular by recording the applied voltage and the current flowing in each phase that is used to charge the energy store.
  • the control device can include a printed circuit board on which a plurality of electronic components for controlling and/or measuring and/or monitoring the energy states at the charging station or in the connected electric vehicle are arranged.
  • the energy meter of the control device is designed to measure the amount of electrical energy transmitted between the electrical energy source and the charging station and to measure the amount of electrical energy transmitted between the charging station and the energy store.
  • the energy meter thus fulfills a double function, with which further savings are achieved.
  • the amount of energy transferred to the energy store of the electric vehicle that is relevant for billing is, for example, the electrical energy transferred at the transfer point.
  • the transfer point In the case of a charging station with a charging cable, the transfer point is, for example, at the plug of the charging cable. In the case of a charging station with a socket to which the owner of the electric vehicle himself plugs in the charging cable, the transfer point is, for example, at the socket on the charging station.
  • the charging station comprises a power switching device with a first switching state in which electrical energy can be transmitted between the charging station and the energy store, and with a second switching state in which electrical energy cannot be transmitted between the charging station and the energy store, the electronic control device for moving the power switching device is set up in the first or the second switching state depending on an operating state of the energy meter.
  • the electronic control device comprises a number of components and the energy meter comprises a number of components, at least some of the components of the electronic control device and some of the components of the energy meter being integrated on at least one semiconductor circuit board.
  • the integration on a semiconductor board significantly reduces the wiring effort for the charging station, and the semiconductor board also gives the components mechanical stability.
  • the components of the control device integrated on the at least one semiconductor circuit board include, for example, a processor, a communication unit, a memory unit and the like.
  • the components of the energy meter integrated on the at least one semiconductor circuit board include, for example, a storage unit, a signature unit, an encryption unit, a processing unit and the like.
  • all components of the control device and all components of the energy meter are arranged on at least one semiconductor circuit board.
  • the multiple semiconductor boards are then preferably connected to one another by means of suitable connections, such as a bus system, for example CAN bus, USB, SATA, PATA or the like, for the transmission of signals and/or data.
  • a number of the plurality of electrical and/or electronic components and the control device with the energy meter are arranged together in an integrated electronic system.
  • the integrated electronic system includes, for example, a number of semiconductor circuit boards on which the number of electrical and/or electronic components and the control device are integrated.
  • the integrated electronic system is characterized, for example, by the fact that components that are necessary to operate the components of the system, such as a power supply unit for providing a respective supply voltage, a safety device that monitors the proper functioning of the components, EMC protective measures, such as an EMC 'Protective housing and / or EMC' filters, are only simply present in the integrated electronic system and thus provide their respective function in relation to all components of the system.
  • EMC protective measures such as an EMC 'Protective housing and / or EMC' filters
  • the charging station has a single power pack for providing a respective supply voltage for operating the number of electrical and/or electronic components and the control device comprising the energy meter.
  • the power pack is set up to provide different supply voltages, with the supply voltages to be provided by the power pack depending on the requirements of the number of electrical and/or electronic components and the control device.
  • the number of electrical and/or electronic components and the control device comprising the energy meter have a common EMC protection device.
  • the EMC protection device comprises a number of EMC filters and/or an EMC protection housing.
  • An EMC protective housing is set up in particular to prevent electromagnetic radiation from being emitted.
  • the EMC protective housing includes a Faraday cage, for example.
  • EMC filters include circuits with capacitors and inductances.
  • EMC filters are designed, for example, as mains filters in the form of a low-pass filter or the like.
  • control device is set up to receive a communication signal from an external unit and to control and/or regulate the charging process as a function of the received communication signal.
  • the external unit is, for example, a mobile device of a user of the charging station or a server of an energy network operator.
  • the charging process can be controlled directly or indirectly via the communication signal.
  • electrical energy can be fed from the energy store into the electrical energy source in order to relieve it.
  • corresponding information or a request is received from the server of the energy network operator via the communication signal.
  • current price information for an energy unit can also be received via the communication signal.
  • the unit of energy is preferably a kilowatt hour (kWh).
  • the current price information is preferably received in encrypted form and signed, so that it is ensured that it is genuine and has not been manipulated.
  • the price information can include two values, a first price for obtaining electrical energy (ie charging the energy store) and a second price for feeding in electrical energy (ie discharging the energy store).
  • the price information can be used in particular by the energy meter to determine the costs for the current charging process.
  • the price information can include time information that determines or limits the validity of a respective price, so that it can be ensured that the price information is always up-to-date.
  • it can be decided whether the charging process should be continued. For this purpose, for example, the user can specify an upper price limit for the purchase of electrical energy and/or specify the price from which electrical energy is to be fed in.
  • the energy meter is set up to record a current drawn from the electrical energy source, a voltage provided by the electrical energy source and/or a frequency of a voltage signal provided by the electrical energy source, with the control device for controlling and/or regulating the Charging is set up as a function of the detected current and / or the detected voltage and / or the detected frequency.
  • the energy meter is set up in particular to record the voltage of each phase of the electrical energy source.
  • the voltage of the electrical energy source and the frequency of the voltage signal allow conclusions to be drawn about the current load.
  • Dependent on the current load can be switched between charging and discharging the energy store, for example.
  • the energy meter is set up to record an input and/or output current, an input and/or output voltage and/or an input and/or output power from or to the energy store of the electric vehicle, the control device for Control and / or regulation of the charging process depending on the detected output current, the detected output voltage and / or the detected output power and a respective predetermined threshold is set up.
  • the respective predetermined threshold value for the output current, the output voltage and the output power can differ for the purchase of electrical energy and for the feeding in of electrical energy. Furthermore, the respective predetermined threshold value can depend on environmental conditions, in particular a temperature and an air humidity.
  • the predetermined threshold value can be received, for example, when the electrical energy store is coupled to the charging station from the electrical energy store or the charging cable and/or can be determined on the basis of information relating to a type of electrical energy store and/or the charging cable used.
  • This embodiment is advantageous because, for example, a short circuit or other defect in the charging cable or in the energy store can be determined on the basis of the output current, the output voltage and/or the output power. If a defect is detected, the charging or discharging process can be aborted. This protects both the charging station and the electrical energy storage device and the electric vehicle. Furthermore, an overload of the charging cable or of the electrical energy store due to excessive current or excessive voltage can be avoided.
  • the energy meter comprises a calibration law-compliant measuring unit for the calibration law-compliant acquisition of raw measurement data and a calibration law-compliant storage unit for calibration law-compliant storage of the acquired raw measurement data.
  • the measurement unit which conforms to calibration law, is set up in particular to record the amount of energy transmitted.
  • the measuring unit can be set up to detect a current and a voltage as well as a phase position between the current and the voltage. Furthermore, the measuring unit can be set up separately for acquiring the raw measurement data for a respective phase via which the electrical energy store draws or supplies electrical energy.
  • the measuring unit which conforms to calibration law, features an officially recognized calibration and is tamper-proof.
  • the measuring unit that conforms to calibration law includes, for example, a security device that detects or determines an attempt at manipulation and outputs this information accordingly. If manipulation is determined, then, for example, a charging process can be aborted and/or the charging station can be shut down altogether until the manipulation has been eliminated.
  • the storage unit that conforms to calibration law is also preferably tamper-proof.
  • the storage unit is designed in such a way that, for example, only one processing unit of the energy meter has access to the raw measurement data stored therein. This ensures that the stored raw measurement data cannot be manipulated later.
  • reading out the stored raw measurement data can be monitored and controlled.
  • the raw measurement data can only be sent after a request to the processing unit, so there is no possibility of reading of the raw measurement data by other components outside the certified area.
  • the term "certified area" includes in particular those components of the energy meter that are protected against manipulation and/or where attempted or actual manipulation can be detected at any time. In particular, this also includes software or a program that is executed by one of the components in the certified area.
  • the data transmission from the measuring unit to the storage unit is also preferably protected with suitable measures, such as a secure communication protocol that ensures the authenticity and integrity of the raw measurement data.
  • the raw measurement data are preferably stored together with a respective time stamp that indicates a time of acquisition.
  • Another advantage of this embodiment is that the raw measurement data itself is stored and not data packets that have already been signed and encrypted, since a signed and encrypted data packet requires a multiple of storage space.
  • the memory unit can thus be comparatively small or, alternatively, save a significantly larger number of measurement data.
  • the energy meter includes a signature unit which is set up to provide a signed data packet comprising signed raw measurement data.
  • the signed data packet is in particular signed with a digital signature.
  • a digital signature can be used to ensure the authenticity of a message or a document, such as the raw measurement data contained in the data package.
  • a valid digital signature shows the recipient of the message that the message came from a known or specific sender (authenticity).
  • the signed data packet can include other data, such as price information. Up-to-date price information is preferably available for each time interval.
  • the data packet is preferably generated and signed in OCMF format (OCMF: open charge metering format).
  • the signed data packet can be provided at any time, regardless of a current loading process.
  • a signed data packet does not have to be generated at regular intervals, since by storing the raw measurement data in the calibration law-compliant storage unit, the raw measurement data are permanently stored in a tamper-proof manner and access to the raw measurement data is guaranteed at all times.
  • the energy meter includes an encryption unit that is set up to provide an encrypted, signed data packet based on the signed data packet.
  • the encryption can ensure the integrity of the signed data packet, which means that it was not read or manipulated on a transmission path.
  • the charging station comprises a communication unit for transmitting the encrypted, signed data packet to a unit which is external to the charging station.
  • the external unit is in particular a server of an energy network operator and/or an operator of the charging station and/or a payment service provider. Furthermore, the external unit can include a mobile device of the user of the charging station and/or a unit of the electric vehicle.
  • the communication unit is set up in particular for sending and/or receiving messages according to the OCPP protocol (OCPP: open charge point protocol) in version 1.6 or subsequent updates.
  • OCPP open charge point protocol
  • the communication unit comprises, for example, a modem, in particular a mobile radio modem of the second, third, fourth and/or fifth generation (2G, 3G, 4G, 5G), and/or a network adapter, in particular a WLAN adapter or a network card for a wired network.
  • a modem in particular a mobile radio modem of the second, third, fourth and/or fifth generation (2G, 3G, 4G, 5G)
  • a network adapter in particular a WLAN adapter or a network card for a wired network.
  • the charging station comprises a display device, the control device being set up to actuate the display device to display the amount of electrical energy supplied measured by the energy meter.
  • the amount of electrical energy displayed on the display device is based in particular on the recorded raw measurement data.
  • the current status can thus be displayed on the display device essentially at the same time as the acquisition of the raw measurement data, because there is no need to wait for a time-consuming signing of the measurement data.
  • the control device does not have access to the raw measurement data to be displayed on the transmission path to the display device. This ensures that the display device actually displays the raw measurement data. Since the raw measurement data is recorded by a measurement unit that conforms to calibration law and is stored in a storage unit that conforms to calibration law, this ensures that the display device displays the correct value for the amount of energy supplied, which is correct in accordance with calibration law. This rules out the possibility of the user being deceived by the display device.
  • the total amount of energy supplied and/or a currently supplied amount of energy for example a rate of the amount of energy, can be displayed on the display device. Accordingly, both the total price of the charging process and/or a currently valid price per kWh are displayed.
  • a processing unit of the energy meter monitors which of the raw measurement data and the price information the control device wants to display on the display device and, if necessary, prevents this.
  • the energy meter therefore has full control over which of the raw measurement data and price information is output.
  • current price information and/or a total price achieved can also be displayed on the display device.
  • the display device can also be set up to display OCPP messages (OCPP: open charge point protocol).
  • OCPP open charge point protocol
  • a method for operating a charging station for charging and/or discharging an energy store of an electric vehicle with electrical energy using an energy source that can be coupled to the charging station is proposed.
  • electrical energy is transferred between the charging station and the energy store. This can include both charging the energy store and discharging the energy store.
  • raw measurement data are recorded as a function of an amount of electrical energy transmitted between the charging station and the energy store using an energy meter integrated in the charging station, in particular an energy meter that conforms to calibration law.
  • the raw measurement data are representative of the amount of energy transmitted.
  • the recorded raw measurement data is stored in a storage unit that conforms to calibration law.
  • stored raw measurement data are output to a control device integrated in the charging station and/or to a display device integrated in the charging station and/or an encrypted signed data packet is comprehensively signed Raw measurement data provided and output to a unit external to the charging station.
  • This method has the corresponding advantages that are explained for the charging station according to the first aspect.
  • the embodiments described for the charging station apply accordingly to the proposed method.
  • FIG. 1 schematically shows an electric vehicle coupled to a charging station with an electrical energy store, the charging station being coupled to an electrical energy source;
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of a first exemplary embodiment of a charging station
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a charging station
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a third exemplary embodiment of a charging station
  • 5 shows a schematic block diagram of a fourth exemplary embodiment of a charging station
  • FIG. 6 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a charging station.
  • FIG. 1 shows schematically an electric vehicle 100 coupled to a charging station 1 by means of a charging cable 105 and having an electrical energy store 110, which is embodied, for example, as a lithium-ion battery.
  • the charging station 1 has a number of electrical and/or electronic components 4-7 (see FIGS. 2-5) and a control device 10 with an energy meter 20 (see FIGS. 2-5).
  • the charging station 1 is coupled to an electrical energy source 200 . In the present case, this is an energy supply network 200, the charging station 1 being coupled to the energy supply network 200 via a subscriber network connection point 120.
  • the charging station 1 is designed, for example, according to one of the exemplary embodiments described below with reference to FIGS. 2-5 and is set up for charging and/or discharging the energy store 110 of the electric vehicle 100 according to the method described with reference to FIG.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of a first exemplary embodiment of a charging station 1.
  • the charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
  • the charging station 1 has a housing 2 comprising an interior 3, in which a plurality of electrical and / or electronic components 4, 5 and a with the components 4, 5 coupled electronic control device 10 for controlling the components 4, 5 are arranged.
  • the electrical and/or electronic components 4 of the charging station 1 include, for example, a contactor, an earth leakage circuit breaker or an all-current-sensitive monitoring device, and a relay.
  • the electrical and/or electronic components 5 are designed here as connection terminals or contacts, which are preferably arranged in a protected manner in a corresponding socket or the like and via which the charging station 1 can be electrically coupled to the electrical energy source 200 on the one hand and to the electrical energy store 110 on the other.
  • the electronic control device 10 also includes an energy meter 20, which is designed in particular to conform to calibration law.
  • the energy meter 20 is designed to measure the amount of electrical energy transmitted between the electrical energy source 200 and the charging station 1 and/or the amount of electrical energy transmitted between the charging station 1 and the energy store 110 .
