WO2024115216A1 - Abschaltvorrichtung für eine ladesteuerung sowie verfahren zum betreiben der abschaltvorrichtung - Google Patents

Abschaltvorrichtung für eine ladesteuerung sowie verfahren zum betreiben der abschaltvorrichtung Download PDF

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Christian Sander
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Phoenix Contact E-Mobility Gmbh
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    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule

Definitions

  • shut-down device for a charging control and method for operating the shut-down device
  • the present invention relates to a shutdown device for a charging control and methods for operating the shutdown device.
  • Corresponding charging controls can be found, among other things, in charging stations for charging electrical energy storage devices such as accumulators in vehicles. But charging controls are also used in other areas of electronics to charge energy storage devices.
  • Such charging controls contain a microcontroller that can control the charging process.
  • the microcontroller can act on a charging switch to switch it according to the control of the charging process.
  • This microcontroller is also used to carry out safety functions.
  • a corresponding microcontroller can be designed to monitor the charging process and, in the event of a fault or if defined influences occur, to interrupt the charging process by controlling the charging switch accordingly.
  • a charging control system is known from the state of the art in which a microcontroller takes over control. It is also known that a safety circuit is set up in the charging control system with the microcontroller. An application that controls the charging and the safety circuit also runs on the microcontroller.
  • the safety circuit must always be requalified, which means that additional costs and time are incurred for testing and approval by external institutes.
  • this invention sets itself the task of eliminating such requirements or at least of ensuring that the time required for testing and approval does not lead to a functional failure. This object is achieved with the features of claim 1 and the independent claim 10.
  • a shutdown device for a charging control with at least one main controller and at least one charging switch.
  • the charging switch can supply or limit a charging current to the energy storage device to be charged.
  • the charging switch can be designed as a simple 2-point switch (preferably as a charging contactor) and can be designed in a mechanical or electronic design.
  • the charging switch can also be designed as a control element, which can limit the amount of charging current depending on the control.
  • the charging switch can also be designed for multiple contacts or each contact of the charging control can contain its own charging switch. Likewise, each charging switch can have its own main controller or all charging switches can be controlled by a common main controller.
  • the main controller can control the charging switch using a main enable and thus enable or limit the charging current for the energy storage device to be charged, even to the point of switching it off.
  • a main control is included in the switch-off device, which can generate a control signal for the charging switch from the main enable generated by the main controller, thereby controlling the charging switch.
  • the main controller includes an updateable application that controls the charging process.
  • a charging curve can be defined in the application, via which the charging process can be controlled by the energy supplied to the energy storage device using the charging switch. This charging curve can also cause the charging switch to be switched easily if the charging switch is designed as a 2-point switch.
  • This application also includes a safety circuit that can react to unexpected conditions and/or errors during charging.
  • the main controller can switch off the charging switch via the main control.
  • the shutdown device now includes a safety controller, which is operated in addition to the main controller in the device.
  • the safety controller can also control the charging switch using a safety release and thus release or limit the charging current for the energy storage device to be charged, even to the point of switching it off.
  • a safety control is included in the switch-off device, which can generate a control signal for the charging switch from the safety release generated by the safety controller, thereby controlling the charging switch.
  • the main controller not only can the main controller generate a control signal for the charging switch via the main control, but also the safety controller via the safety control. This means that the main controller as well as the safety controller can also ensure that the charging control is switched off.
  • This embodiment according to the invention ensures that even when the application on the main controller is updated, all safety functions of the charging control remain active, even if the safety circuit of the main controller has to be checked and approved and is therefore not available at the time.
  • control signal for the charging switch is generated by an AND link between the two releases, namely the main release and the safety release. This ensures that the charging switch can only be controlled when the safety circuits of both controllers, namely the main controller and the safety controller, are released. If one of the two controllers detects a condition under which no release is permitted, the charging control is safely switched off.
  • Such an AND link is preferably carried out in such a way that the two controls, namely the main control and the safety control, are connected in series.
  • the control signal generated by the main control is not fed directly to the charging switch, but first to the safety control.
