DE102021124917A1 - Ladekabel für eine ladestation, ladestation, system mit einer mehrzahl von ladestationen und verfahren zum betreiben einer ladestation - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Ladekabel (5) für eine Ladestation (1) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit einer DC-Ladespannung insbesondere von zumindest 600 V vorgeschlagen. Dabei ist das Ladekabel (5) ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter (DC+) und einem hohlzylindrischen Außenleiter (DC-), wobei der Innenleiter (DC+) für eine erste Nennspannung und der Außenleiter (DC-) für eine zweite Nennspannung ausgelegt ist, wobei der Quotient aus der ersten Nennspannung und der zweiten Nenn-spannung in einem Bereich zwischen 1,1 und 5 liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 4 liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,6 und 3 liegt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Ladekabel für eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges, eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges, ein System mit einer Mehrzahl solcher Ladestationen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeuges.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das vorliegende technische Gebiet betrifft das Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges. Bei Elektrofahrzeugen sind unterschiedliche Ladeverfahren bekannt, so gibt es Schnellladeverfahren, bei welchen die Ladestation dem Elektrofahrzeug Gleichspannung /-strom (DC) zur Verfügung stellt, oder aber auch Wechselstromladeverfahren, wobei dem Elektrofahrzeug einphasig oder mehrphasig, insbesondere zweiphasig oder dreiphasig, Wechselstrom (AC) zur Verfügung gestellt wird, welchen das ladende Fahrzeug mittels einem eingebauten AC/DC-Wandlers in Gleichstrom für den zu ladenden Energiespeicher umwandelt. Bei den Wechselstromladeverfahren kontrolliert eine Ladelogik des Fahrzeugs oder des Energiespeichers den Ladevorgang.
  • Im Folgenden werden nur insbesondere Schnellladeverfahren, bei welchen die Ladestation dem Elektrofahrzeug Gleichspannung /-strom (DC) zur Verfügung stellt, besprochen.
  • Hierzu beschreibt beispielsweise Bombardier in der deutschen Patentanmeldung DE10151153A1 eine trafobehaftete DC-Ladestation für Elektrofahrzeuge, mit einem Gleichrichter bzw. AC/DC Wandler, einem DC-Zwischenkreis mit Transformator und einem nachgeschalteten DC/DC-Wandler.
  • Weitere herkömmliche Lösungen sind aus den Dokumenten EP3175529B1 , US20190143822A1 , US9425641B2 und US9789774B2 bekannt. Alle Lösungen aus dem Stand der Technik haben die Gemeinsamkeit, dass zumindest ein Trafo im System integriert ist, welcher ein lokales IT-Netz ausbildet und dadurch bei einem ersten Fehler kein Fehlerstrom fließt.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik wird eine Ladestation mit Leistungselektronik verwendet, welche über keinen Trafo verfügt. Hierzu wird auf die Patentanmeldungen DE102021106275 .6 und DE102021108233.1 der Anmelderin verwiesen.
  • Herkömmlicherweise werden bei solchen Schnellladeverfahren mit einer hohen DC-Ladespannung von beispielsweise 800 V Ladekabel verwendet, welche zwei in dem Ladekabel angeordnete, parallele Leitungen für DC+ und DC- aufweisen. Wenn aber im Fehlerfall, z. B. bei einem Isolationsbruch des Ladekabels, der Anwender eine dieser Leitungen, DC+ oder DC- berührt, so berührt er eine Spannung von 400 V (dem Betrag nach). Eine solche Spannung von 400 V kann lebensgefährlich sein.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges zu verbessern
  • Die gestellte Aufgabe wird durch ein Ladekabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch ein System mit einer Mehrzahl von Ladestationen mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Ladekabel für eine Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit einer DC-Ladespannung insbesondere von zumindest 600 V vorgeschlagen. Dabei ist das Ladekabel ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem hohlzylindrischen Außenleiter, wobei der Innenleiter für eine erste Nennspannung und der Außenleiter für eine zweite Nennspannung ausgelegt ist, wobei der Quotient aus der ersten Nennspannung und der zweiten Nennspannung in einem Bereich zwischen 1,1 und 5 liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 4 liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,6 und 3 liegt.
  • Das Ladekabel als Koaxialkabel mit dem für die erste Nennspannung ausgelegten Innenleiter und dem für die zweite Nennspannung ausgelegten Außenleiter ist derart ausgelegt, dass bei einer hohen DC-Ladespannung von beispielsweise 800 V eine dem Betrag nach höhere DC-Spannung (z. B. 500 V) auf dem Innenleiter und eine dem Betrag nach geringere DC-Spannung (z. B. - 300 V) auf dem Außenleiter geführt werden kann.
  • Durch die Ausbildung des vorliegenden Ladekabels als Koaxialkabel mit dem Innenleiter und dem hohlzylindrischen Außenleiter wird ein Anwender im Fehlerfall, beispielsweise bei einem Isolationsbruch des Ladekabels, nur den Außenleiter berühren und damit eine dem Betrag nach kleinere Spannung berühren. Beispielsweise wird der Betrag der auf dem Außenleiter geführten Gleichspannung auf 300 V begrenzt. Diese Spannung ist für den Anwender insbesondere nicht lebensgefährlich.
  • Bei der Berührung des spannungsführenden Außenleiters durch den Anwender entsteht ein Fehlerstrom, der detektierbar ist, wobei in Abhängigkeit einer solchen Detektion eine Schaltvorrichtung, z. B. ein Schütz, geöffnet werden kann. Details hierzu werden im Folgenden näher erläutert.
  • Bei der vorliegenden Anordnung des Ladekabels mit Innenleiter und dem den Innenleiter umgebenden Außenleiter schützt der Außenleiter den Innenleiter. Mit anderen Worten schützt der Außenleiter den Anwender davor, den Innenleiter, der eine dem Betrag nach höhere Gleichspannung führen kann, zu berühren.
  • Der Innenleiter führt insbesondere eine positive Gleichspannung, wohingegen der Außenleiter eine negative Gleichspannung führt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Innenleiter eine negative Gleichspannung führt und der Außenleiter eine positive Gleichspannung führt.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind der Innenleiter und der hohlzylindrische Außenleiter in einem isolierenden Kunststoff eingebettet, wobei zusätzlich ein PE-Leiter und eine Charge-Pilot-Signalleitung in dem Kunststoff eingebettet sind.
