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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladesäule mit einem Kombi-Schaltmodul, in welchem mehrere ereignisbasiere Schaltfunktionen kombiniert sind.
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Da beim Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Ladesäule bzw. an einem Ladepunkt hohe Ströme auftreten, sind zahlreiche Sicherheitsstandards definiert, welche eine Ladesäule erfüllen muss. Gemäß der internationalen Norm IEC 61851 ist gefordert, dass an einer Ladesäule ein Leitungsschutz, ein Fehlerstromschutz sowie eine sichere Ladestromfreigabe implementiert sind. Hierbei umfasst der Leitungsschutz den klassischen Schutz bei Kurzschlüssen und Überstromzuständen. Das bedeutet, dass im Kurzschlussfall und im Überlastfall alle Phasen sowie optional der Neutralleiter spannungsfrei geschaltet werden. Der Fehlerstromschutz umfasst das Abschalten der Ladespannung im Falle eines Differenzstroms zwischen der Phase bzw. den Phasen und dem Neutralleiter und stellt somit den klassischen Fehlerstromschutz dar, welcher mittels eines Fl-Schutzschalters realisiert wird. Die sichere Ladestromfreigabe umfasst eine Schalteinrichtung zur Sicherstellung, dass an dem Ladekabel bzw. an dem Ladestecker nur dann eine Spannung anliegt, wenn der Ladestecker an das zu ladende Fahrzeug angesteckt worden ist. Die Ladestromfreigabe stellt also sicher, dass das Ladekabel nur im gesteckten Zustand des Ladesteckers stromführend ist.
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In der Praxis werden die gemäß der Norm IEC 61851 vorgeschriebenen Schutzfunktionen durch verschiedene Bauteile abgedeckt. Gemäß einem bekannten Szenario wird der Leitungsschutz mittels eines Leitungsschutzschalters (abgekürzt auch als LS-Schalter bezeichnet), der Fehlerstromschutz mittels eines Fl-Schalters (RCD - residual current device) und die Ladestromfreigabe mittels eines Schützes realisiert. Diese schaltenden Bauteile sind alle im Ladestrompfad der Ladesäule angeordnet und werden individuell ereignisbasiert angesteuert. Da jedes dieser Bauteile mit Kosten verbunden ist, werden gemäß einem weiteren bekannten Szenario der Leitungsschutz und der Fehlerstromschutz zusammen von einem Bauteil abgedeckt, welches als RCBO (Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection) bezeichnet wird und der Kombination eines Leitungsschutzschalters (MCB) mit einem Fl-Schutzschalter entspricht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ladesäule mit einem kompakten und kostensparenden Bauformat sowie ein damit durchführbares Ladeverfahren bereitzustellen.
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Eine Lösung hierfür wird durch die Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs sowie durch ein entsprechendes Betriebsverfahren der Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen bereitgestellt. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der beiliegenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs, nachfolgend als Ladesäule bezeichnet, weist ein Schaltmodul auf, wobei in einem ersten Schaltzustand des Schaltmoduls eine an einem Ladesteckerstecker eine Ladespannung anliegt und in einem zweiten Schaltzustand des Schaltmoduls der Stecker spannungsfrei ist. Ein per Stecker und Ladekabel an die Ladesäule angeschlossenes Elektrofahrzeug kann also nur im ersten Schaltzustand des Schaltmoduls geladen werden. Die Ladesäule, welche auch als EVSE (electric vehicle supply equipment) bezeichnet wird, kann als ein einphasiges oder als ein mehrphasiges System ausgebildet sein und sowohl zum Gleichstrom- wie auch zum Wechselstromladen eingerichtet sein.