  • Fig. 3 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a charging station 1.
  • the charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
  • the charging station 1 of FIG. 3 has the same features as the charging station 1 shown in FIG.
  • several components 11, 12 of the electronic control device 10 and several components 21, 22, 23 of the energy meter 20 are shown in FIG.
  • At least the components 12 of the electronic control device 10 and the components 22, 23 of the energy meter 20 are integrated on at least one semiconductor circuit board 30.
  • the components 12 of the control device 10 are a processor and a BIOS or the like, and the components 22, 23 of the energy meter 20 by a processing unit 22 and a memory unit 23, which are in particular designed to conform to calibration law.
  • the components 11 of the control device 10 that are not integrated on the semiconductor circuit board 30 are, for example, a communication unit and a memory unit.
  • the component 21 of the energy meter 20, which is not integrated on the semiconductor circuit board 30, is, for example, a measuring unit for detecting a current drawn from the electrical energy source 200 (see FIG. 1), a current provided by the electrical energy source 200 Voltage and/or a frequency of a voltage signal provided by the electrical energy source 200 and/or an input and/or output current, an input and/or output voltage and/or an input and/or output power from or to the energy store 110 ( see Fig. 1) of the electric vehicle 100 (see Fig. 1).
  • Fig. 4 shows a schematic block diagram of a third exemplary embodiment of a charging station 1.
  • the charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
  • the charging station 1 of FIG. 4 has the same features as the charging station 1 shown in FIG. 2. Additional electrical and/or electronic components 6, 7 of the charging station 1 are also shown. This is, for example, a power switching device 6 and a power supply unit 7, which is set up to provide a respective supply voltage for operating the components 4, 5, 6 and the control device 10 with the energy meter 20. Furthermore, the electrical and/or electronic components 4 of the charging station 1 and the control device 10 are arranged in an integrated electronic system 40 in this example.
  • the integrated electronic system 40 includes a number of semiconductor circuit boards.
  • the integrated electronic system 40 includes a bus System via which the components 4 and the control device 10 can transmit data and/or control signals.
  • the integrated electronic system 40 can advantageously be supplied with energy from the individual power pack 7 .
  • the charging station 1 of FIG. 4 can additionally also have the features of the charging station 1 of FIG. 3 .
  • Fig. 5 shows a schematic block diagram of a fourth exemplary embodiment of a charging station 1.
  • the charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
  • an external unit 70 is shown, which is communicatively connected to the charging station 1, in particular to the control device 10 and the energy meter 20, and sends messages, such as a communication signal SIG and/or an encrypted signed data packet VXsig, to the charging station 1 can exchange.
  • the charging station 1 can have the features of the charging station 1 shown in FIG. 3 and/or FIG. 4 .
  • the energy meter 20 is a functional part of the control device 10.
  • the energy meter 20 is designed in particular as a calibration law-compliant energy meter 20 and includes a calibration law-compliant measuring unit 21 for the calibration law-compliant acquisition of raw measurement data X, a calibration law-compliant processing unit 22 and a calibration law-compliant storage unit 23 for calibration-compliant storage of the recorded raw measurement data X.
  • the calibration law conformity of the Energy meter 20 can be certified, for example, by an officially recognized testing agency.
  • Such a certification ensures, for example, that no component of the energy meter 20 that is relevant under calibration law can be manipulated without this being recognizable. In particular, this also applies to an operating system or software that is used when acquiring and/or processing the raw measurement data X. In particular, if such software can be updated, it must be ensured that only software that has itself been certified can be installed with an update.
  • the processing unit 22 is embodied as a processor, for example.
  • the processing unit 22 includes, for example, a signature unit for generating a signed data packet Xsig, which includes signed raw measurement data X.
  • the processing unit 22 includes an encryption unit for encrypting the signed data packet Xsig to provide an encrypted signed data packet VXsig.
  • the encrypted, signed data packet VXsig can be transmitted to the external unit 70, for example, in order to bill the amount of electrical energy drawn using the charging station 1.
  • the power switching device 6 can interrupt a current flow through the charging station 1 from the electrical energy store 110 to the electrical energy source 200 or vice versa at any time.
  • the power switching device 6 is preferably set up for mechanically separating the respective current paths.
  • the power switching device 6 is controlled by a control signal which is formed as the output signal of an AND gate 12.
  • the AND gate 12 has two inputs, both of which must have a high level in order for the power switching device 6 to switch the current flow through (switch closed).
  • a first input to AND gate 12 is generated by energy counter 20 .
  • the energy meter 20 generates the signal only when all components of the energy meter 20 are ready to acquire the raw measurement data X, ie the energy meter 20 is in an operational state. This ensures that current can only actually flow if the energy meter 20 is able to record the amount of energy.
  • a second input signal for the AND gate 12 is generated by the control device 10 .
  • the control device 10 includes, for example, a safety processor 11.
  • the safety processor 11 monitors, for example on the basis of measured values that are recorded here by a component 4, which is designed as an electrical sensor unit in this exemplary embodiment, whether an operating state of the charging station 1 is safe. This relates, for example, to the monitoring of a maximum current that is allowed to flow through the charging station 1 and/or a maximum current that is allowed to flow via the charging cable 105 . In this case, the respective maximum value can also be dynamically adaptable as a function of environmental conditions, in particular a temperature.
  • the control device 10 only generates the input signal for the AND gate 12 if all safety-critical measured values are correct. In this way, the control device 10 can interrupt the current flow through the charging station 1 via the power switching device 6 at any time if a safety-critical operating state or a other impermissible operating state is determined.
  • the charging station 1 also has a display device 60 .
  • This is controlled, for example, by the control device 10 and is set up to display the amount of electrical energy supplied measured by the energy meter 20 .
  • the display is based on the recorded raw measurement data X the display device 60 can be updated immediately, without a significant time delay after the raw measurement data X has been recorded, so that the current amount of energy supplied can be displayed at any time.
  • further information such as the current total costs for the charging process, can be displayed.
  • the raw measurement data X that is displayed is read out from the storage unit 23 by the processing unit 22 and is output to the display device 60 . This is preferably done at the instigation of control device 10.
  • the communication signal SIG can also include current price information for a unit of energy.
  • the unit of energy is preferably a kilowatt hour (kWh).
  • the current price information is preferably received in encrypted form and signed, so that it is ensured that it has not been manipulated and can be authenticated.
  • the price information can include two values, a first price for obtaining electrical energy (ie charging the energy store) and a second price for feeding in electrical energy (ie discharging the energy store).
  • the price information can be used in particular by the energy meter 20 to determine the costs for the current charging process.
  • it can be decided whether the charging process should be continued. For this purpose, for example, the user can specify an upper price limit for the purchase of electrical energy and/or specify the price from which electrical energy is to be fed into the electrical energy source 200 .
  • Fig. 6 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating a charging station 1 (see Fig. 1 - 5) for charging and / or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of an energy source 200 that can be coupled to the charging station 1 (see FIG. 1).
  • a first step S1 electrical energy is transmitted between the charging station 1 and the energy store 110. This can include charging and/or discharging the electrical energy store 110 .
  • raw Measurement data X (see Fig. 5) as a function of an amount of electrical energy transmitted between the charging station 1 and the energy store 110 by means of an energy meter 20 integrated in the charging station 1 (see Fig.
  • an energy meter 20 that conforms to calibration law, is recorded.
  • the recorded raw measurement data X are stored in a storage unit 23 (see FIG. 5) that conforms to calibration law.
  • stored raw measurement data X are output to a control device 10 integrated in the charging station 1 and/or to a display device 60 integrated in the charging station 1 (see FIG. 5).
  • an encrypted, signed data packet VXsig (see FIG. 5) comprising signed raw measurement data X can be provided in a fifth step S5 and output to a unit 70 external to the charging station 1.
  • This method can also include further method steps, such as receiving a communication signal SIG (see FIG. 5) and controlling and/or regulating the charging process as a function of the received communication signal SIG, and the like.
  • the method is carried out, for example, with one of the charging stations 1 shown in FIGS. 1-5.

Abstract

Proposed is a charging station (1) for charging and/or discharging an energy store (110) of an electric vehicle (100) with electrical energy by means of an energy source (200) which can be coupled to the charging station (1) in a charging process. The charging station comprises a housing (2) having an interior space (3) in which a plurality of electric and/or electronic components (4, 5, 6, 7) and an electronic control device (10) coupled to the components (4, 5, 6, 7) for controlling the components (4, 5, 6, 7) are arranged, wherein the electronic control device (10) has an energy meter (20), more particularly a energy meter (20) which complies with weight and measurement regulations, which is designed to measure the amount of electrical energy transferred between the electrical energy source (200) and the charging station (1) and/or the amount of electrical energy transferred between the charging station (1) and the energy store (110).

Description

LADESTATION ZUM LADEN EINES ENERGIESPEICHERS EINES ELEKTROFAHRZEUGES UND VERFAHREN CHARGING STATION FOR CHARGING AN ENERGY STORAGE OF AN ELECTRIC VEHICLE AND METHOD
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ladestation. The invention relates to a charging station for charging an energy store of an electric vehicle and a method for operating such a charging station.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Das vorliegende technische Gebiet betrifft eine Ladestation oder Ladeanschlussvorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges. Hierzu beschreibt beispielsweise das Europäische Patent EP 2 882 607 Bl der Anmelderin eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, mit wenigstens einer Eingangsschnittstelle zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einem ortsfesten Stromversorgungsnetz in die Ladestation, mit einer Anschlussbuchse zum Verbinden eines Ladesteckers eines Elektrofahrzeuges zur gesteuerten Abgabe von elektrischer Energie an das Elektrofahrzeug, mit einer Mehrzahl von elektrotechnischen Komponenten umfassend eine elektronische Steuervorrichtung zum Schalten, Messen oder Überwachen der aufgenommenen und/oder der abgegebenen elektrischen Energie, und mit einem die elektrotechnischen Komponenten umschließenden Gehäuse. The present technical field relates to a charging station or charging connection device for charging an energy store of an electric vehicle. For example, the applicant's European patent EP 2 882 607 B1 describes a charging station for electric vehicles, with at least one input interface for feeding electrical energy into the charging station from a stationary power supply network, with a connection socket for connecting a charging plug of an electric vehicle for the controlled delivery of electrical energy to the electric vehicle, with a plurality of electrotechnical components comprising an electronic control device for switching, measuring or monitoring the electrical energy consumed and/or emitted, and with a housing enclosing the electrotechnical components.
Bei Ladestationen im öffentlichen Raum, die von unterschiedlichen Nutzern genutzt werden können, ist es bekannt, dass zur Förderung der Elektromobilität der Strom verschenkt wird oder aber ein Tarif für die Standzeit an der Ladestation berechnet wird. Eine Abrechnung der Energiemenge erfolgt herkömmlicherweise nicht. In the case of charging stations in public spaces that can be used by different users, it is known that the electricity is given away to promote electromobility or that a tariff is charged for the time spent at the charging station. The amount of energy is not usually billed.
Wenn die Energiemenge die Grundlage zur Abrechnung bilden soll, dann muss diese eichrechtskonform erfasst werden. Hierzu ist es bekannt, bereits vorhandene Ladestationen mit entsprechenden Zählern nachzurüsten. Hierbei werden die zertifizierten Zähler einfach nachträglich in die Stromleitung integriert, beispielsweise in Form eines Hutschienenzählers, so dass jede elektrische Leistung, die von der Ladestation zu dem Elektrofahrzeug fließt oder umgekehrt korrekt erfasst wird. Alternativ werden die Ladestationen komplett durch solche mit einem eichrechtskonformen Zähler ersetzt, der jedoch von der Ladeelektronik getrennt angeordnet ist. If the amount of energy is to form the basis for billing, then this must be recorded in accordance with calibration law. For this purpose it is known to retrofit existing charging stations with appropriate meters. be here the certified meters are simply retrofitted into the power line, for example in the form of a DIN rail meter, so that every electrical power that flows from the charging station to the electric vehicle or vice versa is correctly recorded. Alternatively, the charging stations are completely replaced by ones with a meter that complies with calibration law, but which is separate from the charging electronics.
DE 10 2018 131 313 Al offenbart ein Ladesystem zum Aufladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges, wobei das Ladesystem mindestens eine elektrische Energiequelle und mindestens eine zum Aufladen des Energiespeichers ausgebildete Ladestation mit einer Elektronik- und Steuereinheit umfasst und die elektrische Energiequelle mit der Ladestation elektrisch verbunden ist. Weiterhin umfasst das Ladesystem einen Energiezähler, welcher zur Messung der von der elektrischen Energiequelle zur Ladestation gelieferten elektrischen Energie ausgebildet ist, wobei der Energiezähler von der Elektronik- und Steuereinheit der Ladestation entkoppelt ist und unabhängig von der Ladestation betreibbar ist. DE 10 2018 131 313 A1 discloses a charging system for charging an energy storage device of an electric vehicle, the charging system comprising at least one electrical energy source and at least one charging station designed to charge the energy storage device with an electronic and control unit, and the electrical energy source being electrically connected to the charging station. The charging system also includes an energy meter which is designed to measure the electrical energy supplied by the electrical energy source to the charging station, the energy meter being decoupled from the electronics and control unit of the charging station and being operable independently of the charging station.
Ein Problem, das diese bekannten Lösungen aufweisen, ist es, dass die korrekt erfasste übertragene Leistung an der Ladestation nicht oder nur mit starker zeitlicher Verzögerung angezeigt werden kann, da diese keinen Zugriff auf die Messdaten hat, sondern bestenfalls die für die verschlüsselten und zertifizierten Messdaten, die der Zähler an den Anbieter übermittelt, mitlesen kann. Da das Zertifizieren und Verschlüsseln der Messdaten ein rechenintensiver Vorgang ist, wird dieser nur in größeren Zeitabständen, wie beispielsweise im Minutentakt, durchgeführt. Das bedeutet aber, dass beispielsweise in der ersten Minute, nachdem das Elektrofahrzeug mit der Ladesäule verbunden wurde, keine Daten darüber vorliegen, ob geladen wird und welche Energiemenge übertragen wird. A problem that these known solutions have is that the correctly recorded transmitted power cannot be displayed at the charging station, or only with a significant time delay, since it does not have access to the measurement data, but at best to the encrypted and certified measurement data , which the meter transmits to the provider. Since certifying and encrypting the measurement data is a computationally intensive process, this is only carried out at longer intervals, such as every minute. However, this means that, for example, in the first minute after the electric vehicle has been connected to the charging station, there is no data on whether charging is taking place and what amount of energy is being transferred.