  • Bei dieser Ausführungsform liegt der Innenleiter auf der Längsachse des Ladekabels und bildet das Innere des Ladekabels. Der Innenleiter wird von einer ersten Schicht des Kunststoffes umgeben. Der ersten Schicht folgt dann der Außenleiter. Dem Außenleiter folgt dann eine zweite Schicht des Kunststoffes. Damit ist bei dieser Ausführungsform der die vorzugsweise höhere Gleichspannung führende Innenleiter von zwei Kunststoffschichten und dem Außenleiter umgegeben, was zu einem entsprechenden Schutz für den Anwender im Fehlerfall führt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ladekabel einen Innenraum und einen Außenraum, wobei der hohlzylindrische Außenleiter den Innenraum begrenzt, wobei in dem Innenraum eine erste Schicht des Kunststoffes den Innenleiter und den Außenleiter trennt, wobei der PE-Leiter und die Charge-Pilot-Signalleitung in dem Außenraum in einer zweiten Schicht des Kunststoffes eingebettet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der PE-Leiter als ein den Außenleiter umgebender hohlzylindrischer Koaxialleiter ausgebildet, welcher in der zweiten Schicht des Kunststoffes eingebettet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Charge-Pilot-Signalleitung und eine Mehrzahl von Temperatur-Signalleitungen außerhalb des PE-Leiters in der zweiten Schicht des Kunststoffes eingebettet sind. Vorzugsweise werden jeweils zwei Temperatur-Signalleitungen für die Anbindung eines Temperatur-Sensors verwendet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der hohlzylindrische Außenleiter als ein Geflecht aus einer Mehrzahl von Leitern, insbesondere von Drähten, ausgebildet. Das Geflecht kann auch als Leitergeflecht bezeichnet werden. Dabei ist das Geflecht vorzugsweise dazu eingerichtet, sich bei einer Dehnung des Ladekabels zusammenzuziehen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine trafolose Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation koppelbaren mehrphasigen Netzes vorgeschlagen, welche aufweist:
    • einen AC/DC-Wandler zum Wandeln einer von dem mehrphasigen Netz über die Phasen bereitgestellten Wechselspannung in eine mittels einer DC+-Leitung und einer DC--Leitung bereitgestellten Gleichspannung,
    • eine Steuervorrichtung zum Steuern von Komponenten der Ladestation umfassend den AC/DC-Wandler, und
    • ein Ladekabel gemäß dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts.
  • Die Ladestation kann auch als trafolose DC-Ladestation bezeichnet werden. Die vorliegende trafolose Ladestation nutzt keinen Trafo zum Wandeln der Wechselspannung in die Gleichspannung, sondern den AC/DC-Wandler und optional einen nachgeschalteten DC/DC-Wandler.
  • Der AC/DC-Wandler kann auch als Umrichter bezeichnet werden. Der AC/DC-Wandler ist insbesondere zum Wandeln einer Wechselspannung in eine Gleichspannung und/oder zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung eingerichtet. Die Ladestation umfasst insbesondere einen dem Umrichter nachgeschalteten Zwischenkreis mit einer Anzahl von Zwischenkreiskondensatoren, die mit einem Zwischenkreismittelpunkt verbunden sind.
  • Die von dem AC/DC-Wandler bereitgestellte Gleichspannung oder eine basierend auf dieser hochgesetzte Gleichspannung, hochgesetzt beispielsweise durch einen DC/DC-Wandler, wird als DC-Ladespannung zum Laden des Energiespeichers des gekoppelten Elektrofahrzeuges verwendet.
  • Des Weiteren kann die Ladestation insbesondere eine Energiemesseinheit aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, die vom Elektrofahrzeug bezogene Energiemenge zu messen. Zusätzlich kann insbesondere auch eine Abrechnungseinheit vorgesehen sein, welche die von dem Elektrofahrzeug konsumierte Energie gegenüber dem Benutzer oder Kunden abrechnet.
  • Die Ladestation weist beispielsweise ein Gehäuse, insbesondere ein wasserdichtes Gehäuse, mit einem Innenraum auf, in dem die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten angeordnet sind.
  • Die Ladestation kann auch als Ladeanschlussvorrichtung bezeichnet werden. Die Ladestation ist insbesondere als Wallbox ausgebildet. Die Ladestation 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 Ladekabel samt Ladestecker übertragen werden kann. Die Ladestation kann auch als intelligente Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge bezeichnet werden. Die Ladestation kann weiters auch vom Elektrofahrzeug Energie beziehen und in das mehrphasige Netz zurückspeisen. Dies wird in der Fachsprache als Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet. Insbesondere kann die Ladestation nicht nur zurück ins Netz speisen, sondern auch ein anderes Fahrzeug laden, oder einen anderen Verbraucher versorgen, oder einen anderen Energiespeicher laden. Dieser Prozess wird auch als Vehicle-to-anything/everything (V2X) bezeichnet.
  • Das mehrphasige Netz ist beispielsweise ein mehrphasiges Teilnehmernetz. Das mehrphasige Netz kann auch ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz sein. Das mehrphasige Netz hat insbesondere eine Anzahl von Phasen, beispielsweise L1, L2 und L3, sowie einen Neutralleiter (auch bezeichnet mit N).
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Ansteuereinheit , welche dazu eingerichtet ist,
    • bei einer DC-Ladespannung von höchstens 600 V den AC/DC-Wandler und/oder den DC/DC-Wandler derart anzusteuern, dass die mit dem Innenleiter des Ladekabels gekoppelte DC+-Leitung oder gekoppelte DC--Leitung eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter des Ladekabels gekoppelte DC--Leitung oder gekoppelte DC+-Leitung eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen, und
    • bei einer DC-Ladespannung von mehr als 600 V den AC/DC-Wandler und/oder den DC/DC-Wandler derart anzusteuern, dass die mit dem Außenleiter des Ladekabels gekoppelte DC--Leitung oder gekoppelte DC+-Leitung eine dritte Gleichspannung mit einem Betrag von höchstens 300 V führt und die mit dem Innenleiter des Ladekabels gekoppelte DC+-Leitung oder gekoppelte DC--Leitung eine vierte Gleichspannung mit einem Betrag, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Ladespannung und der dritten Gleichspannung entspricht, führt, wobei die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und unterschiedliche Beträge aufweisen.
  • Durch diese Ansteuerung ist die auf dem Außenleiter geführte Gleichspannung dem Betrag nach auf maximal 300 V beschränkt. Diese ist insbesondere nicht lebensgefährlich. Beträgt beispielsweise die zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug ausgehandelte DC-Ladespannung 800 V, so kann die dritte Gleichspannung - 300 V betragen, wohingegen die vierte Gleichspannung + 500 V betragen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation einen dem AC/DC-Wandler nachgeschalteten DC/DC-Wandler, einen zwischen dem AC/DC-Wandler und dem DC/DC-Wandler gekoppelten Zwischenkreis mit einem Zwischenpotential und eine Einstelleinheit zur Einstellung des Zwischenpotentials des Zwischenkreises derart, dass die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung symmetrisch zu dem eingestellten Zwischenpotential sind.
  • Für das obige Beispiel der dritten Gleichspannung mit - 300 V auf dem Außenleiter und + 500 V auf dem Innenleiter wird die Einstelleinheit das Zwischenpotential auf + 100 V schieben. Somit sind die dritte Gleichspannung von - 300 V und die vierte Gleichspannung von + 500 V symmetrisch zu dem eingestellten Zwischenpotential von + 100 V. Diese symmetrische Einstellung erhöht die Sicherheit des Gesamtsystems Ladestation.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einstelleinheit einen Spannungsregler, welcher dazu eingerichtet ist, das Zwischenpotential derart zu regeln, dass dieses symmetrisch zwischen der dritten Gleichspannung und der vierten Gleichspannung liegt.