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Die erfindungsgemäße Ladesäule weist ferner einen Fehlerstromsensor, welcher eingerichtet ist, das Vorliegen eines Fehlerstroms mittels eines Fehlerstromsignals anzuzeigen, woraufhin das Schaltmodul in den zweiten Schaltzustand geschaltet wird, und eine Freigabeeinheit auf, welche eingerichtet ist, die Freigabe der Bereitstellung der Ladespannung am Ladestecker mittels eines Freigabesignals anzuzeigen, woraufhin das Schaltmodul in den ersten Schaltzustand geschaltet wird. Sowohl der Fehlerstromsensor als auch die Freigabeeinheit stellen externe Einheiten dar, welche ereignisbasierte Umschaltimpulse erzeugen können und diese per Fehlerstromsignal bzw. Freigabesignal ausgeben. Mittels der beiden Signale werden die entsprechenden Ereignisse, d.h. Vorliegen eines Fehlerstroms bzw. Freigabeerteilung für die Ladespannung, kommuniziert und bewirken eine Änderung des Schaltzustandes des Schaltmoduls. Beide Signale können an eine Verarbeitungseinheit übermittelt werden, welche die beiden Signale verarbeitet und das Schaltmodul entsprechend ansteuert, oder unmittelbar an das Schaltmodul übermittelt werden, so dass das Schaltmodul direkt mittels der beiden Signale angesteuert wird. Durch die Kombination verschiedener Steuerungspfade der Spannungsbereitstellung in einem Schaltmodul kann dieses daher als Kombi-Schaltmodul bezeichnet werden.
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Das Schaltmodul der erfindungsgemäßen Ladesäule ist ferner eingerichtet, bei Vorliegen eines Kurzschlusses und/oder bei Vorliegen eines Überlastzustandes (dieser kann, muss aber nicht durch einen Kurzschluss hervorgerufen worden sein) in den zweiten Schaltzustand zu schalten, wobei diese Fehlerzustände entweder innerhalb des Schaltmoduls selbst detektierbar sind (detektiert werden) und das Umschalten des Schaltmoduls in den zweiten Schaltzustand bewirken oder mittels eines externen Leitungsschutzsensors detektierbar sind (detektiert werden) und durch Übermitteln eines Leitungsschutzsignals an das Schaltmodul das Umschalten in den zweiten Schaltzustand bewirken.
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Bei der erfindungsgemäßen Ladesäule wird für die Umsetzung aller drei Funktionen, die gemäß der Norm IEC 61851 vorgeschrieben sind, ein einziges Schaltorgan verwendet. Das Schaltmodul stellt folglich das einzige zentrale Schaltorgan der Ladesäule dar, welches die schaltbare Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Stromquelle der Ladesäule (Stromnetz und/oder Pufferspeicher) in Abhängigkeit von Steuerungssignalen - Fehlerstromsignal, Freigabesignal und ggfs. Leitungsschutzsignal, sofern sensorisch extern erfasst - öffnet oder schließt. Generell können diese Signale analog oder digital sein. Die Signale können elektronische oder optische Signale aufweisen.
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In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule wird der Leitungsschutz sensorisch außerhalb des Schaltmoduls, also extern realisiert und das Schaltmodul wird bei Vorliegen eines Kurzschlusses oder einer Überlast elektronisch so angesteuert, dass es in den zweiten Schaltzustand schaltet. Bei der ersten Ausführungsform werden alle drei Ereignisse - Vorliegen eines Fehlerstroms, Freigabe der Ladespannung und Vorliegen eines Kurzschlusses oder einer Überlast - extern, also außerhalb des Schaltmoduls erfasst und an dieses oder eine zwischengeschaltete Verarbeitungseinheit übermittelt. Bei der ersten Ausführungsform kann das Schaltmodul als ein Schütz eingerichtet sein. Bezüglich des Leitungsschutzes (und auch bezüglich der anderen beiden Funktionen) stellt das Schütz also nur insofern die entsprechende Schutzfunktion dar, als dass es in den zweiten Schaltzustand schalten kann, wenn es von extern auf Basis des vom Leitungsschutzsensor bereitgestellten Leitungsschutzsignals entsprechend angesteuert wird. Das Schütz bietet keine hardwaremäßige Absicherung bei Kurzschlüssen und Überströmen, wie ein Leitungsschutzschalter, sondern entspricht einem rein schaltenden Bauteil.