Da die Ladestationen zur Regelung oder Steuerung eines Ladevorgangs zudem ohnehin Messtechnik aufweisen, die zum Erfassen der übertragenen Energiemenge geeignet ist, bedeutet die nachträgliche Nachrüstung eines eichrechtskon- formen Energiezählers oder das zusätzliche Vorsehen eines eichrechtskonformen Energiezählers in der Ladestation eine nicht unerhebliche Erhöhung der Komplexität der Ladestation. Hierdurch wird beispielsweise das Ausfallrisiko der Ladestation erhöht, da für einen Ladevorgang beide Zähler, der interne Zähler der Ladestation und der eichrechtskonforme Zähler, korrekt funktionieren müssen. Weiterhin ist ein Verdrahtungsaufwand bei diesen Ladestationen erhöht. Zudem sind verschiedene Komponenten, wie EMV'Schutzmaßnahmen, Kommunikationseinheiten, Prozessoren, Netzteile und dergleichen mehr jeweils doppelt vorzusehen, da die Ladeelektronik der Ladestation und die Elektronik des zertifizierten Zählers unabhängig voneinander sind. Since the charging stations for regulating or controlling a charging process also have measuring technology that is suitable for recording the amount of energy transferred, the subsequent retrofitting of a legally compliant Forms energy meter or the additional provision of a calibration law-compliant energy meter in the charging station a not inconsiderable increase in the complexity of the charging station. This increases the risk of failure of the charging station, for example, since both meters, the internal meter of the charging station and the meter that complies with calibration law, must function correctly for a charging process. Furthermore, the amount of wiring involved in these charging stations is increased. In addition, various components such as EMC protective measures, communication units, processors, power supplies and the like must each be provided in duplicate, since the charging electronics of the charging station and the electronics of the certified meter are independent of one another.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges zu schaffen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges zu schaffen. It is an object of the present invention to create an improved charging station for charging an energy store of an electric vehicle. Another object of the invention is to create an improved method for operating a charging station for charging an energy store of an electric vehicle.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. The task is solved by a charging station with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 17.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation koppelbaren Energiequelle in einem Ladevorgang vorgeschlagen. Die Ladestation umfasst ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und eine mit den Komponenten gekoppelte elektronische Steuervorrichtung zum Steuern der Komponenten angeordnet sind. Die elektronische Steuervorrichtung umfasst einen Energiezähler, insbesondere einen eichrechtskonformen Energiezähler, welcher zur Messung der zwischen der elektrischen Energiequelle und der Ladestation übertragenen elektrischen Energiemenge und/oder der zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragenen elektrischen Energiemenge ausgebildet ist. According to a first aspect, a charging station for charging and/or discharging an energy store of an electric vehicle with electrical energy using an energy source that can be coupled to the charging station in a charging process is proposed. The charging station includes a housing with an interior space in which a plurality of electrical and/or electronic components and an electronic control device coupled to the components for controlling the components are arranged. The electronic control device includes an energy meter, in particular a calibration law-compliant energy meter, which is used to measure the transmitted between the electrical energy source and the charging station amount of electrical energy and / or between the charging station and the energy store transmitted amount of electrical energy is formed.
Dadurch, dass der Energiezähler in der Ladestation integriert ist, ergeben sich unter anderem die folgenden Vorteile. Die Komplexität der Ladeinfrastruktur wird reduziert, da keine separaten Energiezähler benötigt sind. Weiterhin werden aus diesem Grund auch Ressourcen eingespart. Zudem ist eine Ausfallsicherheit der Ladestation reduziert, da diese weniger Komponenten aufweist, die ausfallen können. Auch ist ein elektrischer und ein mechanischer Aufbau der Ladestation vereinfacht, da keine separate Verdrahtung der Ladestation und des Energiezählers notwendig ist, und es ist möglich, dass Komponenten, wie das Gehäuse, ein Netzteil, EMV'Schutzvorrichtung, Kommunikationseinheiten und dergleichen, nur noch einmal notwendig sind. Zusätzlich stehen die Messdaten, die von dem Energiezähler erfasst werden, für weitere Zwecke, wie beispielsweise das Anzeigen der gelieferten Energiemenge auf einer Anzeigevorrichtung, zur Verfügung. The fact that the energy meter is integrated in the charging station results in the following advantages, among others. The complexity of the charging infrastructure is reduced because no separate energy meters are required. Furthermore, resources are also saved for this reason. In addition, the failsafety of the charging station is reduced since it has fewer components that can fail. An electrical and mechanical structure of the charging station is also simplified, since the charging station and the energy meter do not have to be wired separately, and it is possible for components such as the housing, a power supply unit, EMC protection device, communication units and the like to be used only once are necessary. In addition, the measurement data recorded by the energy meter are available for other purposes, such as displaying the amount of energy supplied on a display device.
Die Ladestation erfüllt damit vorzugsweise alle Anforderungen der MID- Richtlinie (MID: measuring instrument devices) "Richtlinie 2014/32/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014". The charging station thus preferably meets all the requirements of the MID directive (MID: measuring instrument devices) "Directive 2014/32/EU of the European Parliament and of the Council of February 26, 2014".
Das Gehäuse ist vorzugsweise fluiddicht ausgebildet und kann eine Anzahl von Fluidabläufen zum Ableiten von eingedrungener oder kondensierter Flüssigkeit aufweisen. Das Gehäuse gibt den einzelnen Komponenten der Ladestation vorzugsweise mechanische Stabilität und schützt diese vor mechanischer Einwirkung von außen. Das Gehäuse ist bevorzugt aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff umfassend einen Faserwerkstoff und/oder Metall, ausgebildet. The housing is preferably designed to be fluid-tight and can have a number of fluid outlets for draining any liquid that has penetrated or condensed. The housing preferably gives the individual components of the charging station mechanical stability and protects them from external mechanical influences. The housing is preferably made of plastic, preferably made of a composite material comprising a fiber material and/or metal.
Die Ladestation weist beispielsweise Anschlussbuchse zum Verbinden eines Ladekabels auf. Die Ladestation kann auch als Ladeanschlussvorrichtung bezeichnet werden. Die Ladestation ist insbesondere als Wallbox ausgebildet. Die La- destation ist zum Aufladen bzw. Regenerieren des Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges geeignet, indem die Ladestation über ihre Anschlussbuchse und den Ladestecker des Elektrofahrzeuges mit dem Energiespeicher bzw. der Ladeelektronik des Elektrofahrzeuges elektrisch verbunden wird. Die Ladestation agiert dabei als Bezugsquelle für elektrische Energie für das Elektrofahrzeug, wobei die elektrische Energie in einen Energiespeicher des Elektrofahrzeuges mittels Anschlussbuchse und Ladestecker übertragen werden kann. Die Ladestation kann auch als intelligente Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge bezeichnet werden. Die Ladestation ist auch dazu eingerichtet, elektrische Energie aus dem Energiespeicher des Fahrzeugs zu entnehmen und in die elektrische Energiequelle einzuspeisen. Insofern kann der Energiespeicher des Elektrofahrzeuges als ein Puffer für die elektrische Energiequelle wirken. The charging station has, for example, a connection socket for connecting a charging cable. The charging station can also be referred to as a charging connection device. The charging station is designed in particular as a wall box. the la desstation is suitable for charging or regenerating the energy storage device of an electric vehicle by electrically connecting the charging station to the energy storage device or the charging electronics of the electric vehicle via its connection socket and the charging plug of the electric vehicle. The charging station acts as a source of electrical energy for the electric vehicle, with the electrical energy being able to be transferred to an energy store in the electric vehicle by means of a connection socket and charging plug. The charging station can also be referred to as an intelligent charging station for electric vehicles. The charging station is also set up to draw electrical energy from the vehicle's energy store and to feed it into the electrical energy source. In this respect, the energy store of the electric vehicle can act as a buffer for the electrical energy source.
Beispiele für die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Ladestation umfassen Schütz, FI-Schutzschalter bzw. allstromsensitive Überwa- chungs Vorrichtung, Relais, Anschlussklemme, EMV'Filter, Kommunikationseinheit, elektronische Schaltkreise, mikroelektronische Elemente wie Speicher und/oder Prozessor und ein Bus-System. Examples of the electrical and/or electronic components of the charging station include contactor, residual current circuit breaker or universal current-sensitive monitoring device, relay, connection terminal, EMC filter, communication unit, electronic circuits, microelectronic elements such as memory and/or processor and a bus System.
Die Steuervorrichtung kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Steuervorrichtung zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Steuervorrichtung als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. The control device can be implemented in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware implementation, the control device can be designed, for example, as a computer or as a microprocessor. In the case of a software implementation, the control device can be embodied as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
Die Steuervorrichtung umfasst den Energiezähler, der vorzugsweise eichrechtskonform ausgeführt ist. Darunter, dass der Energiezähler "eichrechtskonform" ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass dieser die jeweiligen nationalen und/oder regionalen Bestimmungen, die in Mitgliedstaaten der Europäischen Union aus der Richtlinie 2014/32/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014, auch bezeichnet als Messgeräterichtlinie (engl. "measuring instrument directive", MID), abgeleitet werden und die die Erfassung der übertragenen Energiemenge betreffen, einhält. Die jeweiligen Bestimmungen ergeben sich beispielsweise aus Gesetzen und/oder Verordnungen. Beispiele hierfür sind das deutsche "Gesetz über das Inverkehrbringen und die Bereitstellung von Messgeräten auf dem Markt, ihre Verwendung und Eichung sowie über Fertigpackungen" (auch als Mess- und Eichgesetz oder kurz MessEG bezeichnet), die deutsche "Gebührenverordnung zum Mess- und Eichwesen" (auch als Mess- und Eichgebührenverordnung oder kurz MessEGebV bezeichnet), das österreichische "Bundesgesetz über das Maß- und Eichwesen" (auch als Maß- und Eichgesetz oder kurz MEG bezeichnet), das schweizerische "Bundesgesetz über das Messwesen", SR 941.20 (auch als Messgesetz oder kurz MessG bezeichnet), das italienische "Legge federale sulla metrologia" oder das französische "Loi föderale sur la metrologie". The control device includes the energy meter, which is preferably designed to conform to calibration law. The fact that the energy meter is designed to be "calibration-compliant" means that it complies with the respective national and/or regional regulations that apply in member states of the European Union from Directive 2014/32/EU of the European Parliament and of the Council of February 26th 2014, also referred to as the Measuring Instruments Directive (measuring instrument directive", MID) and which relate to the recording of the amount of energy transmitted. The respective provisions result, for example, from laws and/or ordinances. Examples of this are the German "law on the placing on the market and the provision of measuring devices on the market, their use and calibration as well as pre-packaged products" (also referred to as the Measurement and Calibration Act or MessEG for short), the German "Measurement and Calibration Fee Ordinance" (also referred to as the Measurement and Calibration Fee Ordinance or MessEGebV for short), the Austrian "Federal Law on measurement and calibration" (also known as the measurement and calibration law or MEG for short), the Swiss "Federal law on metrology", SR 941.20 (also known as the measurement law or MessG for short), the Italian "Legge federale sulla metrologia" or the French "Loi federale sur la metrologie".
Der Energiezähler selbst umfasst zumindest die Messeinheiten, die zum Erfassen der Energiemenge, insbesondere durch Erfassen der anliegenden Spannung und des fließenden Stroms einer jeden Phase, die zum Laden des Energiespeichers genutzt wird, eingerichtet sind. The energy meter itself comprises at least the measuring units that are set up to record the amount of energy, in particular by recording the applied voltage and the current flowing in each phase that is used to charge the energy store.
Die Steuervorrichtung kann eine Leiterplatte umfassen, auf welcher eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen zum Steuern und/oder Messen und/oder Überwachen der Energiezustände an der Ladestation bzw. im verbundenen Elektrofahrzeug angeordnet sind. The control device can include a printed circuit board on which a plurality of electronic components for controlling and/or measuring and/or monitoring the energy states at the charging station or in the connected electric vehicle are arranged.
Gemäß einer Ausführungsform der Ladestation ist der Energiezähler der Steuervorrichtung zur Messung der zwischen der elektrischen Energiequelle und der Ladestation übertragenen elektrischen Energiemenge und zur Messung der zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragenen elektrischen Energiemenge ausgebildet. According to one embodiment of the charging station, the energy meter of the control device is designed to measure the amount of electrical energy transmitted between the electrical energy source and the charging station and to measure the amount of electrical energy transmitted between the charging station and the energy store.
In dieser Ausführungsform kann einerseits die von der Ladestation aus der elektrischen Energiequelle, wie beispielsweise einem Energieversorgungsnetz, bezogene Energiemenge von dem Energiezähler erfasst werden und andererseits die für die Abrechnung relevante an den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges übertragene Energiemenge erfasst werden. Der Energiezähler erfüllt damit eine Doppelfunktion, womit eine weitere Einsparung erreicht ist. In this embodiment, on the one hand, from the charging station from the electrical energy source, such as an energy supply network, related amount of energy are recorded by the energy meter and, on the other hand, the amount of energy transmitted to the energy store of the electric vehicle that is relevant for billing is recorded. The energy meter thus fulfills a double function, with which further savings are achieved.