  • Der vorliegende Spannungsregler ermöglicht die Regelung des Zwischenpotentials auf denjenigen Wert, der äquidistant (dem Spannungsbetrag nach) zwischen der dritten Gleichspannung und der vierten Gleichspannung liegt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation:
    • einen den Phasen und dem Neutralleiter zugeordneten Fehlerstromsensor, welcher zum Erfassen eines zeitlich veränderlichen Fehlerstroms mit Gleichstromanteil und Wechselstromanteil eingerichtet ist, eine Schaltvorrichtung, welche zum Öffnen und Schließen der DC+-Leitung und der DC--Leitung der Ladestation eingerichtet ist,
    • eine erste Einheit, welche zum Detektieren von sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms und abhängig davon zum Bereitstellen eines ersten Ansteuersignals zum Ansteuern der Schaltvorrichtung zum Öffnen der DC+-Leitung und der DC--Leitung eingerichtet ist, und
    • eine zweite Einheit, welche zum Detektieren von Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms und abhängig davon zum Bereit-stellen eines zweiten Ansteuersignals zum Ansteuern der Schaltvorrichtung zum Öffnen DC+-Leitung und der DC--Leitung eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung zum Bereitstellen eines dritten Ansteuersignals zum Ansteuern der Schaltvorrichtung zum Öffnen der DC+-Leitung und der DC- -Leitung eingerichtet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation:
    • einen den Phasen und dem Neutralleiter zugeordneten Fehlerstromsensor, welcher zum Erfassen eines zeitlich veränderlichen Fehlerstroms mit Gleichstromanteil und Wechselstromanteil eingerichtet ist,
    • eine weitere Schaltvorrichtung, welche zum Öffnen und Schließen der Phasen und des Neutralleiters der Ladestation eingerichtet ist,
    • eine erste Einheit, welche zum Detektieren von sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms und abhängig davon zum Bereitstellen eines ersten Ansteuersignals zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung zum Öffnen der Phasen und des Neutralleiters eingerichtet ist, und
    • eine zweite Einheit, welche zum Detektieren von Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms und abhängig davon zum Bereitstellen eines zweiten Ansteuersignals zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung zum Öffnen der Phasen und des Neutralleiters eingerichtet ist,
    • wobei die Steuervorrichtung zum Bereitstellen eines dritten Ansteuersignals zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung zum Öffnen der Phasen und des Neutralleiters eingerichtet ist.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform der Ladestation werden vorteilhafterweise zur Detektion von sinusförmigen Wechselfehlerströmen, pulsierenden Gleichfehlerströmen und Gleichfehlerströmen und zur Abschaltung der DC+-Leitung und der DC--Leitung und/oder der Phasen und des Neutralleiters bei detektiertem Fehler nur ein einziger Fehlerstromsensor und eine einzige Abschaltvorrichtung, zum Beispiel ein DC-Schütz, verwendet. Diese einzige Abschaltvorrichtung wird darüber hinaus auch von der funktionalen Steuerung verwendet, welche insbesondere als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet ist. Für eine doppelte Isolierung kann von der funktionalen Steuerung der AC/DC-Wandler und/oder DC/DC-Wandler so angesteuert werden, dass dieser ebenfalls als Schalter wirkt.
  • Der Fehlerstromsensor kann auch als allstromsensitiver Fehlerstromsensor bezeichnet werden. Die Schaltvorrichtung kann auch als Schaltelement bezeichnet werden. Die Schaltvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie bei einem Ausfall der Netzspannung, insbesondere selbstständig, öffnet und somit einen sicheren Zustand herstellen kann.
  • Beispiele für die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Ladestation umfassen die Schaltvorrichtung, zum Beispiel ein Schütz oder Relais, Anschlussklemmen, elektronische Schaltkreise, den Fehlerstromsensor, ein Kommunikationsmodul, eine Kommunikationsschnittstelle, eine Benutzerschnittstelle, einen EMV-Filter und zumindest ein Netzteil. Die Steuervorrichtung umfasst beispielsweise eine Leiterplatte, 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, sowie eine Authentifizierungseinrichtung wie beispielsweise RFID/NFC-Reader/Bluetoothmodule oder einem automatisierten Authorisierungsvorgang über High-Level-Communication, insbesondere nach ISO15118 Standard, oder nach dem Plug-and-Charge Prinzip und dergleichen.
  • Das dritte Ansteuersignal wird insbesondere in Abhängigkeit einer Fahrzeugauthentifizierung und/oder Fahrzeugverifizierung oder Benutzerauthentifizierung und/oder Benutzerverifizierung, in Abhängigkeit einer Überstromüberwachung und/oder in Abhängigkeit eines korrekten Anschlusses des Ladekabels an dem Elektrofahrzeug und/oder an der Ladestation generiert. Bei der Fahrzeugauthentifizierung und/oder Fahrzeugverifizierung oder Benutzerauthentifizierung und/oder Benutzerverifizierung wird sichergestellt, dass ausschließlich ein valider Benutzer bzw. ein der Ladestation bekanntes Elektrofahrzeug an der Ladestation laden darf. Für die Fahrzeugauthentifizierung und/oder Fahrzeugverifizierung Benutzerauthentifizierung und/oder Benutzerverifizierung können eine oder mehrere der folgenden Technologien eingesetzt werden: RFID, Bluetooth, Code-Eingabe, Fingerabdrucklesegerät, Venenscanner oder ähnliches. Ein Elektrofahrzeug kann hierbei beispielsweise seine ID über High-Level-Communication, insbesondere ISO 15118 oder nach dem Plug-and-Charge Prinzip übertragen.
  • Mittels ISO 15118 kann detektiert werden, wenn sich das Elektrofahrzeug nicht an einen ausgehandelten Ladeplan hält. Der richtige Anschluss des Ladekabels an dem Elektrofahrzeug und/oder an der Ladestation kann beispielsweise mittels eines Plug-Present-Sensors und/oder eines Charge-Pilot-Signals und/oder der Verriegelungsdetektionseinheit detektiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den AC/DC-Wandler mittels eines in Abhängigkeit des Offnungssignals generierten Steuersignals zu steuern, insbesondere im Fehlerfall abzuschalten. Damit wirkt der AC/DC-Wandler wie ein mechanischer Schalter und bewirkt im Leistungspfad eine zweite Isolierung.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den AC/DC-Wandler mittels eines in Abhängigkeit des Öffnungssignals generierten Steuersignals zu steuern und/oder einen dem AC/DC-Wandler nachgeschalteten DC/DC-Wandler mit einem in Abhängigkeit des Öffnungssignals generierten Steuersignals zu steuern. Damit wirken der AC/DC-Wandler wie auch der DC/DC-Wandler als mechanische Schalter und bewirken im Leistungspfad eine weitere Isolierung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Ansteuerschaltung, welche dazu eingerichtet, die Schaltvorrichtung, falls zumindest eines der Ansteuersignale bereitgestellt ist, mittels eines Öffnungssignals derart anzusteuern, dass die DC+-Leitung und die DC--Leitung öffnen, die Phasen und der Neutralleiter können ebenfalls geöffnet werden. Zusätzlich kann die Leistungselektronik abgeschaltet werden, indem ein in Abhängigkeit des Öffnungssignals generiertes Steuersignal diese öffnet. Dies bewirkt eine doppelte Isolierung des Fahrzeugs gegenüber dem Netz.
  • Die Ansteuerschaltung steuert demnach die Schaltvorrichtung dann zum Öffnen der DC+-Leitung und der DC--Leitung und/oder der Phasen und des Neutralleiters an, wenn eines oder mehrere der Ansteuersignale bereitgestellt ist bzw. gesetzt sind. Damit reicht ein bereitgestelltes Ansteuersignal aus, um die DC+-Leitung und die DC--Leitung der Ladestation zu öffnen und einen sicheren Zustand herzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zusätzlich zu der Schaltvorrichtung im DC-Stromkreis eine weitere Schaltvorrichtung im AC-Stromkreis vorgesehen, welche zum Öffnen und Schließen der Phasen und des Neutralleiters der Ladestation eingerichtet ist.