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Ladesäule mit einem Schütz als Schaltmodul kann der Schaltzustand des Schaltmoduls mittels eines Schaltsignals bestimmbar sein, welches in Abhängigkeit vom Fehlerstromsignal, vom Freigabesignal und vom Leitungsschutzsignal gebildet wird. Das Schaltsignal kann von der Verarbeitungseinheit gebildet werden, welche an die drei externen Sensoren gekoppelt ist, d.h. an die Freigabeeinheit (wird im Rahmen der Beschreibung auch als Sensor aufgefasst), an den Fehlerstromsensor und an den Leitungsschutzsensor. Durch Auswerten der Signale, welche von den externen Sensoren bereitgestellt werden, kann die Verarbeitungseinheit das Schaltmodul ansteuern. Das Schaltmodul kann eine Schaltschnittstelle aufweisen und eingerichtet sein, mittels des an diese Schnittstelle übermittelten Schaltsignals geschaltet zu werden. Anders ausgedrückt können die von den drei Sensoren übermittelten Signale, wovon jedes mit dem Vorliegen eines anderen Ereignisses assoziiert ist, direkt oder indirekt auf dieselbe Schnittstelle des Schaltmoduls einwirken und auf gleiche Art und Weise eine Umschaltung des Schaltmoduls bewirken. Selbstverständlich kann sinnvollerweise eine Priorisierung der Signale implementiert sein, so dass zum Beispiel im Fehlerstromfall das Schaltmodul durch das Freigabesignal nicht in einen leitenden Zustand geschaltet werden kann.
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In einer zweiten Ausführungsform der Ladesäule ist das Schaltmodul als ein fernsteuerbarer Leitungsschutzschalter eingerichtet. Hierbei ist der Leitungsschutz hardwaremäßig in das Schaltmodul integriert und das Vorliegen eines Kurzschlusses und/oder einer Überlast beeinflusst unmittelbar Bauteile innerhalb des Schaltmoduls selbst, was wiederum zur Unterbrechung des Strompfades innerhalb des Schaltmoduls führt. Anders ausgedrückt dient ein Kurzschluss oder ein Überstrom selbst als Schaltimpuls und löst unmittelbar einen primären Schaltmechanismus innerhalb des Schaltmoduls aus, wodurch der Ladestromkreis unterbrochen wird. Hierbei kann auf aus dem Stand der Technik bekannte Auslösemechanismen zurückgegriffen werden, welche in gewöhnlichen LS-Schaltern verwendet werden, etwa Auslösung bei Überlast durch thermisch bedingtes Verbiegen eines Bimetall-Elements oder Auslösung beim Kurzschluss mittels eines Elektromagneten. Bei der zweiten Ausführungsform der Ladesäule sind die entsprechenden Mechanismen zur Bereitstellung eines Leitungsschutzes im Schaltmodul integriert und es erfolgt keine Übermittlung eines etwaigen Leitungsschutzsignals von einem bezüglich des Schaltmoduls externen Leitungsschutzsensors an das Schaltmodul.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Ladesäule mit einem fernsteuerbaren Leistungsschutzschalter als Schaltmodul kann dieses einen weiteren, bevorzugt reversiblen Schaltmechanismus aufweisen, mittels welchem in Analogie zum primären Schaltmechanismus der Schaltzustand des Schaltmoduls bestimmt werden kann. Die Kontakte des weiteren Schaltmechanismus, die beim Auslösen getrennt werden, können auch wieder automatisch geschlossen werden, wenn das den weiteren Schaltmechanismus ansteuernde Signal ausbleibt oder sich verändert. Die Stellung des weiteren Schaltmechanismus kann ausschließlich in Abhängigkeit vom Fehlerstromsignal und vom Freigabesignal bestimmbar oder schaltbar sein. Beispielsweise kann der weitere Schaltmechanismus durch mechanisches Drehen schaltbar sein. Durch Drehen eines Elements des weiteren Schaltmechanismus können im Schaltmodul vorliegende federrückgestellte Kontakte geöffnet werden und im Ruhezustand (z.B. bei Ausbleiben des Drehmoments) wieder in deren Ausgangsposition zurückkehren und sich schließen. Im Unterschied dazu kann der erste Schaltmechanismus innerhalb des