Die für die Abrechnung relevante an den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges übertragene Energiemenge ist beispielsweise die am Übergabepunkt übertragene elektrische Energie. Der Übergabepunkt befindet sich bei einer Ladestation mit einem Ladekabel beispielsweise am Stecker des Ladekabels. Bei einer Ladestation mit einer Buchse, an welcher der Besitzer des Elektrofahrzeuges selbst das Ladekabel ansteckt, befindet sich der Übergabepunkt beispielsweise an der Buchse an der Ladestation. The amount of energy transferred to the energy store of the electric vehicle that is relevant for billing is, for example, the electrical energy transferred at the transfer point. In the case of a charging station with a charging cable, the transfer point is, for example, at the plug of the charging cable. In the case of a charging station with a socket to which the owner of the electric vehicle himself plugs in the charging cable, the transfer point is, for example, at the socket on the charging station.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst diese eine Leistungsschaltvorrichtung mit einem ersten Schaltzustand, in welchem elektrische Energie zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragbar ist, und mit einem zweiten Schaltzustand, in welchem elektrische Energie zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher nicht übertragbar ist, wobei die elektronische Steuervorrichtung zum Versetzen der Leistungsschaltvorrichtung in den ersten oder den zweiten Schaltzustand in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Energiezählers eingerichtet ist. According to a further embodiment of the charging station, it comprises a power switching device with a first switching state in which electrical energy can be transmitted between the charging station and the energy store, and with a second switching state in which electrical energy cannot be transmitted between the charging station and the energy store, the electronic control device for moving the power switching device is set up in the first or the second switching state depending on an operating state of the energy meter.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da hiermit gewährleistet ist, dass Energie nur dann zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragen wird, wenn der Energiezähler zum korrekten Erfassen der übertragenen Energiemenge bereit ist. Je nach Aufbau des Energiezählers kann es sein, dass dieser beispielsweise zu Beginn eines Ladevorgangs und/oder nach einer Unterbrechung der Versorgungsspannung zunächst hochfahren muss. In dieser Zeit ist eine korrekte Erfassung der übertragenen Energiemenge nicht gewährleistet. Zudem kann bei einem Ausfall einer Messeinheit des Energiezählers ein eventuell laufender Ladevorgang sofort unterbrochen werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst die elektronische Steuervorrichtung mehrere Komponenten und der Energiezähler umfasst mehrere Komponenten, wobei zumindest einige der Komponenten der elektronischen Steuervorrichtung und einige der Komponenten des Energiezählers auf zumindest einer Halbleiter-Platine integriert sind. This embodiment is advantageous because it ensures that energy is only transferred between the charging station and the energy store when the energy meter is ready to correctly record the amount of energy transferred. Depending on the structure of the energy meter, it may be the case that it first has to start up, for example at the beginning of a charging process and/or after an interruption in the supply voltage. During this time, correct recording of the amount of energy transferred cannot be guaranteed. In addition, if a measuring unit of the energy meter fails, any ongoing charging process can be interrupted immediately. According to a further embodiment of the charging station, the electronic control device comprises a number of components and the energy meter comprises a number of components, at least some of the components of the electronic control device and some of the components of the energy meter being integrated on at least one semiconductor circuit board.
Die Integration auf einer Halbleiter-Platine reduziert den Verdrahtungsaufwand für die Ladestation bedeutend, zudem gibt die Halbleiter-Platine den Komponenten eine mechanische Stabilität. The integration on a semiconductor board significantly reduces the wiring effort for the charging station, and the semiconductor board also gives the components mechanical stability.
Die auf der zumindest einen Halbleiter-Platine integrierten Komponenten der Steuervorrichtung umfassen beispielsweise einen Prozessor, eine Kommunikationseinheit, eine Speichereinheit und dergleichen. Die auf der zumindest einen Halbleiter-Platine integrierten Komponenten des Energiezählers umfassen beispielsweise eine Speichereinheit, eine Signatureinheit, eine Verschlüsselungseinheit, eine Verarbeitungseinheit und dergleichen. The components of the control device integrated on the at least one semiconductor circuit board include, for example, a processor, a communication unit, a memory unit and the like. The components of the energy meter integrated on the at least one semiconductor circuit board include, for example, a storage unit, a signature unit, an encryption unit, a processing unit and the like.
In Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass alle Komponenten der Steuervorrichtung und alle Komponenten des Energiezählers auf zumindest einer Halbleiter-Platine angeordnet sind. In embodiments it can be provided that all components of the control device and all components of the energy meter are arranged on at least one semiconductor circuit board.
Es kann vorgesehen sein, dass Komponenten der Steuervorrichtung und/oder Komponenten des Energiezählers auf mehreren Halbleiter-Platinen angeordnet sind. Dann sind die mehreren Halbleiter-Platinen vorzugsweise mittels geeigneter Verbindungen, wie einem Bus-System, beispielsweise CAN-Bus, USB, SATA, PATA oder dergleichen, zum Übertragen von Signalen und/oder Daten miteinander verbunden. Provision can be made for components of the control device and/or components of the energy meter to be arranged on a plurality of semiconductor circuit boards. The multiple semiconductor boards are then preferably connected to one another by means of suitable connections, such as a bus system, for example CAN bus, USB, SATA, PATA or the like, for the transmission of signals and/or data.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation sind eine Anzahl der Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und die Steuervorrichtung mit dem Energiezähler gemeinsam in einem integrierten elektronischen System angeordnet. Das integrierte elektronische System umfasst beispielsweise eine Anzahl von Halbleiter-Platinen, auf denen die Anzahl der Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und die Steuervorrichtung integriert sind. According to a further embodiment of the charging station, a number of the plurality of electrical and/or electronic components and the control device with the energy meter are arranged together in an integrated electronic system. The integrated electronic system includes, for example, a number of semiconductor circuit boards on which the number of electrical and/or electronic components and the control device are integrated.
Das integrierte elektronische System zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass Bauteile, die zum Betreiben der Komponenten des Systems notwendig sind, wie ein Netzteil zum Bereitstellen einer jeweiligen Versorgungsspannung, eine Sicherheitseinrichtung, die eine ordnungsgemäße Funktion der Komponenten überwacht, EMV-Schutzmaßnahmen, wie ein EMV'Schutzgehäuse und/oder EMV'Filter, nur einfach in dem integrierten elektronischen System vorhanden sind und damit ihre jeweilige Funktion in Bezug auf alle Komponenten des Systems bereitstellen. Damit kann eine Komplexität der Ladestation reduziert sein, insbesondere da weniger Bauteile für deren Betrieb benötigt werden. The integrated electronic system is characterized, for example, by the fact that components that are necessary to operate the components of the system, such as a power supply unit for providing a respective supply voltage, a safety device that monitors the proper functioning of the components, EMC protective measures, such as an EMC 'Protective housing and / or EMC' filters, are only simply present in the integrated electronic system and thus provide their respective function in relation to all components of the system. The complexity of the charging station can thus be reduced, in particular since fewer components are required for its operation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation weist diese ein einzelnes Netzteil zum Bereitstellen einer jeweiligen Versorgungsspannung zum Betreiben der Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten und der Steuervorrichtung umfassend den Energiezähler auf. According to a further embodiment of the charging station, it has a single power pack for providing a respective supply voltage for operating the number of electrical and/or electronic components and the control device comprising the energy meter.
Das heißt, dass die Ladestation nur ein Netzteil hat. Das Netzteil ist zum Bereitstellen unterschiedlicher Versorgungsspannungen eingerichtet, wobei die von dem Netzteil bereitzustellenden Versorgungsspannungen von den Anforderungen der Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten und der Steuervorrichtung abhängt. This means that the charging station only has one power supply. The power pack is set up to provide different supply voltages, with the supply voltages to be provided by the power pack depending on the requirements of the number of electrical and/or electronic components and the control device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation weisen die Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten und die Steuervorrichtung umfassend den Energiezähler eine gemeinsame EMV'Schutzvorrichtung auf. According to a further embodiment of the charging station, the number of electrical and/or electronic components and the control device comprising the energy meter have a common EMC protection device.
Dies reduziert insbesondere die Komplexität der Ladestation sowie die Herstellungskosten für die Ladestation. Speziell EMV'Filter sind teuer und beanspru- chen viel Platz, weshalb es sehr vorteilhaft ist, wenn die benötigte Anzahl an EMV'Filter reduziert werden kann. In particular, this reduces the complexity of the charging station and the manufacturing costs for the charging station. EMC filters in particular are expensive and take up a lot of space, which is why it is very advantageous if the required number of EMC filters can be reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst die EMV- Schutzvorrichtung eine Anzahl von EMV'Filter und/oder ein EMV- Schutzgehäuse. According to a further embodiment of the charging station, the EMC protection device comprises a number of EMC filters and/or an EMC protection housing.
Ein EMV'Schutzgehäuse ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung zu verhindern. Hierzu umfasst das EMV- Schutzgehäuse beispielsweise einen F aradaykäfig. An EMC protective housing is set up in particular to prevent electromagnetic radiation from being emitted. For this purpose, the EMC protective housing includes a Faraday cage, for example.
EMV'Filter umfassen insbesondere Schaltungen mit Kondensatoren und Induktivitäten. EMV'Filter sind beispielsweise als Netzfilter in Form eines Tiefpasses oder dergleichen ausgebildet. In particular, EMC filters include circuits with capacitors and inductances. EMC filters are designed, for example, as mains filters in the form of a low-pass filter or the like.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation ist die Steuervorrichtung zum Empfangen eines Kommunikationssignals von einer externen Einheit und zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des empfangenen Kommunikationssignals eingerichtet. According to a further embodiment of the charging station, the control device is set up to receive a communication signal from an external unit and to control and/or regulate the charging process as a function of the received communication signal.
Die externe Einheit ist beispielsweise ein Mobilgerät eines Nutzers der Ladestation oder ein Server eines Energienetzbetreibers. The external unit is, for example, a mobile device of a user of the charging station or a server of an energy network operator.
Über das Kommunikationssignal kann der Ladevorgang direkt oder indirekt gesteuert werden. Insbesondere kann zwischen einem Laden und einem Entladen des Energiespeichers umgeschaltet werden. So kann beispielsweise zu Zeiten, wenn die elektrische Energiequelle, insbesondere ein Energieversorgungsnetz, sehr stark belastet ist, elektrische Energie aus dem Energiespeicher in die elektrische Energiequelle eingespeist werden, um diese zu entlasten. Hierzu wird über das Kommunikationssignal beispielsweise eine entsprechende Information oder Anforderung von dem Server des Energienetzbetreibers empfangen. Vorteilhaft kann über das Kommunikationssignal auch eine aktuelle Preisinfor- mation für eine Energieeinheit empfangen werden. Die Energieeinheit ist vorzugsweise eine Kilowattstunde (kWh). Vorzugsweise wird die aktuelle Preisinformation verschlüsselt und signiert empfangen, so dass sichergestellt ist, dass diese echt ist und nicht manipuliert wurde. Die Preisinformation kann dabei zwei Werte umfassen, einen ersten Preis für das Beziehen von elektrischer Energie (das heißt Laden des Energiespeichers) und einen zweiten Preis für das Einspeisen von elektrischer Energie (das heißt Entladen des Energiespeichers). Die Preisinformation kann insbesondere von dem Energiezähler dazu verwendet werden, die Kosten für den aktuellen Ladevorgang zu ermitteln. Ferner kann die Preisinformation eine Zeitinformation, die eine Gültigkeit eines jeweiligen Preises bestimmt oder begrenzt, umfassen, so dass sichergestellt werden kann, dass die Preisinformation immer aktuell ist. Weiterhin kann auf Basis der Preisinformation entschieden werden, ob der Ladevorgang weitergeführt werden soll. Hierzu kann beispielsweise der Nutzer eine Preisobergrenze für den Bezug von elektrischer Energie vorgeben und/oder vorgeben, ab welchem Preis elektrische Energie eingespeist werden soll. The charging process can be controlled directly or indirectly via the communication signal. In particular, it is possible to switch between charging and discharging the energy store. For example, at times when the electrical energy source, in particular an energy supply network, is heavily loaded, electrical energy can be fed from the energy store into the electrical energy source in order to relieve it. For this purpose, for example, corresponding information or a request is received from the server of the energy network operator via the communication signal. Advantageously, current price information for an energy unit can also be received via the communication signal. The unit of energy is preferably a kilowatt hour (kWh). The current price information is preferably received in encrypted form and signed, so that it is ensured that it is genuine and has not been manipulated. The price information can include two values, a first price for obtaining electrical energy (ie charging the energy store) and a second price for feeding in electrical energy (ie discharging the energy store). The price information can be used in particular by the energy meter to determine the costs for the current charging process. Furthermore, the price information can include time information that determines or limits the validity of a respective price, so that it can be ensured that the price information is always up-to-date. Furthermore, based on the price information, it can be decided whether the charging process should be continued. For this purpose, for example, the user can specify an upper price limit for the purchase of electrical energy and/or specify the price from which electrical energy is to be fed in.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation ist der Energiezähler zum Erfassen eines von der elektrischen Energiequelle bezogenen Stroms, einer von der elektrischen Energiequelle bereitgestellten Spannung und/oder einer Frequenz eines von der elektrischen Energiequelle bereitgestellten Spannungssignals eingerichtet, wobei die Steuervorrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des erfassten Stroms und/oder der erfassten Spannung und/oder der erfassten Frequenz eingerichtet ist. According to a further embodiment of the charging station, the energy meter is set up to record a current drawn from the electrical energy source, a voltage provided by the electrical energy source and/or a frequency of a voltage signal provided by the electrical energy source, with the control device for controlling and/or regulating the Charging is set up as a function of the detected current and / or the detected voltage and / or the detected frequency.
Der Energiezähler ist insbesondere zum Erfassen der Spannung einer jeden Phase der elektrischen Energiequelle eingerichtet. The energy meter is set up in particular to record the voltage of each phase of the electrical energy source.
Speziell die Spannung der elektrischen Energiequelle und die Frequenz des Spannungssignals lassen auf die aktuelle Belastung schließen. In Abhängigkeit der aktuellen Belastung kann beispielsweise zwischen einem Laden und einem Entladen des Energiespeichers umgeschaltet werden. In particular, the voltage of the electrical energy source and the frequency of the voltage signal allow conclusions to be drawn about the current load. Dependent on the current load can be switched between charging and discharging the energy store, for example.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation ist der Energiezähler zum Erfassen eines Ein- und/oder Ausgangsstroms, einer Ein- und/oder Ausgangsspannung und/oder einer Ein- und/oder Ausgangsleistung von dem oder an den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges eingerichtet, wobei die Steuervorrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des erfassten Ausgangsstroms, der erfassten Ausgangsspannung und/oder der erfassten Ausgangsleistung und einem jeweiligen vorbestimmten Schwellwert eingerichtet ist. According to a further embodiment of the charging station, the energy meter is set up to record an input and/or output current, an input and/or output voltage and/or an input and/or output power from or to the energy store of the electric vehicle, the control device for Control and / or regulation of the charging process depending on the detected output current, the detected output voltage and / or the detected output power and a respective predetermined threshold is set up.
Der jeweilige vorbestimmte Schwellwert für den Ausgangsstrom, die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung kann sich für den Bezug von elektrischer Energie und für das Einspeisen elektrischer Energie unterscheiden. Weiterhin kann der jeweilige vorbestimmte Schwellwert von Umgebungsbedingungen, insbesondere einer Temperatur und einer Luftfeuchtigkeit, abhängen. The respective predetermined threshold value for the output current, the output voltage and the output power can differ for the purchase of electrical energy and for the feeding in of electrical energy. Furthermore, the respective predetermined threshold value can depend on environmental conditions, in particular a temperature and an air humidity.