  • Vorzugsweise ist dabei die Ansteuerschaltung dazu eingerichtet, die weitere Schaltvorrichtung, falls zumindest eines der Ansteuersignale bereitgestellt ist, mittels eines Öffnungssignals derart anzusteuern, dass diese die Phasen und den Neutralleiter der Ladestation öffnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind fünf Anschlussklemmen für die drei Phasen, den Neutralleiter und einen PE-Leiter vorgesehen, wobei der Fehlerstromsensor den Anschlussklemmen nachgeschaltet ist, der AC/DC-Wandler dem Fehlerstromsensor nachgeschaltet ist, die Schaltvorrichtung dem AC/DC-Wandler nachgeschaltet ist und die Klemmleiste der Schaltvorrichtung nachgeschalten ist, und an der Klemmleiste das Ladekabel verbunden ist, insbesondere fest verbunden oder angeschlagen ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, den AC/DC-Wandler mittels eines in Abhängigkeit des Öffnungssignals generierten Steuersignals zu steuern, insbesondere abzuschalten.
  • Insbesondere schaltet die Steuervorrichtung den AC/DC-Wandler mittels des Steuersignals dann aus, wenn das Öffnungssignal gesetzt ist. Mit anderen Worten schaltet die Steuervorrichtung den AC/DC-Wandler dann aus, wenn zumindest eines der Ansteuersignale bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation einen dem Ladekabel zugeordneten Isolationsbruch-Sensor zum Bereitstellen eines Isolationsbruch-Sensorsignals, welches indikativ für einen Isolationsbruch des Ladekabels ist.
  • Ein Isolationsbruch des Ladekabels ist beispielsweise ein Bruch eines Kabelmantels des Ladekabels oder ein Bruch der Isolation an dem Ladestecker des Ladekabels.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation alternativ oder zusätzlich einen dem Gehäuse der Ladestation zugeordneten Isolationsbruch-Sensor, welcher dazu eingerichtet ist, ein Isolationsbruch-Sensorsignal bereitzustellen, welches indikativ für eine Beschädigung der Isolation des Gehäuses der Ladestation ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, das bereitgestellte Isolationsbruch-Sensorsignal zum Ermitteln eines Isolationsbruches des Ladekabels und/oder des Gehäuses der Ladestation auszuwerten. Dabei ist die Steuervorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, das dritte Ansteuersignal in Abhängigkeit eines ermittelten Isolationsbruches bereitzustellen.
  • Wenn demnach mittels der Auswerteeinheit ein Isolationsbruch an dem Ladekabel, seinem Ladestecker und/oder an dem Gehäuse der Ladestation festgestellt ist, wird das dritte Ansteuersignal von der Steuervorrichtung bereitgestellt, so dass die Ansteuerschaltung die Schaltvorrichtung derart ansteuert, dass diese die DC+-Leitung und DC--Leitung der Ladestation öffnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind fünf Anschlussklemmen für die drei Phasen, den Neutralleiter und einen PE-Leiter vorgesehen, wobei ein den fünf Anschlussklemmen nachgeschaltetes EMV-Filter vorgesehen ist, der Fehlerstromsensor dem EMV-Filter nachgeschaltet ist, die weitere Schaltvorrichtung dem Fehlerstromsensor nachgeschaltet ist, der AC/DC-Wandler der weiteren Schaltvorrichtung nachgeschaltet ist, ein dem AC/DC-Wandler nachgeschalteter DC/DC-Wandler vorgesehen ist, die Schaltvorrichtung dem DC/DC-Wandler nachgeschaltet ist, ein der Schaltvorrichtung nachgeschaltetes weiteres EMV-Filter vorgesehen ist und die Klemmleiste, an welcher das Ladekabel verbunden ist, dem weiteren EMV-Filter nachgeschaltet ist.
  • Der DC/DC-Wandler ist insbesondere dazu eingerichtet, die von dem AC/DC-Wandler bereitgestellte Gleichspannung hochzusetzen und als DC-Ladespannung ausgangsseitig bereitzustellen. Der DC/DC-Wandler kann auch als Gleichspannungswandler bezeichnet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Ansteuerschaltung dazu eingerichtet, die Schaltvorrichtung und die weitere Schaltvorrichtung, falls zumindest eines der Ansteuersignale bereitgestellt ist, mittels des Öffnungssignals derart anzusteuern, dass diese die DC+-Leitung und die DC--Leitung öffnen, wie auch durch die zweite Schaltvorrichtung die Phasen und der Neutralleiter.
  • Ist demnach zumindest eines der Ansteuersignale in dieser Ausführungsform bereitgestellt (oder gesetzt), so steuert die Ansteuerschaltung sowohl die Schaltvorrichtung als auch die weitere Schaltvorrichtung an, so dass diese die DC+-Leitung und die DC--Leitung wie auch die Phasen und den Neutralleiter der Ladestation öffnen. Zusätzlich können auch der AC/DC-Wandler und der DC/DC-Wandler entsprechend abgeschaltet werden. Hierdurch wird die Sicherheit der Ladestation weiter erhöht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung als ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet und die weitere Schaltvorrichtung ist als ein zweites steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet. Dabei ist das erste Leistungsschaltelement ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement, wobei jedes der Leistungsschaltelemente einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation zu dem Energiespeicher des Elektrofahrzeuges eingerichtet ist. Dabei ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet:
    1. a) einen elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements mittels eines ersten Ansteuersignals mit einer Anziehspannung anzusteuern, um das erste Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen,
    2. b) den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements mittels des ersten Ansteuersignals mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement in dem leitenden Schaltzustand ist, und
    3. c) das zweite Leistungsschaltelement mittels eines zweiten Ansteuersignals anzusteuern, um das zweite Leistungsschaltelement von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements betraglich einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
  • Für die Schritte a) und b) kann das erste Ansteuersignal insbesondere unterschiedliche Amplituden aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Ansteuersignal in den Schritten a) und b) auch unterschiedlich moduliert sein, beispielsweise durch Anwendung einer PWM-Modulation (PWM; Pulsweitenmodulation).
  • Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das erste Leistungsschaltelement zu dem Zeitpunkt, zu dem das zweite Leistungsschaltelement in den leitenden Schaltzustand verbracht wird, bereits mit reduziertem Haltestrom aufgrund der reduzierten Haltespannung angesteuert wird und daher schneller abschaltbar ist. Da ein Energiefluss durch die Ladestation erst dann möglich ist, wenn das zweite Leistungsschaltelement leitend ist, kann in einem unmittelbar danach auftretenden Fehlerfall, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Erdschluss in dem zu ladenden Elektrofahrzeug oder dergleichen, das erste Leistungsschaltelement schneller abgeschaltet werden, als es ohne diese Ausführungsform möglich ist. Damit wird die Betriebssicherheit der Ladestation erhöht.
  • Unter dem Begriff „Leistungsschaltelement“ wird insbesondere verstanden, dass es sich um Schalter handelt, die eine elektrische Last zu- oder abschalten können. Im leitenden Zustand, der auch als eingeschalteter Zustand bezeichnet werden kann, kann eine elektrische Leistung durch das Schaltelement fließen, die im Bereich von einigen Watt bis hin zu mehreren Kilowatt, beispielsweise bis zu 500 kW, betragen kann. Dies ist im Gegensatz zu reinen Signalschaltern zu sehen, die nur zum Schalten von Signalen, deren elektrische Leistung deutlich unter einem Watt liegt, geeignet sind.
