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DE20013399U1 - Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge - Google Patents

Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge

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DE20013399U1
DE20013399U1 DE20013399U DE20013399U DE20013399U1 DE 20013399 U1 DE20013399 U1 DE 20013399U1 DE 20013399 U DE20013399 U DE 20013399U DE 20013399 U DE20013399 U DE 20013399U DE 20013399 U1 DE20013399 U1 DE 20013399U1
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unit
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Description

25
Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladestation fur elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere auf eine Ladestation, die in der Lage ist, den Ladestrom, der mehreren Lasten zugeführt wird, automatisch zu steuern.
Die Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs wird im allgemeinen an einer Ladestation geladen, die der Öffentlichkeit zugänglich ist. Während eine Ladestation in der Lage ist, die Batterien einer Anzahl von elektrisch betriebenen Fahrzeugen gleichzeitig zu laden, sollte der Gesamtbetrag des Ladestroms, der von der Ladestation geliefert wird, zu keiner Zeit einen Nennwert überschreiten. Wenn beispielsweise eine Ladestation in der Lage ist, Batterien von vier elektrisch betriebenen Fahrzeugen gleichzeitig zu laden, und der anfängliche Ladestrom, der zur Ladung der Batterien jedes der elektrisch betriebenen Fahrzeuge geliefert werden sollte, 8 Ampere beträgt, sollte der Nennstromwert für die Ladestation wenigstens 32 Ampere betragen, um das Auftreten einer Überlastung zu verhüten. Daher sollte, neben der Notwendigkeit, sich mit der örtlichen Stromversorgungsgesellschaft hinsichtlich des großen Strombedarfs abzustimmen, das Leistungsverteilungsnetz der Ladestation auch so bemessen sein, daß es solche großen Stromflüsse bewältigt.
Es wird jedoch bemerkt, daß der Ladestrombedarf einer Batterie von einem Maximalwert (d.h. die Batterie ist voll entladen) zu einem Minimalwert (d.h. die Batterie ist voll geladen) im Verlauf des Ladevorganges absinkt. Es ist daher sehr unwahrscheinlich, daß die Ladestation die meiste Zeit bei vollen Lastbedingungen
arbeitet. Die konventionelle Ladestation ist daher unwirtschaftlich, da sie für die volle Lastbedingung bemessen ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladestation bereitzustellen, die in der Lage ist, den Ladestrom, der einer Mehrzahl von Lasten zugeführt wird, automatisch zu steuern, so daß sich eine wirtschaftliche Auslegung ergibt, während das Auftreten einer Überlast verhütet wird.
Gemäß dieser Erfindung umfaßt eine Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge:
eine Stromversorgungsschaltung;
mehrere Ladesteckdosen, jede geeignet zur Verbindung mit einem der elektrisch betriebenen Fahrzeuge;
einen Schaltkreis mit mehreren Schaltereinheiten, von denen jede einen Relaisschalter aufweist, der die Stromversorgungsschaltung und jeweils eine der Ladesteckdosen miteinander verbindet, und
ein Auslöseelement, das mit dem Relaisschalter verbunden und steuerbar ist, um seinerseits den Relaisschalter zu steuern, um die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgungsschaltung und der jeweiligen Ladesteckdose herzustellen oder zu unterbrechen;
eine Stromüberwachungseinheit, die mit den Ladesteckdosen verbunden und so betreibbar ist, daß sie Ausgangssignale entsprechend dem Betrag des durch jede der Ladesteckdosen fließenden Stromes erzeugt; und
eine Verarbeitungseinheit, die mit der Stromüberwachungseinheit und dem Auslöseelementen der Schaltereinheiten verbunden ist, wobei die Verarbeitungseinheit die Ausgangssignale von der Stromüberwachungseinheit empfangt und die Auslöseelemente der Schaltereinheiten steuert, um sicherzustellen, daß der gesamte Betrag des Stromflusses durch die Ladesteckdosen den Nennstromwert der Ladestation nicht übersteigt.