Der vorbestimmte Schwellwert kann beispielsweise beim Koppeln des elektrischen Energiespeichers mit der Ladestation von dem elektrischen Energiespeicher oder dem Ladekabel empfangen werden und/oder auf Basis von Informationen betreffend eine Art des elektrischen Energiespeichers und/oder des verwendeten Ladekabels ermittelt werden. The predetermined threshold value can be received, for example, when the electrical energy store is coupled to the charging station from the electrical energy store or the charging cable and/or can be determined on the basis of information relating to a type of electrical energy store and/or the charging cable used.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da beispielsweise ein Kurzschluss oder sonstiger Defekt im Ladekabel oder in dem Energiespeicher auf Basis des Ausgangsstroms, der Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsleistung ermittelt werden kann. Wenn ein Defekt festgestellt wird, kann der Ladevorgang oder der Entladevorgang abgebrochen werden. Damit werden sowohl die Ladestation als auch der elektrische Energiespeicher und das Elektrofahrzeug geschützt. Weiterhin kann eine Überlastung des Ladekabels oder des elektrischen Energiespeichers durch einen zu hohen Strom oder eine zu hohe Spannung vermieden werden. This embodiment is advantageous because, for example, a short circuit or other defect in the charging cable or in the energy store can be determined on the basis of the output current, the output voltage and/or the output power. If a defect is detected, the charging or discharging process can be aborted. This protects both the charging station and the electrical energy storage device and the electric vehicle. Furthermore, an overload of the charging cable or of the electrical energy store due to excessive current or excessive voltage can be avoided.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst der Energiezähler eine eichrechtskonforme Messeinheit zum eichrechtlich konformen Erfassen von Roh-Messdaten und eine eichrechtskonforme Speichereinheit zum eichrechtlich konformen Speichern der erfassten Roh-Messdaten. According to a further embodiment of the charging station, the energy meter comprises a calibration law-compliant measuring unit for the calibration law-compliant acquisition of raw measurement data and a calibration law-compliant storage unit for calibration law-compliant storage of the acquired raw measurement data.
Die eichrechtskonforme Messeinheit ist insbesondere zum Erfassen der übertragenen Energiemenge eingerichtet. Hierbei kann die Messeinheit zum Erfassen eines Stroms und einer Spannung sowie einer Phasenlage zwischen Strom und Spannung eingerichtet sein. Die Messeinheit kann ferner zum Erfassen der Roh- Messdaten für eine jeweilige Phase, über die der elektrische Energiespeicher elektrische Energie bezieht oder liefert, separat eingerichtet sein. The measurement unit, which conforms to calibration law, is set up in particular to record the amount of energy transmitted. In this case, the measuring unit can be set up to detect a current and a voltage as well as a phase position between the current and the voltage. Furthermore, the measuring unit can be set up separately for acquiring the raw measurement data for a respective phase via which the electrical energy store draws or supplies electrical energy.
Die eichrechtskonforme Messeinheit weist insbesondere eine amtlich anerkannte Eichung auf und ist manipulationssicher. Das heißt, dass die eichrechtskonforme Messeinheit beispielsweise eine Sicherheitseinrichtung umfasst, die einen Manipulationsversuch erkennt oder ermittelt und diese Information entsprechend ausgibt. Wenn eine Manipulation ermittelt wird, dann kann beispielsweise ein Ladevorgang abgebrochen und/oder die Ladestation insgesamt stillgelegt werden, bis die Manipulation beseitigt ist. The measuring unit, which conforms to calibration law, features an officially recognized calibration and is tamper-proof. This means that the measuring unit that conforms to calibration law includes, for example, a security device that detects or determines an attempt at manipulation and outputs this information accordingly. If manipulation is determined, then, for example, a charging process can be aborted and/or the charging station can be shut down altogether until the manipulation has been eliminated.
Auch die eichrechtskonforme Speichereinheit ist vorzugsweise manipulationssicher. Insbesondere ist die Speichereinheit derart ausgebildet, dass beispielsweise nur eine Verarbeitungseinheit des Energiezählers Zugriff auf die darin gespeicherten Roh-Messdaten hat. Damit kann sichergestellt werden, dass die gespeicherten Roh-Messdaten nicht nachträglich manipuliert werden können. Zudem kann ein Auslesen der gespeicherten Roh-Messdaten überwacht und kontrolliert werden. Insbesondere können die Roh-Messdaten nur nach einer Anfrage bei der Verarbeitungseinheit gesendet werden, es gibt somit keine Möglichkeit des Aus- lesens der Roh-Messdaten durch andere Komponenten außerhalb des zertifizierten Bereichs. Der Begriff "zertifizierter Bereich" umfasst insbesondere jene Komponenten des Energiezählers, die vor einer Manipulation geschützt sind und/oder bei denen eine versuchte oder erfolgte Manipulation jederzeit feststellbar ist. Dies umfasst insbesondere auch eine Software oder ein Programm, das von einer der Komponenten im zertifizierten Bereich ausgeführt wird. The storage unit that conforms to calibration law is also preferably tamper-proof. In particular, the storage unit is designed in such a way that, for example, only one processing unit of the energy meter has access to the raw measurement data stored therein. This ensures that the stored raw measurement data cannot be manipulated later. In addition, reading out the stored raw measurement data can be monitored and controlled. In particular, the raw measurement data can only be sent after a request to the processing unit, so there is no possibility of reading of the raw measurement data by other components outside the certified area. The term "certified area" includes in particular those components of the energy meter that are protected against manipulation and/or where attempted or actual manipulation can be detected at any time. In particular, this also includes software or a program that is executed by one of the components in the certified area.
Auch die Datenübertragung von der Messeinheit zu der Speichereinheit ist vorzugsweise mit geeigneten Maßnahmen geschützt, wie beispielsweise mittels eines sicheren Kommunikationsprotokolls, das die Authentizität und die Integrität der Roh-Messdaten sicherstellt. The data transmission from the measuring unit to the storage unit is also preferably protected with suitable measures, such as a secure communication protocol that ensures the authenticity and integrity of the raw measurement data.
Die Roh-Messdaten werden vorzugsweise gemeinsam mit einem jeweiligen Zeitstempel, der einen Erfassungszeitpunkt angibt, gespeichert. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist es weiterhin, dass die Roh-Messdaten selbst gespeichert werden, und nicht bereits signierte und verschlüsselte Datenpakete, da ein signiertes und verschlüsseltes Datenpaket ein Vielfaches an Speicherplatz benötigt. Somit kann die Speichereinheit vergleichsweise klein sein oder alternativ eine deutlich größere Anzahl an Messdaten sichern. The raw measurement data are preferably stored together with a respective time stamp that indicates a time of acquisition. Another advantage of this embodiment is that the raw measurement data itself is stored and not data packets that have already been signed and encrypted, since a signed and encrypted data packet requires a multiple of storage space. The memory unit can thus be comparatively small or, alternatively, save a significantly larger number of measurement data.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst der Energiezähler eine Signatureinheit, die zum Bereitstellen eines signierten Datenpakets umfassend signierte Roh-Messdaten eingerichtet ist. According to a further embodiment of the charging station, the energy meter includes a signature unit which is set up to provide a signed data packet comprising signed raw measurement data.
Das signierte Datenpaket ist insbesondere mit einer digitalen Signatur signiert. Mit einer digitalen Signatur kann die Authentizität einer Nachricht oder eines Dokuments, wie den in dem Datenpaket enthaltenen Roh-Messdaten, sichergestellt werden. Eine gültige digitale Signatur zeigt dem Empfänger der Nachricht, dass diese von einem bekannten oder einem bestimmten Absender stammt (Authentizität). Das signierte Datenpaket kann außer den signierten Roh-Messdaten weitere Daten umfassen, wie beispielsweise eine Preisinformation. Vorzugsweise ist hierbei für jedes Zeitintervall eine aktuelle Preisinformation vorhanden. The signed data packet is in particular signed with a digital signature. A digital signature can be used to ensure the authenticity of a message or a document, such as the raw measurement data contained in the data package. A valid digital signature shows the recipient of the message that the message came from a known or specific sender (authenticity). In addition to the signed raw measurement data, the signed data packet can include other data, such as price information. Up-to-date price information is preferably available for each time interval.
Das Datenpaket wird vorzugsweise im OCMF-Format (OCMF: open charge metering format) erzeugt und signiert. The data packet is preferably generated and signed in OCMF format (OCMF: open charge metering format).
Es sei angemerkt, dass das signierte Datenpaket jederzeit bereitgestellt werden kann, unabhängig von einem aktuellen Ladevorgang. Insbesondere muss nicht in regelmäßigen Zeitabständen ein signierte Datenpaket erzeugt werden, da durch das Speichern der Roh-Messdaten in der eichrechtskonformen Speicher einheit die Roh-Messdaten manipulationssicher dauerhaft gespeichert sind und jederzeit der Zugriff auf die Roh-Messdaten gewährleistet ist. It should be noted that the signed data packet can be provided at any time, regardless of a current loading process. In particular, a signed data packet does not have to be generated at regular intervals, since by storing the raw measurement data in the calibration law-compliant storage unit, the raw measurement data are permanently stored in a tamper-proof manner and access to the raw measurement data is guaranteed at all times.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst der Energiezähler eine Verschlüsselungseinheit, die zum Bereitstellen eines verschlüsselten signierten Datenpakets auf Basis des signierten Datenpakets eingerichtet ist. According to a further embodiment of the charging station, the energy meter includes an encryption unit that is set up to provide an encrypted, signed data packet based on the signed data packet.
Durch die Verschlüsselung kann die Integrität des signierten Datenpakets sichergestellt werden, das heißt, dass dieses auf einem Übertragungsweg nicht mitgelesen oder manipuliert wurde. The encryption can ensure the integrity of the signed data packet, which means that it was not read or manipulated on a transmission path.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst diese eine Kommunikationseinheit zum Übertragen des verschlüsselten signierten Datenpakets an eine zu der Ladestation externe Einheit. According to a further embodiment of the charging station, it comprises a communication unit for transmitting the encrypted, signed data packet to a unit which is external to the charging station.
Die externe Einheit ist insbesondere ein Server eines Energienetzbetreibers und/oder eines Betreibers der Ladestation und/oder eines Zahlungsdienstleisters. Weiterhin kann die externe Einheit ein Mobilgerät des Nutzers der Ladestation und/oder eine Einheit des Elektrofahrzeuges umfassen. Die Kommunikationseinheit ist insbesondere zum Senden und/oder Empfangen von Nachrichten nach dem OCPP -Protokoll (OCPP: open charge point protocol) in Version 1.6 oder folgender Updates eingerichtet. The external unit is in particular a server of an energy network operator and/or an operator of the charging station and/or a payment service provider. Furthermore, the external unit can include a mobile device of the user of the charging station and/or a unit of the electric vehicle. The communication unit is set up in particular for sending and/or receiving messages according to the OCPP protocol (OCPP: open charge point protocol) in version 1.6 or subsequent updates.
Die Kommunikationseinheit umfasst beispielsweise ein Modem, insbesondere ein Mobilfunk -Mo dem der zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Generation (2G, 3G, 4G, 5G), und/oder einen Netzwerkadapter, insbesondere einen WLAN- Adapter oder eine Netzwerkkarte für ein kabelgebundenes Netzwerk. The communication unit comprises, for example, a modem, in particular a mobile radio modem of the second, third, fourth and/or fifth generation (2G, 3G, 4G, 5G), and/or a network adapter, in particular a WLAN adapter or a network card for a wired network.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladestation umfasst diese eine Anzeigevorrichtung, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der von dem Energiezähler gemessenen gelieferten elektrischen Energiemenge anzusteuern. According to a further embodiment of the charging station, it comprises a display device, the control device being set up to actuate the display device to display the amount of electrical energy supplied measured by the energy meter.
Die auf der Anzeigevorrichtung angezeigte elektrische Energiemenge basiert insbesondere auf den erfassten Roh-Messdaten. Damit kann auf der Anzeigevorrichtung im Wesentlichen zeitgleich mit der Erfassung der Roh-Messdaten der aktuelle Stand angezeigt werden, denn auf eine aufwändige Signierung der Messdaten muss nicht gewartet werden. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung keinen Zugriff auf die anzuzeigenden Roh-Messdaten auf dem Übertragungsweg zu der Anzeigevorrichtung hat. Damit ist sichergestellt, dass die Anzeigevorrichtung tatsächlich die Roh-Messdaten anzeigt. Da die Roh-Messdaten durch eine eichrechtskonforme Messeinheit erfasst und in einer eichrechtskonformen Speicher einheit gespeichert sind, ist damit sichergestellt, dass die Anzeigevorrichtung den eichrechtlich korrekten Wert für die gelieferte Energiemenge anzeigt. Eine Täuschung des Nutzers mittels der Anzeigevorrichtung ist damit ausgeschlossen. The amount of electrical energy displayed on the display device is based in particular on the recorded raw measurement data. The current status can thus be displayed on the display device essentially at the same time as the acquisition of the raw measurement data, because there is no need to wait for a time-consuming signing of the measurement data. Furthermore, it is provided that the control device does not have access to the raw measurement data to be displayed on the transmission path to the display device. This ensures that the display device actually displays the raw measurement data. Since the raw measurement data is recorded by a measurement unit that conforms to calibration law and is stored in a storage unit that conforms to calibration law, this ensures that the display device displays the correct value for the amount of energy supplied, which is correct in accordance with calibration law. This rules out the possibility of the user being deceived by the display device.
Auf der Anzeigevorrichtung kann sowohl die gelieferte Gesamt-Energiemenge und/oder eine aktuell gelieferte Energiemenge, beispielsweise eine Rate der Energiemenge, angezeigt werden. Dementsprechend kann ferner sowohl der er- reichte Gesamtpreis des Ladevorganges und/oder ein aktuell gültiger Preis pro kWh angezeigt werden. The total amount of energy supplied and/or a currently supplied amount of energy, for example a rate of the amount of energy, can be displayed on the display device. Accordingly, both the total price of the charging process and/or a currently valid price per kWh are displayed.
Es sei angemerkt, dass beispielsweise eine Verarbeitungseinheit des Energiezählers überwacht, welche der Roh-Messdaten und der Preisinformationen die Steuervorrichtung auf der Anzeigevorrichtung anzeigen lassen will, und dies gegebenenfalls unterbindet. Die volle Kontrolle darüber, welche der Roh-Messdaten und der Preisinformationen ausgegeben werden, liegt damit bei dem Energiezähler. It should be noted that, for example, a processing unit of the energy meter monitors which of the raw measurement data and the price information the control device wants to display on the display device and, if necessary, prevents this. The energy meter therefore has full control over which of the raw measurement data and price information is output.