  • the safety release generated by the safety controller is also fed to the safety control. Only if both controls (main circuit and safety circuit) control a release of the charging switch is a corresponding control signal fed to the charging switch.
  • the main release is also fed to the safety controller so that it can evaluate the main release and react accordingly.
  • safety modules include insulation monitors and/or residual current monitors. These safety modules can then inform one or both controllers (main controller and safety controller) about possible errors and undesirable states via the signal line.
  • different safety modules can be connected to different controllers, i.e. main controller and/or safety controller, if different evaluations are to be carried out for the two safety circuits.
  • controllers i.e. main controller and/or safety controller
  • the controllers can then evaluate the charging control status and decide whether the charging switch needs to be switched off.
  • the two safety circuits via the main controller and the safety controller thus create redundant, double safety.
  • the signal line with which the safety modules are connected to the controllers is a serial data connection, such as RS-232 or RS-485.
  • Bus connections such as a CAN bus, are also possible, as are Ethernet connections.
  • the main controller can also be equipped with a control option for the charging control. This allows the main controller to pass on signals, e.g. for acoustic or optical identification, to the charging control. This control option also makes it possible to update the application on the main controller.
  • the control signal for the charging switch is first generated by the main controller.
  • the main controller causes a control signal by generating the main release via the main control to a control signal which is fed to the charging switch.
  • the control signal for the charging switch is also generated by the safety controller.
  • the safety controller generates a control signal by generating the safety release via the safety control to a control signal that is fed to the charging switch.
  • the control signal of the safety controller can now block or release the control signal of the main controller.
  • the control signal of the safety circuit has priority over the control signal of the main circuit.
  • the control signal of the main controller is evaluated and controlled by the application on the main controller.
  • the application is designed in such a way that the charging process itself is stored, as are the safety functions of the main circuit.
  • the main controller can therefore decide and evaluate based on charging states and/or external measured values and/or signals and then influence the control of the charging switch.
  • the main controller can also use the signals from at least one safety module. These signals are fed to the main controller via a signal line and are thus made available to the main controller. The main controller then reacts to these signals and incorporates them into the evaluation. This means that the main controller can also refuse the main release and thus switch off the charging switch.
  • the control signal of the safety controller is also evaluated and controlled by an application on the safety controller.
  • the application is limited to the safety functions of the security circuit.
  • the safety controller can therefore decide and evaluate based on charging states (which it receives from the main controller) and/or external measured values and/or signals and then influence the control of the charging switch.
  • the safety controller can also use the signals from at least one safety module. These signals are fed to the safety controller via a signal line and are thus made available to the safety controller. The safety controller then reacts to these signals and incorporates them into the evaluation. This means that the safety controller can also refuse the safety release and thus switch off the charging switch. When using the series connection of the two controls (main control and safety control), the safety controller can then also block the release of the main controller and thus ensures that the charging switch is switched off safely.
  • Fig. 1 Block diagram of a device according to the invention
  • FIG. 1 shows a shutdown device according to the invention for a charging control.
  • the shutdown device includes a main circuit consisting of a main controller 11 and a main control 12, which is able to generate a control signal for a charging switch 14.
  • the main controller 11 contains an updateable application that can take over the charging control for an energy storage device over the entire charging period. To do this, the main controller 11 can send a signal in the form of a main release 21 to the main control 12, whereby the main control 12 can generate the control signal for the charging switch 14 from the main release 21.
  • the charging switch 14 can be designed as a switch in the form of, for example, a charging contactor, or as an electronic component which can supply the charging current to the energy storage device depending on the control signal, can limit it and can switch it off.
  • the shutdown device further includes a safety circuit consisting of a safety controller 15 and a safety control 13, which is able to generate a control signal for the charging switch 14.