Schaltmoduls, welcher dem primären Schaltmechanismus des fernsteuerbaren Leitungsschutzschalters entspricht und bei Vorliegen eines Kurzschlusses und/oder einer Überlast auslöst, irreversibel sein. Das heißt, dass die entsprechenden Kontakte nicht wieder durch eine Federrückstellkraft geschlossen werden, sondern mechanisch, meist mittels eines am LS-Schalter angebrachten Hebels, wieder zurückgesetzt werden müssen. Der weitere Schaltmechanismus, welcher in Abhängigkeit vom Fehlerstromsignal und vom Freigabesignal auslösbar ist, ist von dem ersten Schaltmechanismus getrennt und lässt diesen unberührt. Anders ausgedrückt können das Freigabesignal und das Fehlersignal keine schaltmechanische Wirkung auf den ersten Schaltmechanismus des Schaltmoduls entfalten. Folglich können die beiden Schaltmechanismen als zwei konkurrierende, voneinander unabhängige Schaltmechanismen innerhalb des Schaltmoduls verstanden werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Ladesäule mit einem fernsteuerbaren Leistungsschutzschalter als Schaltmodul kann die Ladesäule ferner einen einen Aktuator aufweisen, welcher mit dem weiteren Schaltmechanismus gekoppelt ist und eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom Fehlerstromsignal und vom Freigabesignal den Schaltzustand des weiteren Schaltmechanismus zu bestimmen. Der Aktuator kann unmittelbar vom Fehlerstromsignal und vom Freigabesignal angesteuert werden oder von einer Verarbeitungseinheit, welche diese Signale empfängt, auswertet und den Aktuator entsprechend ansteuert.
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Bei dem Aktuator kann es sich um einen fernautomatischen Magnetschalter handeln. Als Aktuator, insbesondere in Form eines fernautomatischen Magnetschalters, wird in diesem Zusammenhang ein Bauteil bezeichnet, das durch eine elektrische Ansteuerung eine mechanische Bewegung erzeugt, etwa eine Translationsbewegung oder insbesondere eine Drehbewegung. Diese mechanische Bewegung wird verwendet, um den weiteren Schaltmechanismus des Schaltmoduls zu betätigen. Insbesondere kann der Magnetschalter direkt an dem Schaltmodul anliegen oder unmittelbar neben diesem montiert sein. Fernsteuerbare Magnetschalter der beschriebenen Art sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und auf dem Markt erhältlich. Es sollte jedoch verstanden werden, dass der Aktuator nicht notwendigerweise einen Magnetschalter aufweisen muss, sondern auch einen piezoelektrischen Aktuator aufweisen kann.
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Unabhängig von der konkreten Implementierung der erfindungsgemäßen Ladesäule können neben dem geringeren Bauraumbedarf durch Reduktion von Bauteilen und der niedrigeren Verlustleistung durch die Reduktion von zu schaltenden Kontakten auch geringere Kosten als Vorteile der erfindungsgemäßen Ladesäule genannt werden.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt, welche ein Schaltmodul aufweist, das einen von den zwei bereits deklarierten Schaltzuständen einnehmen kann. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schaltet das Schaltmodul in den ersten Schaltzustand, falls eine Freigabe der Ladespannung mittels eines Freigabesignals angezeigt wird, welches von einer Freigabeeinheit stammt, und in den zweiten Schaltzustand, wenn mittels eines Fehlerstromsignals von einem Fehlerstromsensor das Vorliegen eines Fehlerstroms angezeigt wird. Ferner schaltet das Schaltmodul beim Vorliegen eines Kurzschlusses oder eines Überstroms in den zweiten Schaltzustand schaltet, wobei das Detektieren des Kurzschlusses oder des Überstroms entweder innerhalb des Schaltmoduls selbst erfolgt oder in einem externen Leitungsschutzsensor erfolgt und mittels eines vom Leitungsschutzsensor bereitgestellten Leitungsschutzsignals angezeigt bzw. kommuniziert wird.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- 1A zeigt eine Ladeinfrastruktur auf Basis einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule.