In Ausführungsformen kann auf der Anzeigevorrichtung auch eine aktuelle Preisinformation und/oder ein erreichter Gesamtpreis angezeigt werden. In embodiments, current price information and/or a total price achieved can also be displayed on the display device.
Die Anzeigevorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, OCPP -Nachrichten (OCPP: open charge point protocol) anzuzeigen. The display device can also be set up to display OCPP messages (OCPP: open charge point protocol).
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation koppelbaren Energiequelle vor geschlagen. In einem ersten Schritt wird elektrische Energie zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragen. Dies kann sowohl ein Laden des Energiespeichers als auch ein Entladen des Energiespeichers umfassen. In einem zweiten Schritt werden Roh-Messdaten in Abhängigkeit einer zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher übertragenen elektrischen Energiemenge mittels eines in der Ladestation integrierten Energiezählers, insbesondere eines eichrechtskonformen Energiezählers, erfasst. Die Roh- Messdaten sind hierbei repräsentativ für die übertragene Energiemenge. In einem dritten Schritt werden die erfassten Roh-Messdaten in einer eichrechtskonformen Speichereinheit gespeichert. In einem vierten Schritt werden gespeicherte Roh-Messdaten an eine in der Ladestation integrierte Steuervorrichtung und/oder an eine in der Ladestation integrierte Anzeigevorrichtung ausgegeben und/oder es wird ein verschlüsseltes signiertes Datenpaket umfassend signierte Roh-Messdaten bereitgestellt und an eine zu der Ladestation externe Einheit ausgegeben. According to a second aspect, a method for operating a charging station for charging and/or discharging an energy store of an electric vehicle with electrical energy using an energy source that can be coupled to the charging station is proposed. In a first step, electrical energy is transferred between the charging station and the energy store. This can include both charging the energy store and discharging the energy store. In a second step, raw measurement data are recorded as a function of an amount of electrical energy transmitted between the charging station and the energy store using an energy meter integrated in the charging station, in particular an energy meter that conforms to calibration law. The raw measurement data are representative of the amount of energy transmitted. In a third step, the recorded raw measurement data is stored in a storage unit that conforms to calibration law. In a fourth step, stored raw measurement data are output to a control device integrated in the charging station and/or to a display device integrated in the charging station and/or an encrypted signed data packet is comprehensively signed Raw measurement data provided and output to a unit external to the charging station.
Dieses Verfahren weist die entsprechenden Vorteile auf, die zu der Ladestation gemäß dem ersten Aspekt erläutert sind. Die für die Ladestation beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend. This method has the corresponding advantages that are explained for the charging station according to the first aspect. The embodiments described for the charging station apply accordingly to the proposed method.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Further advantageous refinements and aspects of the invention are the subject matter of the dependent claims and of the exemplary embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the enclosed figures.
Fig. 1 zeigt schematisch ein mit einer Ladestation gekoppeltes Elektrofahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, wobei die Ladestation mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt ist; 1 schematically shows an electric vehicle coupled to a charging station with an electrical energy store, the charging station being coupled to an electrical energy source;
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation; 2 shows a schematic block diagram of a first exemplary embodiment of a charging station;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation; 3 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a charging station;
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation; Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation; und 4 shows a schematic block diagram of a third exemplary embodiment of a charging station; 5 shows a schematic block diagram of a fourth exemplary embodiment of a charging station; and
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation. FIG. 6 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a charging station.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist. Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated.
Fig. 1 zeigt schematisch ein mittels eines Ladekabels 105 mit einer Ladestation 1 gekoppeltes Elektrofahrzeug 100 mit einem elektrischen Energiespeicher 110, der beispielsweise als ein Lithium -Ionen- Akku ausgebildet ist. Die Ladestation 1 weist eine Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten 4 - 7 (siehe Fig. 2 - 5) und eine Steuervorrichtung 10 mit einem Energiezähler 20 (siehe Fig. 2 - 5) auf. Die Ladestation 1 ist mit einer elektrischen Energiequelle 200 gekoppelt. Vorliegend handelt es sich dabei um ein Energieversorgungsnetz 200, wobei die Ladestation 1 über einen Teilnehmernetz- Anschlusspunkt 120 mit dem Energieversorgungsnetz 200 gekoppelt ist. 1 shows schematically an electric vehicle 100 coupled to a charging station 1 by means of a charging cable 105 and having an electrical energy store 110, which is embodied, for example, as a lithium-ion battery. The charging station 1 has a number of electrical and/or electronic components 4-7 (see FIGS. 2-5) and a control device 10 with an energy meter 20 (see FIGS. 2-5). The charging station 1 is coupled to an electrical energy source 200 . In the present case, this is an energy supply network 200, the charging station 1 being coupled to the energy supply network 200 via a subscriber network connection point 120.
Die Ladestation 1 ist beispielsweise gemäß einem der nachfolgend anhand der Fig. 2 - 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet und ist zum Laden und/oder Entladen des Energiespeichers 110 des Elektrofahrzeuges 100 gemäß dem anhand der Fig. 6 beschriebenen Verfahren eingerichtet. The charging station 1 is designed, for example, according to one of the exemplary embodiments described below with reference to FIGS. 2-5 and is set up for charging and/or discharging the energy store 110 of the electric vehicle 100 according to the method described with reference to FIG.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation 1. Die Ladestation 1 ist zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 110 (siehe Fig. 1) eines Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation 1 koppelbaren Energiequelle 200 (siehe Fig.l oder 5) in einem Ladevorgang eingerichtet. Fig. 2 shows a schematic block diagram of a first exemplary embodiment of a charging station 1. The charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
Die Ladestation 1 hat ein Gehäuse 2 umfassend einen Innenraum 3, in dem eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 4, 5 und eine mit den Komponenten 4, 5 gekoppelte elektronische Steuervorrichtung 10 zum Steuern der Komponenten 4, 5 angeordnet sind. Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 4 der Ladestation 1 umfassen beispielsweise einen Schütz, einen FI-Schutzschalter bzw. eine allstromsensitive Überwachungsvor- richtung, und ein Relais. Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 5 sind hier als Anschlussklemmen oder Kontakte ausgebildet, die vorzugsweise geschützt in einer entsprechenden Buchse oder dergleichen angeordnet sind und über die die Ladestation 1 einerseits mit der elektrischen Energiequelle 200 und andererseits mit dem elektrischen Energiespeicher 110 elektrisch koppelbar ist. The charging station 1 has a housing 2 comprising an interior 3, in which a plurality of electrical and / or electronic components 4, 5 and a with the components 4, 5 coupled electronic control device 10 for controlling the components 4, 5 are arranged. The electrical and/or electronic components 4 of the charging station 1 include, for example, a contactor, an earth leakage circuit breaker or an all-current-sensitive monitoring device, and a relay. The electrical and/or electronic components 5 are designed here as connection terminals or contacts, which are preferably arranged in a protected manner in a corresponding socket or the like and via which the charging station 1 can be electrically coupled to the electrical energy source 200 on the one hand and to the electrical energy store 110 on the other.
Die elektronische Steuervorrichtung 10 umfasst ferner einen Energiezähler 20, der insbesondere eichrechtskonform ausgebildet ist. Der Energiezähler 20 ist zur Messung der zwischen der elektrischen Energiequelle 200 und der Ladestation 1 übertragenen elektrischen Energiemenge und/oder der zwischen der Ladestation 1 und dem Energiespeicher 110 übertragenen elektrischen Energiemenge ausgebildet. The electronic control device 10 also includes an energy meter 20, which is designed in particular to conform to calibration law. The energy meter 20 is designed to measure the amount of electrical energy transmitted between the electrical energy source 200 and the charging station 1 and/or the amount of electrical energy transmitted between the charging station 1 and the energy store 110 .
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation 1. Die Ladestation 1 ist zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 110 (siehe Fig. 1) eines Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation 1 koppelbaren Energiequelle 200 (siehe Fig.l oder 5) in einem Ladevorgang eingerichtet. Fig. 3 shows a schematic block diagram of a second exemplary embodiment of a charging station 1. The charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
Die Ladestation 1 der Fig. 3 weist die gleichen Merkmale auf wie die in der Fig. 2 gezeigte Ladestation 1 auf. Zusätzlich sind in der Fig. 3 mehrere Komponenten 11, 12 der elektronischen Steuervorrichtung 10 und mehrere Komponenten 21, 22, 23 des Energiezählers 20 dargestellt. Zumindest die Komponenten 12 der elektronischen Steuervorrichtung 10 und die Komponenten 22, 23 des Energiezählers 20 sind auf zumindest einer Halbleiter-Platine 30 integriert. Beispielsweise handelt es sich bei den Komponenten 12 der Steuervorrichtung 10 um einen Prozessor und ein BIOS oder dergleichen, und bei den Komponenten 22, 23 des Energiezählers 20 um eine Verarbeitungseinheit 22 und eine Speicher einheit 23, die insbesondere jeweils eichrechtskonform ausgebildet sind. The charging station 1 of FIG. 3 has the same features as the charging station 1 shown in FIG. In addition, several components 11, 12 of the electronic control device 10 and several components 21, 22, 23 of the energy meter 20 are shown in FIG. At least the components 12 of the electronic control device 10 and the components 22, 23 of the energy meter 20 are integrated on at least one semiconductor circuit board 30. For example, the components 12 of the control device 10 are a processor and a BIOS or the like, and the components 22, 23 of the energy meter 20 by a processing unit 22 and a memory unit 23, which are in particular designed to conform to calibration law.
Bei den Komponenten 11 der Steuervorrichtung 10, die nicht auf der Halbleiter- Platine 30 integriert sind, handelt es sich beispielsweise um eine Kommunikationseinheit und eine Speicher einheit. Bei der Komponente 21 des Energiezählers 20, die nicht auf der Halbleiter-Platine 30 integriert ist, handelt es sich beispielsweise um eine Messeinheit zum Erfassen eines von der elektrischen Energiequelle 200 (siehe Fig. 1) bezogenen Stroms, einer von der elektrischen Energiequelle 200 bereitgestellten Spannung und/oder einer Frequenz eines von der elektrischen Energiequelle 200 bereitgestellten Spannungssignals und/oder eines Ein- und/oder Ausgangsstroms, einer Ein- und/oder Ausgangsspannung und/oder einer Ein- und/oder Ausgangsleistung von dem oder an den Energiespeicher 110 (siehe Fig. 1) des Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1). The components 11 of the control device 10 that are not integrated on the semiconductor circuit board 30 are, for example, a communication unit and a memory unit. The component 21 of the energy meter 20, which is not integrated on the semiconductor circuit board 30, is, for example, a measuring unit for detecting a current drawn from the electrical energy source 200 (see FIG. 1), a current provided by the electrical energy source 200 Voltage and/or a frequency of a voltage signal provided by the electrical energy source 200 and/or an input and/or output current, an input and/or output voltage and/or an input and/or output power from or to the energy store 110 ( see Fig. 1) of the electric vehicle 100 (see Fig. 1).
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation 1. Die Ladestation 1 ist zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 110 (siehe Fig. 1) eines Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation 1 koppelbaren Energiequelle 200 (siehe Fig.l oder 5) in einem Ladevorgang eingerichtet. Fig. 4 shows a schematic block diagram of a third exemplary embodiment of a charging station 1. The charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process.
Die Ladestation 1 der Fig. 4 weist die gleichen Merkmale auf wie die in der Fig. 2 gezeigte Ladestation 1. Zusätzlich sind weitere elektrische und/oder elektronische Komponenten 6, 7 der Ladestation 1 dargestellt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Leistungsschaltvorrichtung 6 und um ein Netzteil 7, das zum Bereitstellen einer jeweiligen Versorgungsspannung zum Betreiben der Komponenten 4, 5, 6 und der Steuervorrichtung 10 mit dem Energiezähler 20 eingerichtet ist. Weiterhin sind in diesem Beispiel die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 4 der Ladestation 1 und die Steuervorrichtung 10 in einem integrierten elektronischen System 40 angeordnet. Beispielsweise umfasst das integrierte elektronische System 40 eine Anzahl von Halbleiter- Platinen. Vorzugsweise umfasst das integrierte elektronische System 40 ein Bus- System, über das die Komponenten 4 und die Steuervorrichtung 10 Daten und/oder Steuersignale übertragen können. Vorteilhaft kann das integrierte elektronische System 40 von dem einzelnen Netzteil 7 mit Energie versorgt werden. Eine aufwändige Verdrahtung der einzelnen Komponenten 4 mit der Steuervorrichtung 10 entfällt, wodurch die Ladestation 1 insgesamt weniger komplex wird. Zudem bleibt die Ladestation 1 übersichtlich, da weniger Einzelverbindungen, beispielsweise mittels eines Drahts oder Kabels und entsprechende Stecker, vorhanden sind, wodurch beispielsweise ein Defekt schneller identifiziert werden kann. Zudem ist das Risiko eines Wackelkontakts reduziert. The charging station 1 of FIG. 4 has the same features as the charging station 1 shown in FIG. 2. Additional electrical and/or electronic components 6, 7 of the charging station 1 are also shown. This is, for example, a power switching device 6 and a power supply unit 7, which is set up to provide a respective supply voltage for operating the components 4, 5, 6 and the control device 10 with the energy meter 20. Furthermore, the electrical and/or electronic components 4 of the charging station 1 and the control device 10 are arranged in an integrated electronic system 40 in this example. For example, the integrated electronic system 40 includes a number of semiconductor circuit boards. Preferably, the integrated electronic system 40 includes a bus System via which the components 4 and the control device 10 can transmit data and/or control signals. The integrated electronic system 40 can advantageously be supplied with energy from the individual power pack 7 . Complex wiring of the individual components 4 to the control device 10 is no longer necessary, as a result of which the charging station 1 becomes less complex overall. In addition, the charging station 1 remains clear, since there are fewer individual connections, for example by means of a wire or cable and corresponding plugs, which means that a defect can be identified more quickly, for example. In addition, the risk of a loose contact is reduced.
Es sei angemerkt, dass die Ladestation 1 der Fig. 4 zusätzlich auch die Merkmale der Ladestation 1 der Fig. 3 aufweisen kann. It should be noted that the charging station 1 of FIG. 4 can additionally also have the features of the charging station 1 of FIG. 3 .
Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels für eine Ladestation 1. Die Ladestation 1 ist zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 110 (siehe Fig. 1) eines Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation 1 koppelbaren Energiequelle 200 (siehe Fig.l oder 5) in einem Ladevorgang eingerichtet. Außerhalb der Ladestation 1 ist eine externe Einheit 70 dargestellt, die mit der Ladestation 1, insbesondere mit der Steuervorrichtung 10 und dem Energiezähler 20, kommunikativ verbunden ist und Nachrichten, wie ein Kommunikationssignal SIG und/oder ein verschlüsseltes signiertes Datenpaket VXsig, mit der Ladestation 1 austauschen kann. Fig. 5 shows a schematic block diagram of a fourth exemplary embodiment of a charging station 1. The charging station 1 is for charging and/or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of a Charging station 1 coupleable energy source 200 (see Fig.l or 5) set up in a charging process. Outside the charging station 1, an external unit 70 is shown, which is communicatively connected to the charging station 1, in particular to the control device 10 and the energy meter 20, and sends messages, such as a communication signal SIG and/or an encrypted signed data packet VXsig, to the charging station 1 can exchange.
Die Ladestation 1 kann die Merkmale der in der Fig. 3 und/oder der Fig. 4 gezeigten Ladestation 1 aufweisen. Obwohl getrennt dargestellt, ist der Energiezähler 20 ein funktioneller Bestandteil der Steuervorrichtung 10. In dem Beispiel der Fig. 5 umfasst die Ladestation 1 eine EM V- Schutzvorrichtung 8, 9, die hier ein EMV'Schutzgehäuse 8 und jeweils einen EMV-Filter 9 bei den externen Anschlüssen 5 der Ladestation 1 umfasst. Der Energiezähler 20 ist insbesondere als ein eichrechtskonformer Energiezähler 20 ausgebildet und umfasst eine eichrechtskonforme Messeinheit 21 zum eichrechtlich konformen Erfassen von Roh-Messdaten X, eine eichrechtskonforme Verarbeitungseinheit 22 und eine eichrechtskonforme Speichereinheit 23 zum eichrechtlich konformen Speichern der erfassten Roh-Messdaten X. Die Eichrechtskonformität des Energiezählers 20 kann beispielsweise von einer amtlich anerkannten Prüfstelle zertifiziert werden. Bei einer solchen Zertifizierung wird beispielsweise sichergestellt, dass keine eichrechtlich relevante Komponente des Energiezählers 20 manipuliert werden kann, ohne dass dies erkennbar ist. Insbesondere gilt dies auch für ein Betriebssystem oder Software, die bei dem Erfassen und/oder der Verarbeitung der Roh-Messdaten X verwendet wird. Insbesondere wenn eine solche Software updatefähig ist, muss sichergestellt sein, dass bei einem Update nur eine ihrerseits zertifizierte Software installierbar ist. The charging station 1 can have the features of the charging station 1 shown in FIG. 3 and/or FIG. 4 . Although shown separately, the energy meter 20 is a functional part of the control device 10. In the example of FIG the external connections 5 of the charging station 1 includes. The energy meter 20 is designed in particular as a calibration law-compliant energy meter 20 and includes a calibration law-compliant measuring unit 21 for the calibration law-compliant acquisition of raw measurement data X, a calibration law-compliant processing unit 22 and a calibration law-compliant storage unit 23 for calibration-compliant storage of the recorded raw measurement data X. The calibration law conformity of the Energy meter 20 can be certified, for example, by an officially recognized testing agency. Such a certification ensures, for example, that no component of the energy meter 20 that is relevant under calibration law can be manipulated without this being recognizable. In particular, this also applies to an operating system or software that is used when acquiring and/or processing the raw measurement data X. In particular, if such software can be updated, it must be ensured that only software that has itself been certified can be installed with an update.
Die Verarbeitungseinheit 22 ist beispielsweise als ein Prozessor ausgebildet. Die Verarbeitungseinheit 22 umfasst beispielsweise eine Signatureinheit zum Erzeugen eines signierten Datenpakets Xsig, welche signierte Roh-Messdaten X umfasst. Weiterhin umfasst die Verarbeitungseinheit 22 eine Verschlüsselungseinheit zum Verschlüsseln des signierten Datenpakets Xsig zum Bereitstellen eines verschlüsselten signierten Datenpakets VXsig. Das verschlüsselte signierte Datenpaket VXsig kann beispielsweise an die externe Einheit 70 übermittelt werden, um eine Abrechnung der mittels der Ladestation 1 bezogenen elektrischen Energiemenge durchzuführen. The processing unit 22 is embodied as a processor, for example. The processing unit 22 includes, for example, a signature unit for generating a signed data packet Xsig, which includes signed raw measurement data X. Furthermore, the processing unit 22 includes an encryption unit for encrypting the signed data packet Xsig to provide an encrypted signed data packet VXsig. The encrypted, signed data packet VXsig can be transmitted to the external unit 70, for example, in order to bill the amount of electrical energy drawn using the charging station 1.
In der Stromleitung zu dem elektrischen Energiespeicher 110 ist eine Leistungsschaltvorrichtung 6, die auch als Sicherheitsschaltelement oder Sicherheitstrennelement bezeichnet werden kann, angeordnet. Die Leistungsschaltvorrichtung 6 kann einen Stromfluss durch die Ladestation 1 von dem elektrischen Energiespeicher 110 zu der elektrischen Energiequelle 200 oder umgekehrt jederzeit unterbrechen. Die Leistungsschaltvorrichtung 6 ist vorzugsweise zum mechanischen Trennen der jeweiligen Strompfade eingerichtet. Die Leistungsschaltvorrichtung 6 wird in diesem Beispiel von einem Steuersignal gesteuert, welches als Ausgangssignal eines UND-Gatters 12 gebildet wird. Das UND- Gatter 12 weist in diesem Beispiel zwei Eingänge auf, die beide einen hohen Pegel aufweisen müssen, damit die Leistungsschaltvorrichtung 6 den Stromfluss durchschaltet (Schalter geschlossen). A power switching device 6, which can also be referred to as a safety switching element or safety isolating element, is arranged in the power line to the electrical energy store 110. The power switching device 6 can interrupt a current flow through the charging station 1 from the electrical energy store 110 to the electrical energy source 200 or vice versa at any time. The power switching device 6 is preferably set up for mechanically separating the respective current paths. In this example, the power switching device 6 is controlled by a control signal which is formed as the output signal of an AND gate 12. In this example, the AND gate 12 has two inputs, both of which must have a high level in order for the power switching device 6 to switch the current flow through (switch closed).
Ein erstes Eingangssignal für das UND-Gatter 12 wird von dem Energiezähler 20 erzeugt. Der Energiezähler 20 erzeugt das Signal nur dann, wenn alle Komponenten des Energiezählers 20 zum Erfassen der Roh-Messdaten X bereit sind, der Energiezähler 20 also in einem betriebsbereiten Betriebszustand ist. Damit ist sichergestellt, dass nur dann tatsächlich Strom fließen kann, wenn die Erfassung der Energiemenge durch den Energiezähler 20 gewährleistet ist. A first input to AND gate 12 is generated by energy counter 20 . The energy meter 20 generates the signal only when all components of the energy meter 20 are ready to acquire the raw measurement data X, ie the energy meter 20 is in an operational state. This ensures that current can only actually flow if the energy meter 20 is able to record the amount of energy.
Ein zweites Eingangssignal für das UND-Gatter 12 wird von der Steuervorrichtung 10 erzeugt. Die Steuervorrichtung 10 umfasst beispielsweise einen Sicherheitsprozessor 11. Der Sicherheitsprozessor 11 überwacht beispielsweise auf Basis von Messwerten, die hier von einer Komponente 4 erfasst werden, die in diesem Ausführungsbeispiel als eine elektrische Sensoreinheit ausgebildet ist, ob ein Betriebszustand der Ladestation 1 sicher ist. Dies betrifft beispielsweise die Überwachung eines maximalen Stroms, der durch die Ladestation 1 fließen darf und/oder eines maximalen Stroms, der über das Ladekabel 105 fließen darf. Der jeweilige Maximalwert kann hierbei auch in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, insbesondere einer Temperatur, dynamisch anpassbar sein. Nur dann, wenn alle sicherheitskritischen Messwerte in Ordnung sind, erzeugt die Steuervorrichtung 10 das Eingangssignal für das UND-Gatter 12. Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 10 über die Leistungsschaltvorrichtung 6 den Stromfluss durch die Ladestation 1 jederzeit unterbrechen, wenn ein sicherheitskritischer Betriebszustand oder ein sonstiger unzulässiger Betriebszustand ermittelt wird. A second input signal for the AND gate 12 is generated by the control device 10 . The control device 10 includes, for example, a safety processor 11. The safety processor 11 monitors, for example on the basis of measured values that are recorded here by a component 4, which is designed as an electrical sensor unit in this exemplary embodiment, whether an operating state of the charging station 1 is safe. This relates, for example, to the monitoring of a maximum current that is allowed to flow through the charging station 1 and/or a maximum current that is allowed to flow via the charging cable 105 . In this case, the respective maximum value can also be dynamically adaptable as a function of environmental conditions, in particular a temperature. The control device 10 only generates the input signal for the AND gate 12 if all safety-critical measured values are correct. In this way, the control device 10 can interrupt the current flow through the charging station 1 via the power switching device 6 at any time if a safety-critical operating state or a other impermissible operating state is determined.
Die Ladestation 1 weist weiterhin eine Anzeigevorrichtung 60 auf. Diese wird beispielsweise von der Steuervorrichtung 10 angesteuert und ist dazu eingerichtet, die von dem Energiezähler 20 gemessene gelieferte elektrische Energiemenge anzuzeigen. Die Anzeige basiert dabei auf den erfassten Roh-Messdaten X. Damit kann die Anzeigevorrichtung 60 sofort, ohne eine wesentliche zeitliche Verzögerung, nachdem die Roh-Messdaten X erfasst wurden, aktualisiert werden, so dass jederzeit die aktuelle gelieferte Energiemenge angezeigt werden kann. Zusätzlich können weitere Informationen, wie beispielsweise die aktuellen Gesamtkosten für den Ladevorgang, angezeigt werden. Es sei hierzu angemerkt, dass die Roh-Messdaten X, die angezeigt werden, von der Verarbeitungseinheit 22 aus der Speichereinheit 23 ausgelesen und an die Anzeigevorrichtung 60 ausgegeben werden. Dies erfolgt vorzugsweise auf Veranlassung der Steuervorrichtung 10. The charging station 1 also has a display device 60 . This is controlled, for example, by the control device 10 and is set up to display the amount of electrical energy supplied measured by the energy meter 20 . The display is based on the recorded raw measurement data X the display device 60 can be updated immediately, without a significant time delay after the raw measurement data X has been recorded, so that the current amount of energy supplied can be displayed at any time. In addition, further information, such as the current total costs for the charging process, can be displayed. It should be noted here that the raw measurement data X that is displayed is read out from the storage unit 23 by the processing unit 22 and is output to the display device 60 . This is preferably done at the instigation of control device 10.
Das Kommunikationssignal SIG kann auch eine aktuelle Preisinformation für eine Energieeinheit umfassen. Die Energieeinheit ist vorzugsweise eine Kilowattstunde (kWh). Vorzugsweise wird die aktuelle Preisinformation verschlüsselt und signiert empfangen, so dass sichergestellt ist, dass diese nicht manipuliert wurde und authentifizierbar ist. Die Preisinformation kann dabei zwei Werte umfassen, einen ersten Preis für das Beziehen von elektrischer Energie (das heißt Laden des Energiespeichers) und einen zweiten Preis für das Einspeisen von elektrischer Energie (das heißt Entladen des Energiespeichers). Die Preisinformation kann insbesondere von dem Energiezähler 20 dazu verwendet werden, die Kosten für den aktuellen Ladevorgang zu ermitteln. Weiterhin kann auf Basis der Preisinformation entschieden werden, ob der Ladevorgang weitergeführt werden soll. Hierzu kann beispielsweise der Nutzer eine Preisobergrenze für den Bezug von elektrischer Energie vorgeben und/oder vorgeben, ab welchem Preis elektrische Energie in die elektrische Energiequelle 200 eingespeist werden soll. The communication signal SIG can also include current price information for a unit of energy. The unit of energy is preferably a kilowatt hour (kWh). The current price information is preferably received in encrypted form and signed, so that it is ensured that it has not been manipulated and can be authenticated. The price information can include two values, a first price for obtaining electrical energy (ie charging the energy store) and a second price for feeding in electrical energy (ie discharging the energy store). The price information can be used in particular by the energy meter 20 to determine the costs for the current charging process. Furthermore, based on the price information, it can be decided whether the charging process should be continued. For this purpose, for example, the user can specify an upper price limit for the purchase of electrical energy and/or specify the price from which electrical energy is to be fed into the electrical energy source 200 .
Fig. 6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation 1 (siehe Fig. 1 - 5) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers 110 (siehe Fig. 1) eines Elektrofahrzeuges 100 (siehe Fig. 1) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation 1 koppelbaren Energiequelle 200 (siehe Fig.l). In einem ersten Schritt S1 wird elektrische Energie zwischen der Ladestation 1 und dem Energiespeicher 110 übertragen. Dies kann sowohl ein Laden und/oder ein Entladen des elektrischen Energiespeichers 110 umfassen. In einem zweiten Schritt S2 werden Roh- Messdaten X (siehe Fig. 5) in Abhängigkeit einer zwischen der Ladestation 1 und dem Energiespeicher 110 übertragenen elektrischen Energiemenge mittels eines in der Ladestation 1 integrierten Energiezählers 20 (siehe Fig. 2 - 5), insbesondere eines eichrechtskonformen Energiezählers 20, erfasst. In einem dritten Schritt S3 werden die erfassten Roh-Messdaten X in einer eichrechtskonformen Speichereinheit 23 (siehe Fig. 5) gespeichert. In einem vierten Schritt S4 werden gespeicherte Roh-Messdaten X an eine in der Ladestation 1 integrierte Steuervorrichtung 10 und/oder an eine in der Ladestation 1 integrierte Anzeigevorrichtung 60 (siehe Fig. 5) ausgegeben. Zusätzlich oder alternativ zu dem vierten Schritt S4 kann in einem fünften Schritt S5 ein verschlüsseltes signiertes Datenpakets VXsig (siehe Fig. 5) umfassend signierte Roh-Messdaten X bereitgestellt und an eine zu der Ladestation 1 externe Einheit 70 ausgegeben werden. Fig. 6 shows a schematic block diagram of an embodiment of a method for operating a charging station 1 (see Fig. 1 - 5) for charging and / or discharging an energy store 110 (see Fig. 1) of an electric vehicle 100 (see Fig. 1) with electrical energy by means of an energy source 200 that can be coupled to the charging station 1 (see FIG. 1). In a first step S1, electrical energy is transmitted between the charging station 1 and the energy store 110. This can include charging and/or discharging the electrical energy store 110 . In a second step S2, raw Measurement data X (see Fig. 5) as a function of an amount of electrical energy transmitted between the charging station 1 and the energy store 110 by means of an energy meter 20 integrated in the charging station 1 (see Fig. 2 - 5), in particular an energy meter 20 that conforms to calibration law, is recorded. In a third step S3, the recorded raw measurement data X are stored in a storage unit 23 (see FIG. 5) that conforms to calibration law. In a fourth step S4, stored raw measurement data X are output to a control device 10 integrated in the charging station 1 and/or to a display device 60 integrated in the charging station 1 (see FIG. 5). In addition or as an alternative to the fourth step S4, an encrypted, signed data packet VXsig (see FIG. 5) comprising signed raw measurement data X can be provided in a fifth step S5 and output to a unit 70 external to the charging station 1.