  • the safety controller 15 contains an application that can monitor the charging control over the entire charging period. For this purpose, the safety controller 15 can send a signal in the form of a safety release 23 to the safety control 13, whereby the safety control 13 can generate the control signal for the charging switch 14 from the safety release 23. In contrast to the main controller 11, the safety controller 15 does not perform any control function for the actual charging process, but merely provides safety functions to monitor the charging process and, if necessary, to limit or switch off the charging current using the charging switch 14. For this purpose, the main release 21 is routed to the safety controller 15.
  • the main controller 11 and the safety controller 15 are connected to at least one safety module 10 via at least one signal line 20 in order to be able to detect sources of errors and unwanted charging states. Both controllers can then react according to the applications and adjust the releases (main release 21 and safety release 23) accordingly in order to limit or switch off the charging current via the controls (main control 12 and safety control 13).
  • the safety control 13 is connected downstream of the main control 12 and is thus arranged in series.
  • the control signal of the main control 12 is thus initially fed to the safety control 13, which is also fed the safety release 23.
  • the safety control 13 therefore represents an AND connection with the main control, since the safety control 13 only passes a control signal to the charging switch 14 if a control signal is present from the main control 12 and the safety release 23 is present. If one of the two is missing, no control signal is sent to the charging switch 14, so that it switches off safely.
  • a control signal is passed on to the charging switch 14, this can mean the simple switching and thus release of the charging current to the energy storage device or a control of the charging switch 14 to control the charging current.
  • the safety modules 20 mentioned are preferably designed as insulation monitors and/or residual current monitors and are connected to the controllers of the shutdown device via signal lines.
  • the signal lines can be bus systems or serial connections, such as RS-232, RS-485 or Ethernet.
  • the signal line 20 could not represent a line to the higher-level system, but a radio connection, such as WLAN, Bluetooth or GSM.
  • the microcontroller could also be a simple microprocessor and, depending on the requirements, use an external memory or have no memory.
  • voltage and/or current measuring devices can also be used as a safety module in order to be able to monitor the voltage and/or current values during the charging process.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung,mit mindestens einem Hauptcontroller (11) und mindestens einen Ladeschalter (14). Der Ladeschalter ist dazu ausgelegt, einen Ladestrom einem Energiespeicher zuführen zu können oder diesen zu blockieren. Der Hauptcontroller (11) kann dazu eine Hauptfreigabe (21) für den Ladeschalter (14) erzeugen. Eine Hauptansteuerung (12) kann dabei aus der Hauptfreigabe (21) ein Steuersignal für den Ladeschalter (14) erzeugen. Die Abschaltvorrichtung beinhaltet weiterhin einen Sicherheitscontroller (15). Dieser Sicherheitscontroller (15) kann eine Sicherheitsfreigabe (23) für den Ladeschalter (14) erzeugen. Eine Sicherheitsansteuerung (13) aus der Sicherheitsfreigabe (23) kann dann ein Steuersignal für den Ladeschalter (14) erzeugen.

Description

Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung sowie Verfahren zum Betreiben der Abschaltvorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung sowie Verfahren zum Betreiben der Abschaltvorrichtung.
Entsprechende Ladesteuerungen finden sich unter anderem in Ladesäulen zum Laden elektrischer Energiespeicher wie bspw. Akkumulatoren in Fahrzeugen. Aber auch in anderen Bereichen der Elektronik werden Ladesteuerungen zum Laden von Energiespeichern eingesetzt.
Solche Ladesteuerungen beinhalten einen Mikrocontroller, welcher den Ladevorgang steuern kann. Dazu kann der Mikrocontroller auf einen Ladeschalter einwirken, um diesen entsprechend der Steuerung des Ladevorgangs zu schalten.
Ebenfalls wird dieser Mikrocontroller dazu verwendet, Sicherheitsfunktionen ausführen zu können. So kann ein entsprechender Mikrocontroller dazu ausgeführt sein, den Ladevorgang zu überwachen und im Fehlerfall oder bei auftretenden, definierten Einflüssen, den Ladevorgang zu unterbrechen, indem der Ladeschalter entsprechend gesteuert wird.