  • Unter dem Begriff „elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement“ wird beispielsweise ein Schaltelement verstanden, das über eine entsprechende elektrische Ansteuerung oder auch Ansteuerschaltung schaltbar ist. Beispiele für elektrisch steuerbare Schaltelemente sind elektromechanische Relais sowie elektronische Schalter, die auch als Halbleiterrelais bezeichnet werden können.
  • Unter dem Begriff „elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement“ wird beispielsweise ein Relais oder ein Schütz verstanden, welches ein mechanisches Betätigungselement aufweist, das durch ein von einem Elektromagneten, insbesondere einer Spule, erzeugbares Magnetfeld betätigbar ist. Wenn das Betätigungselement betätigt wird, schließt es die schaltbaren Kontakte, so dass das Relais oder der Schütz eingeschaltet ist. Das Betätigungselement kann auch als Anker bezeichnet werden und die schaltbaren Kontakte können auch als Arbeitskontakte bezeichnet werden. In dem nicht-leitenden Zustand, der auch als ausgeschalteter oder geöffneter Zustand bezeichnet werden kann, sind die Arbeitskontakte durch einen Spalt voneinander getrennt, wobei die Größe des Spalts in Abhängigkeit der maximalen Betriebsspannung, die an den Arbeitskontakten angelegt wird, sowie des erforderlichen Stromabschaltvermögens des Schaltelements, bestimmt ist.
  • Darunter, dass jedes der Leistungsschaltelemente zum Unterbrechen eines Energieflusses eingerichtet ist, wird insbesondere verstanden, dass die Ladestation keine Energie überträgt, wenn zumindest eines der beiden Leistungsschaltelemente ausgeschaltet, das heißt in dem nicht-leitenden Zustand ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die beiden Leistungsschaltelemente in Bezug auf den Energiefluss durch die Ladestation in Reihe geschaltet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse der Ladestation doppelt isoliert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Ladekabel samt seinem Ladestecker doppelt isoliert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung eine Wired-OR-Verknüpfung, welche das erste Ansteuersignal, das zweite Ansteuersignal und das dritte Ansteuersignal ODER-verknüpft.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Einheit dazu eingerichtet, einen Fehlerstrom-Schutzschalter Typ A, insbesondere gemäß der Norm 61008-1, zu emulieren.
  • Unter Emulieren eines Fehlerstrom-Schutzschalters Typ A ist vorliegend insbesondere ein Nachbilden des Fehlerstrom-Schutzschalters Typ A, beispielsweise ein Nachbilden der Fehleranalyse-Funktionalität des Fehlerstrom-Schutzschalters Typ A in Software, zu verstehen.
  • Insbesondere sind die erste Einheit und/oder die zweite Einheit als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet. Beispielsweise sind die erste Einheit und die zweite Einheit in Software implementiert. Alternativ können die erste und/oder die zweite Einheit als FPGA oder als ASIC ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Einheit dazu eingerichtet, ein Gleichstrom-Detektionsgerät, bevorzugt ein Residual-Direct-Current-Detection-Device gemäß der Norm IEC 62955, besonders bevorzugt ein Residual-Direct-Current-Monitoring-Device gemäß der Norm IEC 62955, zu emulieren.
  • Unter Emulieren eines Gleichstrom-Detektionsgerätes ist vorliegend insbesondere ein Nachbilden des Gleichstrom-Detektionsgerätes, beispielsweise des Residual-Direct-Current-Detection-Device gemäß der Norm IEC 62955 oder des Residual-Direct-Current-Monitoring-Device gemäß der Norm IEC 62955, in Software, zu verstehen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation ein Modul, welches die erste Einheit und die zweite Einheit integriert und dazu eingerichtet ist, einen einem Fehlerstrom-Schutzschalter Typ B, insbesondere gemäß der Norm EN 61008-1 und/oder gemäß der Norm EN 62423, entsprechenden Fehlerschutz auszubilden. Das Modul der vorliegenden Ausführungsform bildet demnach den Fehlerschutz des Fehlerstrom-Schutzschalters Typ B, beispielsweise gemäß der Norm EN 61008-1 oder gemäß der Norm EN 62423, aus bzw. nach. Das Modul ist beispielsweise als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet. Das Modul kann in Software und/oder in Hardware ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Strommesseinrichtung zum Messen des auf den Phasen in Flussrichtung zum Elektrofahrzeug fließenden Stroms. Die Strommesseinrichtung ist ein Nutzstromsensor.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung als ein Schütz, als ein Vierphasen-Relais oder durch vier Relais für die drei Phasen und den Neutralleiter ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Test-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Teststrom in zumindest eine der Phasen, in den Neutralleiter und/oder in eine separate Testwicklung des Fehlerstromsensors einzuprägen und auszuwerten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Test-Einheit dazu eingerichtet, zum Testen mittels eines Testbefehls zum Nachbilden eines Drückens einer Testtaste getriggert zu werden.
  • Der Testbefehl ist insbesondere ein Software-Befehl, mittels dem die Test-Einheit derart getriggert werden kann, dass sie das Testen und damit das Einprägen des Teststroms auslöst. Der Testbefehl bildet damit insbesondere die von herkömmlichen Fehlerstrom-Schutzschaltern Typ A bekannte Testtaste nach. Die herkömmliche mechanische Testtaste ist damit insbesondere bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise nicht nötig.
  • Beispielsweise kann der Testbefehl über jegliche Formen eines Backend generiert und an die Ladestation übertragen werden. Ein Beispiel hierfür ist, dass ein Benutzer über eine Smartphone-App den Testbefehl an die Ladestation überträgt. Gemäß einem weiteren Beispiel setzt der Betreiber der Ladestation den Testbefehl in regelmäßigen Abständen über seinen Server an die mit dem Server gekoppelte Ladestation ab. Gemäß einem weiteren Beispiel beendet die Ladestation einen Ladevorgang stets dadurch, dass die Sicherheitskette komplett getestet wird und dabei ein Strom über einen Software-Befehl der Steuervorrichtung an die Test-Einheit gesendet wird. Die Test-Einheit prägt dann den Teststrom ein, der Teststrom wird vom Sensor erkannt und der Schütz wird ausgelöst. Hierdurch erfolgt vorzugsweise stets am Ende des Ladevorgangs ein Test mit tatsächlicher Stromflussunterbrechung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine Elektromechanik zur mechanischen Anzeige der Schaltstellung der Schaltvorrichtung. Die Elektromechanik umfasst eine über eine elektrische Kopplung der Rückmeldungskontakte der Schaltvorrichtung gesteuerte Blende, welche der Schaltstellung der Schaltvorrichtung folgt, und eine durch die Blende gesteuerte visuelle Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Schaltstellung.
  • Die visuelle Anzeigeeinrichtung umfasst beispielsweise zwei LEDs, welche grün und rot leuchten. Die Blende überdeckt stets eine der beiden LEDs. Die nicht von der Blende überdeckte LED ist für den Benutzer sichtbar. Durch die elektrische Kopplung der Blende mit den Rückmeldungskontakten der Schaltvorrichtung folgt die Blende stets der Schaltstellung der Schaltvorrichtung. Hierdurch steuert die Blende die visuelle Anzeigeeinrichtung und zeigt, insbesondere mittels der Farben rot und grün, die Schaltstellung der Schaltvorrichtung, beispielsweise des Schützes, an.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Elektromechanik mit einem Energiespeicher gekoppelt, so dass die Elektromechanik dazu geeignet ist, auch im energielosen Zustand der Ladestation die Anzeige der Schaltstellung der Schaltvorrichtung für eine vorbestimmte Zeit aufrecht zu erhalten. Der Energiespeicher ist beispielsweise als Batterie ausgeführt.