Dieses Verfahren kann darüber hinaus weitere Verfahrensschritte umfassen, wie beispielsweise ein Empfangen eines Kommunikationssignals SIG (siehe Fig 5) und ein Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des empfangenen Kommunikationssignals SIG, und dergleichen mehr. This method can also include further method steps, such as receiving a communication signal SIG (see FIG. 5) and controlling and/or regulating the charging process as a function of the received communication signal SIG, and the like.
Das Verfahren wird beispielsweise mit einer der in der Fig. 1 - 5 gezeigten Ladestationen 1 durchgeführt. The method is carried out, for example, with one of the charging stations 1 shown in FIGS. 1-5.
Obwohl die vorhegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Although the present invention has been described on the basis of embodiments, it can be modified in many ways.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
1 Ladestation 1 charging station
2 Gehäuse 2 housing
3 Innenraum 3 interior
4 Komponente 4 component
5 Anschluss 5 connection
6 Leistungsschaltvorrichtung 6 power switching device
7 Netzteil 7 power supply
8 EMV-Gehäuse 8 EMC housing
9 EMV-Filter 9 EMC filter
10 Steuervorrichtung 10 control device
11 Komponente 11 component
12 Komponente 12 component
20 Energiezähler 20 energy meters
21 Messeinheit 21 measurement unit
22 Verarbeitungseinheit 22 processing unit
23 Speichereinheit 23 storage unit
30 Halbleiter-Platine 30 semiconductor circuit board
40 integriertes elektronisches System40 integrated electronic system
60 Anzeigevorrichtung 60 display device
70 externe Einheit 70 external unit
100 Elektrofahrzeug 100 electric vehicle
105 Ladekabel 105 charging cable
110 Ener giesp eicher 110 energy storage
120 Netzanschlusspunkt 120 grid connection point
200 Energiequelle 200 energy source
X Messwert X reading
Xsig signiertes Datenpaket Xsig signed data package
VXsig verschlüsseltes signiertes Datenpaket VXsig encrypted signed data package

Claims

28 PATENTANSPRÜCHE 28 CLAIMS
1. Ladestation (1) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers (110) eines Elektrofahrzeuges (100) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation (1) koppelbaren Energiequelle (200) in einem Ladevorgang, mit einem Gehäuse (2) umfassend einen Innenraum (3), in dem eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten (4, 5, 6, 7) und eine mit den Komponenten (4, 5, 6, 7) gekoppelte elektronische Steuervorrichtung (10) zum Steuern der Komponenten (4, 5, 6, 7) angeordnet sind, wobei die elektronische Steuervorrichtung (10) einen Energiezähler (20), insbesondere einen eichrechtskonformen Energiezähler (20), aufweist, welcher zur Messung der zwischen der elektrischen Energiequelle (200) und der Ladestation (1) übertragenen elektrischen Energiemenge und/oder der zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110) übertragenen elektrischen Energiemenge ausgebildet ist. 1. Charging station (1) for charging and/or discharging an energy store (110) of an electric vehicle (100) with electrical energy by means of an energy source (200) that can be coupled to the charging station (1) in a charging process, with a housing (2) comprising a Interior (3) in which a plurality of electrical and/or electronic components (4, 5, 6, 7) and an electronic control device (10) coupled to the components (4, 5, 6, 7) for controlling the components ( 4, 5, 6, 7), the electronic control device (10) having an energy meter (20), in particular an energy meter (20) that conforms to calibration law, which is used to measure the energy between the electrical energy source (200) and the charging station (1st ) transmitted quantity of electrical energy and/or the quantity of electrical energy transmitted between the charging station (1) and the energy store (110).
2. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) der Steuervorrichtung (10) zur Messung der zwischen der elektrischen Energiequelle (200) und der Ladestation (1) übertragenen elektrischen Energiemenge und zur Messung der zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110) übertragenen elektrischen Energiemenge ausgebildet ist. 2. Charging station according to Claim 1, characterized in that the energy meter (20) of the control device (10) for measuring the amount of electrical energy transmitted between the electrical energy source (200) and the charging station (1) and for measuring the amount of energy transmitted between the charging station (1) and the amount of electrical energy transmitted to the energy store (110) is formed.
3. Ladestation nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Leistungsschaltvorrichtung (6) mit einem ersten Schaltzustand, in welchem elektrische Energie zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110) übertragbar ist, und mit einem zweiten Schaltzustand, in welchem elektrische Energie zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110) nicht übertragbar ist, wobei die elektronische Steuervorrichtung (10) zum Versetzen der Leistungsschaltvorrichtung (6) in den ersten oder den zweiten Schaltzustand in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Energiezählers (20) eingerichtet ist. 3. Charging station according to Claim 1 or 2, characterized by a power switching device (6) with a first switching state in which electrical energy can be transmitted between the charging station (1) and the energy store (110), and with a second switching state in which electrical energy cannot be transmitted between the charging station (1) and the energy store (110), the electronic control device (10) being set up to switch the power switching device (6) to the first or the second switching state depending on an operating state of the energy meter (20).
4. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuervorrichtung (10) mehrere Komponenten (11, 12) umfasst und der Energiezähler (20) mehrere Komponenten (21, 22, 23) umfasst, wobei zumindest einige der Komponenten (12) der elektronischen Steuervorrichtung (10) und einige der Komponenten (22, 23) des Energiezählers (20) auf zumindest einer Halbleiter-Platine (30) integriert sind. 4. Charging station according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the electronic control device (10) comprises a number of components (11, 12) and the energy meter (20) comprises a number of components (21, 22, 23), at least some of the Components (12) of the electronic control device (10) and some of the components (22, 23) of the energy meter (20) are integrated on at least one semiconductor circuit board (30).
5. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten (4, 5, 6, 7) und die Steuervorrichtung (10) mit dem Energiezähler (20) gemeinsam in einem integrierten elektronischen System (40) angeordnet sind. 5. Charging station according to one of claims 1 to 4, characterized in that a number of the plurality of electrical and / or electronic components (4, 5, 6, 7) and the control device (10) with the energy meter (20) together in one integrated electronic system (40) are arranged.
6. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein einzelnes Netzteil (7) zum Bereitstellen einer jeweiligen Versorgungsspannung zum Betreiben der Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten (4, 5, 6, 7) und der Steuervorrichtung (10) umfassend den Energiezähler (20). 6. Charging station according to one of claims 1 to 5, characterized by a single power pack (7) for providing a respective supply voltage for operating the number of electrical and / or electronic components (4, 5, 6, 7) and the control device (10) comprising the energy meter (20).
7. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, die Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten (4, 5, 6, 7) und die Steuervorrichtung (10) umfassend den Energiezähler (20) eine gemeinsame EMV'Schutzvorrichtung (8, 9) teilen. 7. Charging station according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the number of electrical and/or electronic components (4, 5, 6, 7) and the control device (10) comprising the energy meter (20) have a common EMC protection device (8 , 9) share.
8. Ladestation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV'Schutzvorrichtung eine Anzahl von EMV'Filter (9) und/oder ein EMV-Schutzgehäuse (8) umfasst. 8. Charging station according to claim 7, characterized in that the EMC protection device comprises a number of EMC filters (9) and/or an EMC protection housing (8).
9. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) zum Empfangen eines Kommunikationssignals (SIG) von einer externen Einheit (70) und zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des empfangenen Kommunikationssignals (SIG) eingerichtet ist. 9. Charging station according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control device (10) for receiving a communication signal (SIG) from an external unit (70) and for controlling and/or regulating the charging process depending on the received communication signal (SIG ) is set up.
10. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) zum Erfassen eines von der elektrischen Energiequelle bezogenen Stroms, einer von der elektrischen Energiequelle bereitgestellten Spannung und/oder einer Frequenz eines von der elektrischen Energiequelle bereitgestellten Spannungssignals eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung (10) zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des erfassten Stroms und/oder der erfassten Spannung und/oder der erfassten Frequenz eingerichtet ist. 10. Charging station according to one of claims 1 to 9, characterized in that the energy meter (20) is set up to detect a current drawn from the electrical energy source, a voltage provided by the electrical energy source and/or a frequency of a voltage signal provided by the electrical energy source is, wherein the control device (10) for controlling and / or regulating the charging process depending on the detected current and / or the detected voltage and / or the detected frequency is set up.
11. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) zum Erfassen eines Ein- und/oder Ausgangsstroms, einer Ein- und/oder Ausgangsspannung und/oder einer Ein- und/oder Ausgangsleistung von dem oder an den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung (10) zum Steuern und/oder Regeln des Ladevorgangs in Abhängigkeit des erfassten Ausgangsstroms, der erfassten Ausgangsspannung und/oder der erfassten Ausgangsleistung und einem jeweiligen vorbestimmten Schwellwert eingerichtet ist. 11. Charging station according to one of claims 1 to 10, characterized in that the energy meter (20) for detecting an input and / or output current, an input and / or output voltage and / or an input and / or output power of the or is set up on the energy store of the electric vehicle, wherein the control device (10) is set up to control and/or regulate the charging process depending on the detected output current, the detected output voltage and/or the detected output power and a respective predetermined threshold value.
12. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) eine eichrechtskonforme Messeinheit (21) zum eichrechtlich konformen Erfassen von Roh-Messdaten (X) und eine eichrechtskon- forme Speichereinheit (23) zum eichrechtlich konformen Speichern der erfassten Roh-Messdaten (X) umfasst. 12. Charging station according to one of claims 1 to 11, characterized in that the energy meter (20) has a calibration law-compliant measuring unit (21) for the calibration law-compliant acquisition of raw measurement data (X) and a calibration law-compliant forme storage unit (23) for storing the recorded raw measurement data (X) in accordance with calibration law.
13. Ladestation nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) eine Signatureinheit (22) umfasst, die zum Bereitstellen eines signierten Datenpakets (Xsig) umfassend signierte Roh-Messdaten (X) eingerichtet ist. 13. Charging station according to claim 12, characterized in that the energy meter (20) comprises a signature unit (22) which is set up to provide a signed data packet (Xsig) comprising signed raw measurement data (X).
14. Ladestation nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezähler (20) eine Verschlüsselungseinheit (22) umfasst, die zum Bereitstellen eines verschlüsselten signierten Datenpakets (VXsig) auf Basis des signierten Datenpakets (Xsig) eingerichtet ist. 14. Charging station according to claim 13, characterized in that the energy meter (20) comprises an encryption unit (22) which is set up to provide an encrypted signed data packet (VXsig) based on the signed data packet (Xsig).
15. Ladestation nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Kommunikationseinheit zum Übertragen des verschlüsselten signierten Datenpakets (VXsig) an eine zu der Ladestation (1) externe Einheit (70). 15. Charging station according to claim 14, characterized by a communication unit for transmitting the encrypted signed data packet (VXsig) to a unit (70) external to the charging station (1).
16. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (60), wobei die Steuervorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, die Anzeigevorrichtung (60) zum Anzeigen der von dem Energiezähler (20) gemessenen gelieferten elektrischen Energiemenge anzusteuern. 16. Charging station according to one of claims 1 to 15, characterized by a display device (60), wherein the control device (10) is set up to control the display device (60) to display the energy meter (20) measured delivered amount of electrical energy.
17. Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (1) zum Laden und/oder Entladen eines Energiespeichers (110) eines Elektrofahrzeuges (100) mit elektrischer Energie mittels einer mit der Ladestation (1) koppelbaren Energiequelle (200), mit: 17. A method for operating a charging station (1) for charging and/or discharging an energy store (110) of an electric vehicle (100) with electrical energy using an energy source (200) that can be coupled to the charging station (1), with:
Übertragen (Sl) elektrischer Energie zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110), 32 Transferring (Sl) electrical energy between the charging station (1) and the energy store (110), 32
Erfassen (S2) von Roh-Messdaten (X) in Abhängigkeit einer zwischen der Ladestation (1) und dem Energiespeicher (110) übertragenen elektrischen Energiemenge mittels eines in der Ladestation (1) integrierten Energiezählers (20), insbesondere eines eichrechtskonformen Energiezählers (20), Speichern (S3) der erfassten Roh-Messdaten (X) in einer eichrechtskonformen Speichereinheit (23), und Recording (S2) of raw measurement data (X) as a function of an amount of electrical energy transmitted between the charging station (1) and the energy store (110) using an energy meter (20) integrated in the charging station (1), in particular an energy meter (20) that conforms to calibration law , storing (S3) the recorded raw measurement data (X) in a storage unit (23) that conforms to calibration law, and
Ausgeben (S4) gespeicherter Roh-Messdaten (X) an eine in der Ladestation (1) integrierte Steuervorrichtung (10) und/oder an eine in der Ladestation (1) integrierte Anzeigevorrichtung (60) und/oder Bereitstellen (S5) eines verschlüsselten signierten Datenpakets (VXsig) umfassend signierte Roh-Messdaten (X) undOutputting (S4) stored raw measurement data (X) to a control device (10) integrated in the charging station (1) and/or to a display device (60) integrated in the charging station (1) and/or providing (S5) an encrypted signed one Data package (VXsig) comprising signed raw measurement data (X) and
Ausgeben des verschlüsselten signierten Datenpakets (VXsig) an eine zu der Ladestation (1) externe Einheit (70). Outputting the encrypted signed data packet (VXsig) to a unit (70) external to the charging station (1).
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