Dazu ist aus dem Stand der Technik eine Ladesteuerung bekannt, bei welcher ein Mikrocontroller die Steuerung übernimmt. Ebenfalls wird bekannterweise ein Sicherheitskreis in der Ladesteuerung mit dem Mikrocontroller aufgebaut. Auf dem Mikrocontroller läuft auch eine Applikation, welche die Ladung und den Sicherheitskreis steuert.
Um Fehlerfälle detektieren zu können oder die definierten Einflüsse messen und bewerten zu können, sind weitere Elemente, wie Isolationswächter oder ähnliches mit dem Mikrocontroller verbunden. Eine solche Ladesteuerung ist bspw. aus der EP 4 088 964 A1 bekannt.
Wird nun die Applikation oder das Betriebssystem des Mikrocontrollers aktualisiert, so muss immer eine Requalifizierung des Sicherheitskreises erfolgen, d.h. es entstehen erneut Kosten und Zeitbedarf für Prüfung und Zulassung durch externe Institute.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik stellt sich diese Erfindung die Aufgabe, solche Erfordernisse zu eliminieren oder zumindest den Zeitbedarf für Prüfung und Zulassung nicht zu einem Funktionsausfall führen zu lassen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst.
Dazu wird eine Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung vorgeschlagen, mit mindestens einem Hauptcontroller und mindestens einem Ladeschalter. Der Ladeschalter kann dabei einen Ladestrom dem zu ladenden Energiespeicher zuführen oder begrenzen. Der Ladeschalter kann dazu als einfacher 2-Punkt Schalter ausgeführt sein (bevorzugt als Ladeschütz) und in mechanischer oder elektronischer Bauart ausgeführt sein. Ebenso kann der Ladeschalter als Steuerglied ausgeführt sein, welches die Menge des Ladestroms je nach Ansteuerung begrenzen kann.
Der Ladeschalter kann ebenfalls für mehrere Kontakte ausgeführt sein oder jeder Kontakt der Ladesteuerung kann einen eigenen Ladeschalter beinhalten. Ebenso kann für jeden Ladeschalter ein eigener Hauptcontroller vorgesehen sein oder alle Ladeschalter werden durch einen gemeinsamen Hauptcontroller gesteuert.
Der Hauptcontroller kann den Ladeschalter durch eine Hauptfreigabe ansteuern und damit den Ladestrom für den zu ladenden Energiespeicher freigeben oder begrenzen bis hin zur Abschaltung. Dazu ist eine Hauptansteuerung in der Abschaltvorrichtung beinhaltet, welche aus der vom Hauptcontroller erzeugten Hauptfreigabe das ein Steuersignal für den Ladeschalter erzeugen kann, wodurch das Ansteuern des Ladeschalters realisiert wird.
Der Hauptcontroller umfasst eine updatefähige Applikation, mittels welcher der Ladevorgang gesteuert wird. Dazu kann in der Applikation eine Ladekurve definiert werden, über welche der Ladevorgang mittels des Ladeschalters dem Energiespeicher zugeführte Energie gesteuert werden kann. Diese Ladekurve kann auch ein einfaches Schalten des Ladeschalters bewirken, wenn der Ladeschalter als 2-Punkt Schalter ausgeführt ist.
Diese Applikation beinhaltet ebenfalls einen Sicherheitskreis, welche auf unerwartete Zustände und/oder Fehler beim Laden reagieren kann. Hierzu kann der Hauptcontroller in solch einem Fall über die Hauptansteuerung den Ladeschalter abschalten.
Erfindungsgemäß beinhaltet die Abschaltvorrichtung nun einen Sicherheitscontroller, welcher zusätzlich zum Hauptcontroller in der Vorrichtung betrieben wird. Der Sicherheitscontroller kann den Ladeschalter durch eine Sicherheitsfreigabe ebenfalls ansteuern und damit den Ladestrom für den zu ladenden Energiespeicher freigeben oder begrenzen bis hin zur Abschaltung. Dazu ist eine Sicherheitsansteuerung in der Abschaltvorrichtung beinhaltet, welche aus der vom Sicherheitscontroller erzeugten Sicherheitsfreigabe das ein Steuersignal für den Ladeschalter erzeugen kann, wodurch das Ansteuern des Ladeschalters realisiert wird.