  • Beispielsweise sind eine elektrische Kopplung einer mechanischen Anzeige (z.B. ein bistabiler Hubmagnet mit einer Farbcodierung (Rot/Grün) am Anker) und eine Blende, die jeweils nur eine Farbe zeigt, an den Rückmeldekontakten der Schaltvorrichtung in Kombination mit einem Energiespeicher vorgesehen, der beim Ausfall der Versorgung dafür sorgt, dass die Schaltvorrichtung noch eine Zeit lang überwacht wird und die Anzeige erfolgt. Der Endzustand des Relais ist im stromlosen Zustand offen, es sei denn, es ist verschweißt, dann bleibt es stabil geschlossen - beides ist mit einem gegrenzten Energiespeicher realisierbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Teststrom ein pulsförmiger, hochfrequenter Wechselstrom, welcher eine Frequenz von 1 bis 5 kHz und eine Dauer von maximal 10 ms aufweist. Der Teststrom ist somit insbesondere derart ausgebildet, dass er nicht als Fehlerstrom interpretiert wird. Der Teststrom ist insbesondere ein Signal, welches in der Praxis nicht vorkommen kann und damit nicht als Fehler interpretiert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fehlerstromsensor ausgebildet:
    • durch einen Summenstrom-Wandler zum Bereitstellen des zeitlich veränderlichen Fehlerstroms, oder
    • durch vier Stromwandler für die drei Phasen und den Neutralleiter zum Bereitstellen eines jeweiligen Ausgangssignals und eine den vier Stromwandlern nachgeschaltete Addiereinheit zum Bereitstellen des zeitlich veränderlichen Fehlerstroms durch Addition der von den vier Stromwandlern bereitgestellten Ausgangssignale.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation ein Kommunikationsmodul, welches dazu eingerichtet ist, entweder mittels PWM-Signalen dem Elektrofahrzeug eine Energiebezugsmenge vorzugeben oder gemäß der ISO 15118 einen Ladeplan mit einer Ladeelektronik des mit der Ladestation gekoppelten Elektrofahrzeuges auszuhandeln. Das Aushandeln erfolgt wie in der ISO 15118 beschrieben. Beispielsweise fragt die Ladeelektronik des Energiespeichers eine bestimmte Ladeleistung über das Kommunikationsmodul bei der Ladestation an und die Ladestation, beispielsweise die Steuervorrichtung der Ladestation, ermittelt, ob die angefragte Ladeleistung bereitstellbar ist. Hierbei werden insbesondere ein aktueller Zustand des Teilnehmernetzes und/oder des Energieversorgungsnetzes berücksichtigt. Wenn die angefragte Ladeleistung nicht bereitstellbar ist, kann die Ladestation über das Kommunikationsmodul einen „Gegenvorschlag“ machen, welcher von der Ladeelektronik des Energiespeichers angenommen werden kann oder aber die Ladeelektronik stellt erneut eine eigene Anfrage. Auf diese Weise kommunizieren die Ladestation und die Ladeelektronik, bis der Ladeplan ausgehandelt ist. Das Aushandeln des Ladeplans kann Teil des Kopplungsvorgangs sein, wenn ein Energiespeicher neu mit der Ladestation verbunden wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ladestation auf:
    • eine Kommunikationsschnittstelle, welche dazu eingerichtet ist, Daten mit einem Endgerät des Benutzers und/oder einem Server, welcher insbesondere die Ladestation verwaltet, auszutauschen,
    • eine Benutzerschnittstelle für Eingaben eines Benutzers und/oder für Ausgaben an den Benutzer, und/oder
    • ein Netzteil, welches dazu eingerichtet ist, eine über die Phasen bereitgestellte Wechselspannung in eine vorbestimmte Gleichspannung für die Steuervorrichtung und/oder die Komponenten der Ladestation bereitzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung der Ladestation dazu eingerichtet, das Öffnungssignal, falls zumindest eines der Ansteuersignale bereitgestellt ist, über die Kommunikationsschnittstelle an das Elektrofahrzeug zu übertragen, mittels welchem dann eine im Elektrofahrzeug eingebaute Schaltvorrichtung, zum Beispiel ein DC-Fahrzeug-Schütz, geöffnet werden kann.
  • Das heißt, wenn im Fehlerfall das Schaltelement und/oder das weitere Schaltelement durch das Öffnungssignal geöffnet wird, dann wird dieses Öffnungssignal zusätzlich über die Kommunikationsschnittstelle an das Elektrofahrzeug übertragen, welches dann den im Elektrofahrzeug eingebauten DC-Fahrzeug-Schütz öffnet. Dadurch wird sichergestellt, dass das Ladekabel sowohl von Seiten der Ladestation, insbesondere dem Netz, als auch von Seite des Elektrofahrzeuges, insbesondere der sich um Elektrofahrzeug befindlichen Batterie, potentialfrei ist.
  • Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die erste Einheit oder die zweite Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardware-technischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird ein System mit einer Mehrzahl N von Ladestationen vorgeschlagen (mit N > 2), wobei die jeweilige Ladestation gemäß dem zweiten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung sind die N Ladestationen mittels einer Sternschaltung mit einem einzigen Leitungsschutzschalter verbunden, welcher mit dem Netzanschlusspunkt gekoppelt ist. Durch die Ausbildung der Ladestation gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts ist es möglich, die N Ladestationen mittels der Sternschaltung zu koppeln und mit einem einzigen Leistungsschutzschalter gegenüber dem Netzanschlusspunkt zu sichern.
  • Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation koppelbaren mehrphasigen Netzes vorgeschlagen. Die Ladestation umfasst einen AC/DC-Wandler zum Wandeln einer von dem mehrphasigen Netz über die Phasen bereitgestellten Wechselspannung in eine mittels einer DC+-Leitung und einer DC--Leitung bereitgestellten Gleichspannung, eine Steuervorrichtung zum Steuern von Komponenten der Ladestation umfassend den AC/DC-Wandler und ein Ladekabel gemäß dem ersten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts. Die Ladestation ist insbesondere gemäß dem zweiten Aspekt oder einer der Ausführungsformen des zweiten Aspekts ausgebildet. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • a) Ermitteln einer aktuellen DC-Ladespannung zum Laden des mit der Ladestation gekoppelten Elektrofahrzeuges,
    • b) Feststellen, ob die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist,
    • c1) falls die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist, Ansteuern des AC/DC-Wandlers derart, dass die mit dem Innenleiter des Ladekabels gekoppelte DC+-Leitung oder gekoppelte DC--Leitung eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter des Ladekabels gekoppelte DC--Leitung oder gekoppelte DC+-Leitung eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen, und
    • c2) falls die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung größer als oder gleich 600 V ist, Ansteuern des AC/DC-Wandlers derart, dass die mit dem Außenleiter des Ladekabels gekoppelte DC--Leitung oder gekoppelte DC+-Leitung eine dritte Gleichspannung mit einem Betrag von höchstens 300 V führt und die mit dem Innenleiter des Ladekabels gekoppelte DC+-Leitung oder gekoppelte DC--Leitung eine vierte Gleichspannung mit einem Betrag, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Ladespannung und der dritten Gleichspannung entspricht, führt.