- 1 B zeigt eine Ladeinfrastruktur auf Basis einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule.
- 2 zeigt einen schematischen Aufbau des Schaltmoduls in der Ladesäule gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt einen Aufbau eines fernauslösbaren Leistungsschalters.
- 4 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines fernautomatischen Magnetschalters.
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In 1A ist ein stark vereinfachter Aufbau einer Ladeinfrastruktur 1 veranschaulicht auf Basis der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule. Die Ladesäule kann im Wesentlichen als Schnittstelle zwischen einer übergeordneten Spannungsversorgung 2 (z.B. Stromnetz und/oder Pufferspeicher) und dem Elektrofahrzeug 3 verstanden werden. Die elektrische Verbindung zwischen diesen beiden Einheiten ist mittels vier Leitungen 4 veranschaulicht, welche beispielhaft drei Phasen und einen Neutralleiter repräsentieren. Die Ladesäule selbst wird durch das Schaltmodul 5 repräsentiert. Je nach Schaltzustand des Schaltmoduls 5 besteht eine elektrische Verbindung zwischen der Spannungsversorgung 2 und dem Elektrofahrzeug 3, wobei hier auf die explizite Darstellung des Ladekabels samt daran angebrachtem Ladestecker der Einfachheit halber verzichtet worden ist. Im normalen bzw. ordnungsgemäß ablaufenden Ladefall sind alle Kontakte innerhalb des Schaltmoduls 5 geschlossen (erster Schaltzustand), so dass am Ladestecker eine Ladespannung anliegt und das Elektrofahrzeug über die dann stromführenden Leitungen 5 geladen wird. In 1A ist das Schaltmodul 5 in seinem offenen bzw. nicht leitenden Zustand dargestellt (zweiter Schaltzustand), in dem der Ladestromkreis unterbrochen ist.
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Das Schaltmodul 5 weist eine Schaltschnittstelle 6 auf, über welche der Schaltzustand des Schaltmoduls 5 bestimmt werden kann. Bei der in 1A gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule wird das Schaltmodul 5 mittels der Schaltschnittstelle 6 von einer Gruppe 10 von externen Sensoren angesteuert (direkt oder indirekt mittels einer dazwischengeschalteten Verarbeitungsvorrichtung), wovon alle mittels eines Regelschaltkreises 7 an die Schaltschnittstelle 6 gekoppelt sind. Die Gruppe 10 der externen Sensoren weist einen Leitungsschutzsensor 11, einen Fehlerstromsensor 12 und eine Freigabeeinheit 13 (wird auch als Sensor aufgefasst) auf, deren Funktionen bereits im Detail erläutert worden sind. Diese drei externen Sensoren 11-13 sind zur Erfassung von den ihnen jeweils zugeordneten Ereignissen und zur dementsprechenden Ansteuerung des Schaltmoduls 5 eingerichtet. Die drei externen Sensoren 11-13 sind hinsichtlich ihres Ansteuerungspfades des Schaltmoduls 5 gleichwertig und wirken alle direkt oder indirekt (etwa über eine Verarbeitungseinheit, welche die Signale der Sensoren 11-13 empfängt und die Schaltschnittstelle 6 entsprechend ansteuert) auf die Schaltschnittstelle 6 ein. Das Schaltmodul 5 ist hierbei als ein Schütz ausgebildet ohne weitere besondere Funktionalitäten.