Erfindungsgemäß kann nun nicht nur der Hauptcontroller über die Hauptansteuerung ein Steuersignal für den Ladeschalter erzeugen, sondern ebenfalls der Sicherheitscontroller über die Sicherheitsansteuerung. Damit kann der Hauptcontroller sowie auch der Sicherheitscontroller auch für die Abschaltung der Ladesteuerung Sorge tragen.
Mit dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist sichergestellt, dass auch bei einem Update der Applikation auf dem Hauptcontroller alle Sicherheitsfunktionen der Ladesteuerung weiterhin aktiv bleiben, auch wenn der Sicherheitskreis des Hauptcontrollers geprüft und zugelassen werden muss und somit gerade nicht zur Verfügung steht.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass das Steuersignal für den Ladeschalter durch eine UND-Verknüpfung der beiden Freigaben, nämlich Hauptfreigabe und Sicherheitsfreigabe, erzeugt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass nur bei Freigabe der Sicherheitskreise beider Controller, nämlich Hauptcontroller und Sicherheitscontroller, auch eine Steuerung des Ladeschalters erfolgen darf. Stellt einer der beiden Controller eine Bedingung fest, bei welcher keine Freigabe erfolgen darf, wird die Ladesteuerung sicher abgeschaltet.
Eine solche UND-Verknüpfung wird bevorzugt derart ausgeführt, dass die beiden Ansteuerungen, nämlich Hauptansteuerung und Sicherheitsansteuerung in Reihe geschaltet werden. Dabei wird das von der Hauptansteuerung erzeugte Steuersignal nicht direkt auf den Ladeschalter geführt, sondern zunächst der Sicherheitsansteuerung. Ebenfalls wird die von dem Sicherheitscontroller erzeugte Sicherheitsfreigabe der Sicherheitsansteuerung zugeführt. Nur wenn beide Ansteuerungen (Hauptkreis und Sicherheitskreis) eine Freigabe des Ladeschalters steuern, wird ein entsprechendes Steuersignal dem Ladeschalter zugeführt. Bevorzugt wird auch die Hauptfreigabe dem Sicherheitscontroller zugeführt, damit dieser die Hauptfreigabe bewerten und entsprechend darauf reagieren kann.
Zur Bewertung und Steuerung der Freigaben (Haupt- und Sicherheitsfreigabe) über die beiden Controller können diese mit mindestens einem Sicherheitsmodul über mindestens eine Signalleitung verbunden werden. Als beispielhafte Sicherheitsmodule werden Isolationswächter und/oder Fehlerstromüberwachungen angeführt. Diese Sicherheitsmodule können dann über die Signalleitung einen oder beide Controller (Hauptcontroller und Sicherheitscontroller) über mögliche Fehler und ungewollte Zustände informieren.
Es können hierzu verschiedene Sicherheitsmodule mit unterschiedlichen Controllern, also Hauptcontroller und/oder Sicherheitscontroller, verbunden werden, falls unterschiedliche Bewertungen für die beiden Sicherheitskreise vorgenommen werden sollen. Bevorzugt werden jedoch dieselben Sicherheitsmodule jedem Controller zugeführt.
Über die Informationen der Sicherheitsmodule können dann die Controller den Ladesteuerungszustand bewerten und entscheiden, ob eine Abschaltung des Ladeschalters vorgenommen werden muss. Durch die beiden Sicherheitskreise über den Hauptcontroller und dem Sicherheitscontroller wird somit eine redundante, doppelte Sicherheit erzeugt.
Die Signalleitung, mit welcher die Sicherheitsmodule an den Controllern angebunden werden, sind serielle Datenverbindungen, wie bspw. RS-232 oder RS-485. Ebenso sind Busverbindungen, wie bspw. ein CAN-Bus, möglich sowie auch Ethernet- Verbindungen.