-3-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugte Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1
ein schematisches Schaltungsblockdiagramm ist, das die bevorzugte Ausfuhrungsform einer Ladestation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2
ein schematisches elektrisches Schaltungsdiagramm der bevorzugten Ausführungsform ist;
Fig. 3
Fig. 4
eine fragmentarische teilweise Querschnittsansicht ist, die darstellt, wie ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einer Ladesteckdose der bevorzugten Ausführungsform verbunden ist; und
eine Tabelle ist, um einen Abfragevorgang der bevorzugten Ausfuhrungsform darzustellen.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Ladestation gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, enthaltend eine Stromversorgungseinheit 10, einen Schaltkreis 20, mehrere Ladesteckdosen 30, eine Stromüberwachungseinheit 40, eine Nennstrom-Einstelleinheit 50, eine Verarbeitungseinheit 60, eine Anzeigeeinheit 70, und eine Statusfeststellungseinheit 80. Die Stromversorgung 10 ist zum Anschluß an einen kommerziellen Lieferanten von Wechselstromleistung bestimmt, und enthält einen Dioden-Gleichrichter 11 und einen Spannungsregler 12. Die Stromversorgung 10 arbeitet in bekannter Weise um Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln.
Der Schaltkreis 20 enthält mehrere Schaltereinheiten, von denen jede einen Relaisschalter 22 und ein Auslöseelement 21 aufweist, das mit dem Relaisschalter 22
-4-
verbunden ist. In dieser Ausfuhrungsform ist das Auslöseelement 21 ein Transistor.
Jede der Ladesteckdosen 30 ist mit der Stromversorgung 10 über den Relaisschalter 22 eines jeweiligen der Schaltereinheiten des Schaltkreises 20 verbunden. In dieser Ausführungsform sind vier Ladesteckdosen 30 vorgesehen.
Die Stromüberwachungsschaltung 40 umfaßt mehrere Stromab fragesätze 41 und mehrere Stromumwandler 42. Jeder der Stromabfragesätze 41 ist mit einer jeweiligen der Ladesteckdosen 30 verbunden und umfaßt eine erste Stromabfrage 411 zum Feststellen von Leckstrom, und eine zweite Stromabfrage 412 zum Feststellen von Strom, der durch die jeweilige Ladesteckdose 30 fließt. Jeder der Stromumwandler 42 ist mit einem jeweiligen der Stromabfragesätze 41 verbunden. In dieser Ausführungsform ist jeder der Stromumwandler 42 mit Schaltern versehen (nicht dargestellt), die so betreibbar sind, daß sie es dem Stromumwandler 42 erlauben, ein Ausgangssignal entsprechend der Größe, des durch die jeweilige der Ladesteckdosen 30 fließenden Stromes zu erzeugen. In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Stromumwandler 42 eine erste Ausgabe, wenn die Stärke des durch die jeweilige Ladesteckdose 30 fließenden Stromes zwischen 0 und 2 Ampere ist, eine zweite Ausgabe, wenn die Stärke des durch die jeweilige Ladesteckdose 30 fließenden Stromes zwischen 2 und 5 Ampere ist, eine dritte Ausgabe, wenn die Stärke des durch die jeweilige Ladesteckdose 30 fließenden Stromes zwischen 5 und 10 Ampere ist, und eine vierte Ausgabe, wenn die Stärke des durch die jeweilige Ladesteckdose 30 fließenden Stromes über 10 Ampere liegt.
Die Nennstrom-Einstelleinheit 50 ist so betreibbar, daß ein Nennstromwert für die Ladestation eingestellt wird.
Die Verarbeitungseinheit 60 umfaßt eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU 600). In der bevorzugten Ausführungsform verbindet ein Paar von Logikschaltun-
-5-
gen 61 die CPU 600 mit den Ausgangsanschlüssen der Stromumwandler 42. Die Logikschaltung 61 kodiert die Ausgabesignale von den Stromumwandlern 42, um die erforderliche Zahl zu Stiftverbindungen zwischen der CPU 600 und den Stromumwandlern 42 zu reduzieren. Die CPU 600 ist außerdem mit der Nennstrom-Einstelleinheit 50 und den Auslöseelementen 21 der Schaltereinheiten des Schaltkreises 20 verbunden. Entsprechend den Ausgabesignalen von den Stromumwandlern 42 und dem Nennstromwert, wie er durch die Einstelleinheit 50 eingestellt ist, steuert die CPU 600 die Auslöseelemente 21, damit diese ihrerseits die Relaisschalter 22 und den Stromfluß durch die Ladesteckdosen 30 steuern.