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In 1 B ist ein stark vereinfachter Aufbau einer Ladeinfrastruktur 1 veranschaulicht auf Basis der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule. Da der Aufbau dem in 1A gezeigten stark ähnelt, werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihr Zusammenspiel wird nicht erneut beschrieben. Im Unterschied zu dem in 1A skizzierten Aufbau der erfindungsgemäßen Ladesäule wird bei dem in 1B gezeigten Aufbau ein fernsteuerbarer LS-Schalter als Schaltmodul 5 verwendet. Der fernsteuerbare LS-Schalter ist hardwaremäßig eingerichtet, Kurzschluss und Überlast intern zu detektierten und ggfs. die darin vorliegenden Schaltkontakte zu öffnen. Daher umfasst die Gruppe 10 der externen Sensoren nur noch den Fehlerstromsensor 12 und die Freigabeeinheit 13 auf. Der externe Leitungsschutzsensor 10 aus 1A entfällt, da seine Funktionalität im fernsteuerbaren LS-Schalter integriert ist, der als Schaltmodul 5 fungiert. Zusätzlich ist der erste Schaltmechanismus, mittels welchem das Schaltmodul 5 in 1B beim Kurzschluss und bei Überlast auslöst, von dem zweiten Schaltmechanismus, welcher durch die Signale der externen Sensoren 12, 13 ausgelöst wird, räumlich und bautechnisch getrennt. Dieser Aspekt wird im größeren Detail anhand der Darstellung in 2 erläutert.
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In 2 ist ein Aufbau des fernsteuerbaren LS-Schalters 20 gezeigt. Zur Vereinfachung ist nur eine Leitung 4 dargestellt, welche durch den fernsteuerbaren LS-Schalter 20 bezüglich Kurzschluss und Überlast abgesichert wird. Der fernsteuerbare LS-Schalter 20 weist einen primären Schaltmechanismus 22 auf, welcher die üblichen in einem LS-Schalter angeordneten Sicherheitsschaltmechanismen aufweisen kann, um bei Kurzschluss und Überlast seine Auslösung (d.h. Unterbrechung des Strompfades) zu bewirken. Im entsprechenden Fehlerszenario wirkt der primäre Schaltmechanismus 22 mechanisch auf den Schaltkontakt 21 (durch großen Pfeil angedeutet) ein und öffnet diesen. Diese Wirkung, die durch den ersten Pfeil 24 repräsentiert ist, wird nicht durch externe Steuersignale herbeigeführt, sondern durch Detektion von Kurzschluss oder Überlast unmittelbar im fernsteuerbaren LS-Schalter 20 selbst. Zur Abdeckung der anderen beiden Funktionen weist der fernsteuerbare LS-Schalter 20 ferner einen weiteren Schaltmechanismus 23 auf. Dieser wirkt ebenfalls auf den Schaltkontakt 21 des fernsteuerbaren LS-Schalters 20 ein, ist jedoch von dem primären Schaltmechanismus getrennt und unabhängig. Der weitere Schaltmechanismus wird 23 wird von einem externen Aktuator 26 angesteuert bzw. betätigt. Diese Wirkung ist durch den zweiten Pfeil 25 repräsentiert. Der Aktuator 26 wird in Abhängigkeit vom Fehlerstromsignal und vom Freigabesignal angesteuert.
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In 3 ist eine Querschnittsansicht eines fernsteuerbaren LS-Schalters 20 gezeigt. Der fernsteuerbare LS-Schalter 20 weist insgesamt einen zum gewöhnlichen LS-Schalter sehr ähnlichen Aufbau auf. Die generelle Funktionsweise eines LS-Schalters wird hier nicht im Detail erläutert, da sie dem Fachmann hinlänglich bekannt ist. Der fernsteuerbare LS-Schalter 20 weist eine erste Anschlussklemme 31 und eine zweite Anschlussklemme 32 auf, mittels welchen eine elektrische Verbindung zu der zu schützenden Leitung (etwa Leitung 4 in 2) hergestellt wird. Der primäre Schaltmechanismus 22 weist üblicherweise einen Bimetall-Streifen auf, welcher eine thermisch bedingte Auslösung im Überlastfall bereitstellt, und eine Spule auf, welche eine elektromagnetische Auslösung im Kurzschlussfall bereitstellt. Der primäre Schaltmechanismus 22 und der weitere Schaltmechanismus 23 liegen voneinander baulich getrennt vor, wirken jedoch beide auf den Schaltkontakt 21. Der weitere Schaltmechanismus 23 wird über eine mechanische Schaltschnittstelle 33 betätigt, welche hier beispielhaft die Form eines drehbaren Stiftes aufweist. Durch Drehen des Stiftes, veranschaulicht durch den Doppelpfeil 34, kann der weitere Schaltmechanismus 23 ausgelöst werden. Durch eine in dem weiteren Schaltmechanismus 23 implementierte Federrückstellung kann der Schaltkontakt 21 wieder geschlossen werden, wenn an der Schaltschnittstelle 33 keine Kraft mittels Aktuator ausgeübt wird. Daher handelt es sich bei dem weiteren Schaltmechanismus 23 um einen reversiblen Schaltmechanismus.