Der Hauptcontroller kann weiterhin mit einer Steuermöglichkeit der Ladesteuerung ausgestattet sein. Dadurch kann der Hauptcontroller Signale, bspw. zur akustischen oder optischen Kennzeichnung an die Ladesteuerung weitergeben. Ebenso ist über diese Steuermöglichkeit ein Update der Applikation auf dem Hauptcontroller möglich.
Zur Nutzung der derart gestalteten Abschaltvorrichtung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem zunächst das Steuersignal für den Ladeschalter durch den Hauptcontroller erzeugt wird. Das bedeutet, dass der Hauptcontroller ein Steuersignal bewirkt, indem er die Hauptfreigabe über die Hauptansteuerung zu einem Steuersignal erzeugt, welches dem Ladeschalter zugeführt wird. Ebenfalls wird das Steuersignal für den Ladeschalter durch den Sicherheitscontroller erzeugt. Das bedeutet, dass der Sicherheitscontroller ein Steuersignal bewirkt, indem er die Sicherheitsfreigabe über die Sicherheitsansteuerung zu einem Steuersignal erzeugt, welches dem Ladeschalter zugeführt wird.
Durch die Anordnung der Ansteuerungen (Hauptansteuerung und Sicherheitsansteuerung) in Reihe kann nun das Steuersignal des Sicherheitscontrollers das Steuersignal des Hauptcontrollers blockieren oder freigeben. Anders formuliert, hat das Steuersignal des Sicherheitskreises gegenüber dem Steuersignal des Hauptkreises Vorrang.
Das Steuersignal des Hauptcontrollers wird durch die auf dem Hauptcontroller befindliche Applikation bewertet und gesteuert. Dazu ist die Applikation derart ausgeführt, dass der Ladevorgang selbst hinterlegt ist, sowie auch die Sicherheitsfunktionen des Hauptkreises.
Der Hauptcontroller kann deshalb aufgrund von Ladezuständen und/oder externen Messwerten und/oder Signalen entscheiden und bewerten und daraufhin die Steuerung des Ladeschalters beeinflussen.
Dazu kann der Hauptcontroller auch die Signale des mindestens einen Sicherheitsmoduls verwenden. Diese Signale werden dem Hauptcontroller mittels Signalleitung zugeführt und damit dem Hauptcontroller nutzbar gemacht. Der Hauptcontroller reagiert dann auf diese Signale und lässt sie in die Bewertung einfließen. Dadurch kann der Hauptcontroller auch die Hauptfreigabe verweigern und so den Ladeschalter abschalten.
Das Steuersignal des Sicherheitscontrollers wird durch eine Applikation auf dem Sicherheitscontroller ebenfalls bewertet und gesteuert. Dazu ist die Applikation auf die Sicherheitsfunktionen des Sicherungskreises eingeschränkt.
Der Sicherheitscontroller kann deshalb aufgrund von Ladezuständen (welche er vom Hauptcontroller übermittelt bekommt) und/oder externen Messwerten und/oder Signalen entscheiden und bewerten und daraufhin die Steuerung des Ladeschalters beeinflussen.
Dazu kann der Sicherheitscontroller auch die Signale des mindestens einen Sicherheitsmoduls verwenden. Diese Signale werden dem Sicherheitscontroller mittels Signalleitung zugeführt und damit dem Sicherheitscontroller nutzbar gemacht. Der Sicherheitscontroller reagiert dann auf diese Signale und lässt sie in die Bewertung einfließen. Dadurch kann der Sicherheitscontroller auch die Sicherheitsfreigabe verweigern und so den Ladeschalter abschalten. Bei Nutzung der Reihenschaltung der beiden Ansteuerungen (Hauptansteuerung und Sicherheitsansteuerung) kann der Sicherheitscontroller dann auch die Freigabe des Hauptcontrollers blockieren und sorgt somit für eine sichere Abschaltung des Ladeschalters.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 : Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 1 zeigt eine erfindungsmäße Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung. Die Abschaltvorrichtung beinhaltet dazu einen Hauptkreis, bestehend aus einem Hauptcontroller 11 und einer Hauptansteuerung 12, welche in der Lage ist, ein Steuersignal, für einen Ladeschalter 14 zu erzeugen.