Die Anzeigeeinheit 70 ist mit der CPU 600 verbunden und umfaßt mehrere Anzeigelampen 71. Jede der Anzeigelampen 71 wird durch die CPU 600 aktiviert, um den Betriebszustand einer zugeordneten Ladesteckdose 30 anzuzeigen.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 ist die Statusfeststellungseinheit 80 mit der CPU 600 verbunden und umfaßt mehrere Mikroschalter 81 (nur einer ist in Fig. 3 gezeigt), von denen jeder an einer jeweiligen Ladesteckdose 30 montiert ist. Wenn der Stecker 100 eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (nicht dargestellt) mit der Ladesteckdose 30 verbunden ist, wird der jeweilige Mikroschalter 81 aktiviert und erzeugt ein elektrisches Signal, um die CPU 600 davon zu informieren, daß die Ladesteckdose 30 in Benutzung steht.
Fig. 4 ist eine Tabelle, um einen Abfragevorgang der bevorzugten Ausführungsform darzustellen. In diesem Beispiel ist der Nennstomwert für die Ladestation auf 20 Ampere eingestellt, und der anfängliche Laststrom, der geliefert werden sollte um die Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu laden, beträgt 8 Ampere. Zunächst erlaubt es die CPU 600, daß 8 Ampere Strom jeder der ersten und zweiten Ladesteckdosen 30 zugeführt wird, und aktiviert die Anzeigelampen 71, die den ersten und zweiten Ladesteckdosen 30 zugeordnet sind, eine konstante Lichtausgabe zu erzeugen, was den Ladezustand anzeigt. Zu dem Zeitpunkt, wenn
■ ·
ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit der dritten Ladesteckdose 30 verbunden wird, steuert die CPU 600 das Auslöseelement 21 der Schaltereinheit, die der dritten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, um die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 10 und der dritten Ladesteckdose 30 zu unterbrechen und den Stromfluß durch die dritte Ladesteckdose 30 zu verhindern. Die CPU 600 wird außerdem die Anzeigelampe 71, die der dritten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, aktivieren, so daß sie eine blinkende Lichtausgabe erzeugt, was einen Wartezustand anzeigt. Der Gesamtstrom, der durch die Ladestation fließt, beträgt 16 Ampere, was weniger ist als der Nennstromwert von 20 Ampere, um ein Auftreten einer Überlastung zu verhindern. Im Fortgang des Ladebetriebes wird der Ladestrom, der durch die ersten und zweiten Ladesteckdosen 30 fließt, schließlich auf 5 Ampere fallen. Zu diesem Zeitpunkt steuert die CPU 600 das Auslöseelement 21 der Schaltereinheit, die der dritten Ladesteckdose 33 zugeordnet ist, um den Stromfluß von 8 Ampere durch letztere zu ermöglichen, und wird außerdem die Anzeigelampe 71, die der dritten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, aktivieren, so daß sie eine konstante Lichtausgabe erzeugt. In der Folge wird, wenn ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit der vierten Ladesteckdose 30 verbunden wird, die CPU 600 das Auslöseelement 21 der Schaltereinheit, die der vierten Ladesteckdose zugeordnet ist, so steuern, daß die elektrische Verbindung zwischen der Strom-Versorgung 10 und der vierten Ladesteckdose 30 unterbrochen ist und der Stromfluß durch die vierte Ladesteckdose 30 verhindert wird. Die CPU 600 wird außerdem die Anzeigelampe 71, die der vierten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, aktivieren, so daß sie eine blinkende Lichtausgabe erzeugt. Der gesamte Strom, der durch die Ladestation fließt, nimmt auf 18 Ampere zu, und was jedoch immer noch weniger ist als der Nennstromwert von 20 Ampere, um das Auftreten einer Überlastung zu verhindern.
Im weiteren Verlauf des Ladebetriebes wird der Ladestrom, der durch die ersten und zweiten Ladesteckdosen 30 fließt, schließlich auf 2 Ampere fallen, und der Ladestrom, der durch die dritte Ladesteckdose 30 fließt, wird schließlich auf 5 Ampere fallen. Zu diesem Zeitpunkt steuert die CPU 600 das Auslöseelement 21
der Schaltereinheit, die der vierten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, um den Stromfluß von 8 Ampere durch letztere zu ermöglichen, und wird außerdem die Anzeigelampe 71, die der vierten Ladesteckdose 30 zugeordnet ist, aktivieren, so daß sie eine konstante Lichtausgabe erzeugt. Der Gesamtstrom, der durch die Ladestation fließt, ist 17 Ampere, was weniger ist als der Nennstromwert von 20 Ampere.