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Ein beispielhafter Aktuator in Form eines fernautomatischen Magnetschalters 40, welcher für die Fernansteuerung des weiteren Schaltmechanismus verwendet werden kann, ist in 4 gezeigt. Die Mechanik im fernautomatischen Magnetschalter 40 ist federrückgestellt, so dass im stromlosen/ruhenden Zustand mittels einer Feder im Magnetschalter 40 das Gesamtsystem, also die Ladesäule, „offen“ bzw. spannungsfrei gehalten wird. Zum Aktivieren des Gesamtsystems wird der Schaltkontakt 21 innerhalb des Schaltmoduls 20 geschlossen (siehe 2 und 3). Der Magnetschalter 40 weist eine Magnetspule 41 auf, in die ein Metallstift 42 hineinragt, welcher wiederrum mit einem Drehgelenk 43 mechanisch gekoppelt ist. Wird eine Spannung an die Magnetspule 41 angelegt, so wird der Stift 41 entlang seiner Längsachse bewegt und übt eine Kraft auf das Drehgelenkt 43 auf. Der obere Teil des Drehgelenks 43 ist mittels einer Feder 45 flexibel aufgehängt. Der Endpunkt 46 am unteren Teil des Drehgelenks 43 ist an die Schaltschnittstelle des weiteren Schaltmechanismus gekoppelt, also beispielsweise an den drehbaren Stift 33 in 3. Durch Anlegen einer Spannung an die Magnetspule 41 wird der Gelenkpunkt des Drehgelenks 43 bewegt, beispielsweise von der Magnetspule 41 weg, und dadurch der Endpunkt 46 des Drehgelenks in Drehung versetzt. Mittels dieser Drehung kann der weitere Schaltmechanismus ausgelöst werden. Die Federrückstellkraft des fernautomatischen Magnetschalters 40 in seinem inaktiven Zustand ist stärker bzw. steifer als die Federrückstellkraft der Feder des federrückgestellten weiteren Schaltmechanismus im fernsteuerbaren LS-Schalter, damit der LS-Schalter im Fehlerfall (Fehlerstrom oder Rücknahme der Ladestromfreigabe) durch die Federkraft des fernautomatischen Magnetschalters 40 entgegen der Rückstellkraft der Feder im weiteren Schaltmechanismus des LS-Schalters geöffnet bzw. nicht leitend geschaltet werden kann. Um die vom fernsteuerbaren Magnetschalter 40 bereitgestellte Drehbewegung auf den fernauslösbaren LS-Schalter zu übertragen, können diese beiden Bauteile direkt nebeneinander montiert sein.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule wird ein fernauslösbarer LS-Schalter verwendet, welcher neben dem eigentlichen Leitungsschutz auch im Falle eines Fehlerstroms sowie zum elektrischen Ein-/Ausschalten des Gesamtsystems (d.h. der Ladesäule) verwendet wird. Der Leitungsschutz wird dabei konventionell durch den LS-Schalter realisiert, während im Fehlerstromfall und zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Ladestrombereitstellung der Aktuator, bevorzugt der Magnetschalter 40, angesteuert wird. Dadurch kann mittels der mechanischen Schaltschnittstelle am weiteren Schaltmechanismus der Schaltkontakt im Schaltmodul geöffnet und geschlossen werden. Das Trennen bzw. Schließen des Schaltkontakts erfolgt im Fehlerstromfall und im Fall der Ladestromfreigabe (oder auch bei Rücknahme der Ladestromfreigabe) nach dem gleichen Prinzip.