Der Hauptcontroller 11 beinhaltet dazu eine updatefähige Applikation, welche die Ladesteuerung über den gesamten Ladezeitraum für einen Energiespeicher übernehmen kann. Dazu kann der Hauptcontroller 11 ein Signal in Form einer Hauptfreigabe 21 an die Hauptansteuerung 12 senden, wobei die Hauptansteuerung 12 aus der Hauptfreigabe 21 das Steuersignal für den Ladeschalter 14 erzeugen kann.
Der Ladeschalter 14 kann dabei als Schalter in Form bspw. eines Ladeschützes ausgeführt sein, oder als elektronisches Bauteil, welches den Ladestrom je nach Steuersignal dem Energiespeicher zuführen kann, ihn begrenzen kann und ihn abschalten kann.
Die erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung beinhaltet weiterhin einen Sicherheitskreis, bestehend aus einem Sicherheitscontroller 15 und einer Sicherheitsansteuerung 13, welche in der Lage ist, ein Steuersignal, für den Ladeschalter 14 zu erzeugen.
Der Sicherheitscontroller 15 beinhaltet dazu eine Applikation, welche die Ladesteuerung über den gesamten Ladezeitraum überwachen kann. Dazu kann der Sicherheitscontroller 15 ein Signal in Form einer Sicherheitsfreigabe 23 an die Sicherheitsansteuerung 13 senden, wobei die Sicherheitsansteuerung 13 aus der Sicherheitsfreigabe 23 das Steuersignal für den Ladeschalter 14 erzeugen kann. Im Unterschied zum Hauptcontroller 11 übernimmt der Sicherheitscontroller 15 keine Steuerfunktion für den eigentlichen Ladevorgang, sondern stellt lediglich Sicherheitsfunktionen bereit, um den Ladevorgang zu überwachen und ggf. den Ladestrom durch den Ladeschalter 14 zu begrenzen oder abzuschalten. Dazu wird die Hauptfreigabe 21 zum Sicherheitscontroller 15 geführt.
Der Hauptcontroller 11 sowie auch der Sicherheitscontroller 15 werden über mindestens eine Signalleitung 20 mit mindestens einem Sicherheitsmodul 10 verbunden, um Fehlerquellen und ungewollte Ladezustände detektieren zu können. Beide Controller können dann entsprechend den Applikationen reagieren und die Freigaben (Hauptfreigabe 21 und Sicherheitsfreigabe 23) entsprechend anpassen, um den Ladestrom über die Ansteuerungen (Hauptansteuerung 12 und Sicherheitsansteuerung 13) zu begrenzen oder abzuschalten.
Die Sicherheitsansteuerung 13 ist der Hauptansteuerung 12 nachgeschaltet und somit in reihe angeordnet. Das Steuersignal der Hauptansteuerung 12 wird somit zunächst auf die Sicherheitsansteuerung 13 geführt, welcher auch die Sicherheitsfreigabe zugeführt 23 wird.
Damit stellt die Sicherheitsansteuerung 13 eine UND-Verknüpfung mit der Hauptansteuerung dar, da die Sicherheitsansteuerung 13 nur dann ein Steuersignal an den Ladeschalter 14 weitergibt, wenn ein Steuersignal von der Hauptansteuerung 12 vorliegt und die Sicherheitsfreigabe 23 vorliegt. Fehlt es an einem der beiden, wird kein Steuersignal an den Ladeschalter 14 gesendet, so dass dieser sicher abschaltet.
Wenn ein Steuersignal an den Ladeschalter 14 weitergegeben wird, kann dies die einfache Schaltung und somit Freigabe des Ladestroms an den Energiespeicher bedeuten oder eine Steuerung des Ladeschalters 14, um den Ladestrom zu steuern.