  • Die für die vorgeschlagene Ladestation beschriebenen Ausführungsformen gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend. Weiterhin gelten die Definitionen und Erläuterungen zu der Ladestation auch für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
  • „Ein“ ist vorliegend nicht zwingend als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, wie beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere hier verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die genannte Anzahl von Elementen gegeben ist. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
  • 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.
  • 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.
    • 1 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer ersten Ausführungsform einer Ladestation und einem Elektrofahrzeug;
    • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Ladekabels für eine Ladestation;
    • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Ladekabels für eine Ladestation;
    • 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges;
    • 5 zeigt ein schematisches Schaltbild einer dritten Ausführungsform einer Ladestation zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges; und
    • 6 zeigt ein schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer ersten Ausführungsform einer Ladestation 1 und einem elektrischen Energiespeicher 2 eines Elektrofahrzeuges 3.
  • In dem Beispiel der 1 ist ein mehrphasiges Teilnehmernetz 4 mittels eines Netzanschlusspunktes 6 an ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz 7 angeschlossen. Das mehrphasige Teilnehmernetz 4 hat insbesondere eine Anzahl von Phasen, beispielsweise L1, L2 und L3, sowie einen Neutralleiter N. Es handelt sich in diesem Beispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit jeweils um dreiphasige Stromnetze. Das Elektrofahrzeug 3 ist mittels eines Ladekabels 5, das mit einer Klemmleiste 16 (nicht dargestellt in 1, siehe zum Beispiel in 4) der Ladestation 1 verbunden ist, mit der Ladestation 1 gekoppelt.
  • Die Ladestation 1 kann eine Anzahl elektrischer und/oder elektronischer Komponenten aufweisen (nicht dargestellt in 1, siehe zum Beispiel in 4) und ist zum Laden des Energiespeichers 2 des Elektrofahrzeuges 3 mit elektrischer Energie mittels des mit der Ladestation 1 gekoppelten mehrphasigen Teilnehmernetzes 4 eingerichtet.
  • Das Gehäuse der Ladestation 1 ist insbesondere doppelt isoliert. Des Weiteren ist das Ladekabel 5 samt seinem Ladestecker 17 (siehe beispielsweise 4) ebenfalls vorzugsweise doppelt isoliert. Im Ladestecker 17 sind die leistungsführenden Leiter (DC+-Leitung und DC--Leitung) einzeln isoliert, das Gehäuse des Ladesteckers 17 wirkt ebenfalls isolierend. Der Ladestecker 17 kann zusätzlich innen mit einer isolierenden Masse vergossen werden.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Ladekabels 5 für eine Ladestation 1, beispielsweise der Ladestation 1 nach 1.
  • Das Ladekabel 5 der 2 ist ein Koaxialkabel und hat einen Innenleiter DCI sowie einen hohlzylindrischen Außenleiter DCA. Der hohlzylindrische Außenleiter DCA ist vorzugsweise als ein Geflecht aus einer Mehrzahl von Leitern, beispielsweise Drähten, ausgebildet.
  • Der Innenleiter DCI und der hohlzylindrische Außenleiter DCA sind in einem isolierendem Kunststoff K1, K2 eingebettet. Zusätzlich hat das Ladekabel 5 der 2 einen PE-Leiter PE und eine Charge-Pilot-Signalleitung CP, welche ebenfalls beide in dem Kunststoff K1, K2 eingebettet sind. Weiter hat das Ladekabel 5 einen Innenraum IR und einen Außenraum AR. Der hohlzylindrische Außenleiter DCA begrenzt den Innenraum IR. In dem Innenraum IR trennt eine erste Schicht K1 des Kunststoffes den Innenleiter DCI und den Außenleiter DCA. Der PE-Leiter PE und die Charge-Pilot-Signalleitung CP sind in der 2 in dem Außenraum AR in einer zweiten Schicht K2 des Kunststoffes eingebettet.
  • Der Innenleiter DCI ist für eine erste Nennspannung und der Außenleiter DCA ist für eine zweite Nennspannung ausgelegt. Der Quotient aus der ersten Nennspannung und der zweiten Nennspannung liegt in einem Bereich zwischen 1.1 und 5, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 4, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,6 und 3,0.
  • In 3 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Ladekabels 5 für eine Ladestation 1, beispielsweise der Ladestation 1 nach 1, dargestellt.
  • Auch das Ladekabel 5 der 3 ist ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter DCI und einem hohlzylindrischen Außenleiter DCA.
  • Der Innenleiter DCI und der hohlzylindrische Außenleiter DC- sind in einem isolierendem Kunststoff K1, K2 eingebettet. Zusätzlich hat das Ladekabel 5 der 3 einen hohlzylindrischen PE-Leiter PE, eine Charge-Pilot-Signalleitung CP und eine Mehrzahl von Temperatur-Signalleitungen T, welche ebenfalls beide in dem Kunststoff K1, K2 eingebettet sind. Des Weiteren hat das Ladekabel 5 einen Innenraum IR und einen Außenraum AR. Der hohlzylindrische Außenleiter DCA begrenzt den Innenraum IR. In dem Innenraum IR trennt eine erste Schicht K1 des Kunststoffes den Innenleiter DCI und den Außenleiter DCA.
  • Der Innenleiter DCI ist für eine erste Nennspannung und der Außenleiter DCA ist für eine zweite Nennspannung ausgelegt. Der Quotient aus der ersten Nennspannung und der zweiten Nennspannung liegt in einem Bereich zwischen 1.1 und 5, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 4, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,6 und 3,0.
  • Der PE-Leiter des Ladekabels 1 nach 3 ist als ein den Außenleiter DCA umgebender hohlzylindrischer Koaxialleiter ausgebildet. Dieser ist in der zweiten Schicht K2 des Kunststoffes eingebettet.
  • Die Charge-Pilot-Signalleitung CP der 3 ist wie die Mehrzahl von Temperatursignalleitungen T außerhalb des PE-Leiters PE in der zweiten Schicht K2 des Kunststoffes eingebettet.
  • 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Ladestation 1 zum Laden eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3. Die zweite Ausführungsform der Ladestation 1 der 4 umfasst alle Merkmale der ersten Ausführungsform der Ladestation 1 nach 1.
  • Die Ladestation 1 der 4 hat fünf eingangsseitige Anschlussklemmen 10a, 10b, 10c, 10d, 10e zum Koppeln der Phasen L1, L2, L3, des Neutralleiters N und des PE-Leiters PE des mehrphasigen Netzes 4.
  • Ausgangsseitig hat die Ladestation 1 eine Klemmleiste 16, an welcher das Ladekabel 5 samt seinem Ladestecker 17 angeschlagen ist.
  • Zwischen den Anschlussklemmen 10a, 10b, 10c, 10d, 10e und der Klemmleiste 16 sind ein EMV-Filter 24, ein dem EMV-Filter 24 nachgeschalteter Fehlerstromsensor 9, eine dem Fehlerstromsensor 9 nachgeschaltete weitere Schaltvorrichtung 8, ein der weiteren Schaltvorrichtung 8 nachgeschalteter AC/DC-Wandler 15, ein dem AC/DC-Wandler 15 nachgeschalteter DC/DC-Wandler 25, eine dem DC/DC-Wandler 25 nachgeschaltete Schaltvorrichtung 26 und ein der Schaltvorrichtung 26 nachgeschaltetes weiteres EMV-Filter 27 vorgesehen.