Es wurde somit gezeigt, daß die Ladestation nach der vorliegenden Erfindung in der Lage ist, den Ladestrom, der mehreren Lasten (z.B. der Batterien elektrisch betriebener Fahrzeuge) zugeführt wird, automatisch zu steuern, so daß sich eine wirtschaftliche Bemessung ergibt, während das Auftreten einer Überlastung verhindert wird. Somit ist die Aufgabe der Erfindung gelöst.

Claims (7)

1. Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge, gekennzeichnet durch:
eine Stromversorgungsschaltung (10);
mehrere Ladesteckdosen (30), von denen jede geeignet zur Verbindung mit einem der elektrisch betriebenen Fahrzeuge ist;
ein Schaltkreis (20) mit mehreren Schaltereinheiten, von denen jede einen Relaisschalter (22) aufweist, der die Stromversorgungsschaltung (10) und jeweils eine der Ladesteckdosen (30) miteinander verbindet, und ein Auslöseelement (21), da mit dem Relaisschalter (22) verbunden und steuerbar ist, um seinerseits den Relaisschalter (22) zu steuern, um die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgungsschaltung (10) und der jeweiligen Ladesteckdose (30) herzustellen oder zu unterbrechen;
eine Stromüberwachungseinheit (40), die mit den Ladesteckdosen (30) verbunden und so betreibbar ist, daß sie Ausgabesignale entsprechend der Stärke des durch jede der Ladesteckdosen (30) fließenden Stromes erzeugt; und
eine Verarbeitungseinheit (60), die mit der Stromüberwachungseinheit (40) und den Auslöseelementen (21) der Schaltereinheiten verbunden ist, wobei die Verarbeitungseinheit (60) Ausgabesignale von der Stromüberwachungseinheit (40) erhält und die Auslöseelemente (21) der Schaltereinheiten steuert, um sicherzustellen, daß der Gesamtbetrag des Stromflußes durch die Ladesteckdosen (30) den Nennstromwert der Ladestation nicht übersteigt.
2. Ladestation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nennstrom- Einstelleinheit (50), die mit der Verarbeitungseinheit (60) verbunden und so betreibbar ist, daß sie den Nennstromwert für die Ladestation einstellt.
3. Ladestation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit (70), die mit der Verarbeitungseinheit (60) verbunden ist, wobei die Anzeigeeinheit (70) mehrere Anzeigelampen (71) umfaßt, von denen jede einer jeweiligen Ladesteckdosen (30) zugeordnet und durch die Verarbeitungseinheit (60) gesteuert wird, um den Betriebszustand der jeweiligen der Ladesteckdosen (30) anzuzeigen.
4. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseelement (21) ein Transistor ist.
5. Ladestation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Statusfeststellungseinheit (80), die mit der Verarbeitungseinheit (60) verbunden ist, wobei die Statusfeststellungeinheit (80) mehrere Mikroschalter (81) umfaßt, von denen jeder im Betrieb einer jeweiligen der Ladesteckdosen (30) zugeordnet ist und so ausgelegt ist, daß er ein elektrisches Signal erzeugt, das von der Verarbeitungseinheit (60) empfangen wird, wenn die jeweilige Ladesteckdose (30) im Gebrauch steht.
6. Ladestation nach Anspruch 1, wobei die Stromüberwachungseinheit (40) umfaßt:
eine Stromabfragevorrichtung (41) zum Abfragen der Ströme, die durch jede der Ladesteckdosen (30) fließen; und
eine Stromumwandlungsvorrichtung (42), verbunden mit der Stromabfragevorrichtung (41), zum Umwandeln der von der Stromabfragevorrichtung (41) abgefragten Ströme in Ausgabesignale, die von der Verarbeitungseinheit (60) empfangen werden sollen.
7. Ladestation nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinheit (60) umfaßt:
eine Logikschaltung-Vorrichtung (61), die mit der Stromüberwachungseinheit (40) verbunden ist, zum Kodieren der Ausgabesignale von der Stromüberwachungseinheit (40), und
eine zentrale Verarbeitungseinheit (600) die mit der Logikschaltungs- Vorrichtung (61) verbunden ist.
DE20013399U 2000-08-03 2000-08-03 Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge Expired - Lifetime DE20013399U1 (de)

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