Die genannten Sicherheitsmodule 20 sind bevorzugt als Isolationswächter und/oder Fehlerstromwächter ausgeführt und über Signalleitungen mit den Controllern der Abschaltvorrichtung verbunden. Die Signalleitungen können dabei Bussysteme oder serielle Anbindungen, wie RS-232, RS-485 oder Ethernet sein.
Durch diese Anordnung kann eine sichere Abschaltung und damit ein funktionierendes Sicherheitssystem gewährleistet werden, selbst wenn durch ein Update der Applikation auf dem Hauptcontroller 11 die Sicherheitsfunktionen gerade nicht zur Verfügung stehen, aufgrund fehlender Qualifizierung und/oder Zulassung. Die vorliegende Anmeldung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausgestaltungen denkbar. So könnte die Signalleitung 20 keine Leitung zum übergeordneten System darstellen, sondern eine Funkverbindung, wie WLAN, Bluetooth oder GSM. Ebenfalls könnte der Microcontroller ein einfacher Microprozessor sein und je nach Anforderung einen externen Speicher nutzen oder keinen Speicher aufweisen. Zuletzt können auch Spannungs- und/oder Strommessgeräte als Sicherheitsmodul eingesetzt werden, um die Spannungs- und/oder Stromwerte während des Ladevorgangs überwachen zu können.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Sicherheitsmodul
11 Hauptcontroller 12 Hauptansteuerung
13 Sicherheitsansteuerung
14 Ladeschalter
15 Sicherheitscontroller 20 Signalleitung
21 Hauptfreigabe
22 Verknüpfung
23 Sicherheitsfreigabe

Claims

ANSPRÜCHE Abschaltvorrichtung für eine Ladesteuerung, mit mindestens einem Hauptcontroller (11 ) und mindestens einen Ladeschalter (14), wobei der Hauptcontroller (11 ) eine Hauptfreigabe (21 ) für den Ladeschalter (14) erzeugen kann und wobei eine Hauptansteuerung (12) aus der Hauptfreigabe (21 ) ein Steuersignal für den Ladeschalter (14) erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltvorrichtung einen Sicherheitscontroller (15) beinhaltet, dass der Sicherheitscontroller (15) eine Sicherheitsfreigabe (23) für den mindestens einen Ladeschalter (14) erzeugen kann und dass eine Sicherheitsansteuerung (13) aus der Sicherheitsfreigabe (23) ein Steuersignal für den Ladeschalter (14) erzeugen kann. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfreigabe (21 ) und die Sicherheitsfreigabe (23) mit einer logischen UND- Verknüpfung (22) verbunden sind. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptcontroller (11 ) updatefähig gestaltet ist. Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sicherheitsmodul (10) über mindestens eine Signalleitung (20) mit dem Hauptcontroller (11 ) verbunden ist. Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten ein Sicherheitsmodul (10) über mindestens eine Signalleitung (20) mit dem Sicherheitscontroller (15) verbunden ist. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieselben Sicherheitsmodule (10), welche mit dem Hauptcontroller (11 ) verbunden sind, auch mit dem Sicherheitscontroller (15) verbunden sind. Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsmodul (10) ein Isolationswächter oder eine Fehlerstromschutzreinrichtung ist. Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung (20) als serielle Datenverbindung oder als Bussystem ausgeführt ist. Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptcontroller (11 ) mit einer Steuermöglichkeit der Ladesteuerung ausgestattet ist. Verfahren zum Betreiben einer Abschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für den Ladeschalter (14) durch den Hauptcontroller (11 ) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für den Ladeschalter (14) durch den Sicherheitscontroller (15) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal für den Ladeschalter (14) durch den Sicherheitscontroller (15) das Steuersignal für den Ladeschalter (14) durch den Hauptcontroller (11 ) aufgrund von Signalen des Sicherheitsmoduls (10) blockiert oder freigibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptcontroller (11 ) das Steuersignal für den Ladeschalter (14) in Abhängigkeit von Signalen des Sicherheitsmoduls (10) erzeugt. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitscontroller (15) das Steuersignal für den Ladeschalter (14) in Abhängigkeit von Signalen des Sicherheitsmoduls (10) erzeugt.
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