  • Des Weiteren kann auch eine Strommesseinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welche zum Messen des auf den Phasen L1, L2, L3 in Flussrichtung zum Elektrofahrzeug 3 fließenden elektrischen Stroms eingerichtet ist. Die Strommesseinrichtung ist ein Nutzstromsensor und ist zum Messen des auf den Phasen L1, L2, L3 in Flussrichtung zum Elektrofahrzeug 3 fließenden elektrischen Stroms eingerichtet.
  • Ausgangsseitig hat die Ladestation 1 das Ladekabel 5 mit einem Ladestecker 17. zum Anschließen an das Elektrofahrzeug 3. Das Ladekabel 5 ist beispielsweise gemäß der 2 oder der 3 ausgebildet.
  • Der AC/DC-Wandler 15 wandelt die von dem mehrphasigen Netz 4 über die Phasen L1, L2, L3 bereitgestellte Wechselspannung in eine Gleichspannung und stellt diese als positive Gleichspannung DC+ und negative Gleichspannung DCüber zwei Ausgangsleitungen, auch bezeichnet mit DC+ und DC-, dem DC/DC-Wandler 25 bereit.
  • Die dem DC/DC-Wandler 25 nachgeschaltete Schaltvorrichtung 26 ist zum Öffnen und Schließen der DC+--Leitung DC+ und der DC--Leitung DC- der Ladestation 1 geeignet. Die Schaltvorrichtung 26 ist beispielsweise ein Schütz oder besteht aus Relais für die Abschaltung der DC-Spannung. Die Schaltvorrichtung 26 ist auf der DC-Seite der Ladestation 1 angeordnet und kann auch als DC-Schaltvorrichtung bezeichnet werden. Die DC-Schaltvorrichtung ist beispielsweise ein Schütz.
  • Der Fehlerstromsensor 9 ist den Phasen L1, L2, L3 und dem Neutralleiter N zugeordnet und zum Erfassen eines zeitlich veränderlichen Fehlerstroms F mit Gleichstromanteil und Wechselstromanteil eingerichtet. Der Fehlerstromsensor 9 ist beispielsweise ein Summenstromwandler.
  • Des Weiteren umfasst die Ladestation 1 der 4 eine erste Einheit 11, eine zweite Einheit 12 und eine Steuervorrichtung 13. Die Steuervorrichtung 13 ist insbesondere die zentrale Steuervorrichtung der Ladestation 1 zum Steuern der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Ladestation 1. Die erste Einheit 11 und die zweite Einheit 12 können - wie in 4 dargestellt - extern der Steuervorrichtung 13 ausgebildet sein. Alternativ sind die erste Einheit 11 und die zweite Einheit 12 als Teil der Steuervorrichtung 13 ausgebildet.
  • Die erste Einheit 11 ist zum Detektieren von sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms F und abhängig davon zum Bereitstellen eines ersten Ansteuersignals A1 zum Ansteuern der Schaltvorrichtung 26 zum Öffnen der DC+-Leitung DC+ und der DC--Leitung DC- eingerichtet. Dabei ist die erste Einheit 11 vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Fehlerstrom-Schutzschalter Typ A, bevorzugt gemäß der Norm 61008-1, zu emulieren.
  • Die zweite Einheit 12 ist zum Detektieren von Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms F und abhängig davon zum Bereitstellen eines zweiten Ansteuersignals A2 zum Ansteuern der Schaltvorrichtung 26 zum Offnen der DC+-Leitung DC+ und der DC--Leitung DC- und/oder der weiteren Schaltvorrichtung 8 zum Öffnen der Phasen L1 , L2, L3 und des Neutralleiters N eingerichtet.
  • Vorzugsweise ist die zweite Einheit 12 dazu eingerichtet, ein Gleichstrom-Detektionsgerät, bevorzugt ein Residual-Direct-Current-Detection-Device gemäß der Norm IEC 62955, besonders bevorzugt ein Residual-Direct-Current-Monitoring-Device gemäß der Norm IEC 62955, zu emulieren.
  • Die Ladestation 1 kann auch ein Modul (nicht gezeigt) umfassen, welches die erste Einheit 11 und die zweite Einheit 12 integriert und welches dazu eingerichtet ist, einen einem Fehlerstrom-Schutzschalter Typ B, insbesondere gemäß der Norm EN 610081-1 und/oder gemäß der Norm EN 62423, entsprechenden Fehlerschutz auszubilden oder nachzubilden. Das Modul kann auch als Teil des Steuervorrichtung 13 ausgebildet sein.
  • Des Weiteren ist die Steuervorrichtung 13 dazu eingerichtet, ein drittes Ansteuersignal A3 zum Ansteuern der Schaltvorrichtung 26 zum Öffnen der DC+-Leitung DC+ und der DC--Leitung DC- und/oder zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung 8 zum Öffnen der Phasen L1 , L2, L3 und des Neutralleiters N bereitzustellen. Dabei generiert die Steuervorrichtung 13 das dritte Ansteuersignal A3 insbesondere in Abhängigkeit einer Fahrzeugauthentifizierung und/oder Fahrzeugverifizierung und/oder Benutzerauthentifizierung und/oder Benutzerverifizierung, in Abhängigkeit einer Überstromüberwachung und/oder in Abhängigkeit eines korrekten Anschlusses des Ladekabels 5 an dem Elektrofahrzeug 3 und/oder an der Ladestation 1.
  • Ferner umfasst die Ladestation 1 eine Ansteuerschaltung 14. Die Ansteuerschaltung 14 ist dazu eingerichtet, die Schaltvorrichtung 26 und oder die weitere Schaltvorrichtung 8, falls zumindest eines der Ansteuersignale A1, A2, A3 bereitgestellt ist, mittels eines Öffnungssignals O derart anzusteuern, dass diese die DC+-Leitung DC+ und die DC--Leitung DC- und/oder die Phasen L1 , L2, L3 und der Neutralleiter N der Ladestation 1 öffnet. Mit anderen Worten steuert die Ansteuerschaltung 14 die Schaltvorrichtung 26 dann zum Öffnen der DC+ und DC- Leitungen und/oder die weitere Schaltvorrichtung 8 zum Öffnen der Phasen L1 , L2, L3 und des Neutralleiters N an, wenn eines oder mehrere der Ansteuersignale A1, A2, A3 bereitgestellt ist beziehungsweise gesetzt sind. Beispielsweise umfasst die Ansteuerschaltung 14 hierzu eine WIRED-OR-Verknüpfung, welche das erste Ansteuersignal A1, das zweite Ansteuersignal A2 und das dritte Ansteuersignal A3 ODER-verknüpft. Ferner ist die Ansteuerschaltung 14 der 4 insbesondere dazu eingerichtet, neben der Schaltvorrichtung 26 auch die weitere Schaltvorrichtung 8, falls zumindest eines der Ansteuersignale A1, A2, A3 bereitgestellt ist, mittels des Öffnungssignals O derart anzusteuern, dass diese die Phasen L1, L2, L3 und den Neutralleiter N in der Ladestation 1 öffnet. Hierdurch wird die Sicherheit der Ladestation 1 erhöht.
  • Außerdem illustriert die 4, dass ein Charge-Pilot-Signal CP zwischen der Steuervorrichtung 13 der Ladestation 1 über das Ladekabel 5 mit dem Elektrofahrzeug 3 übertragen werden kann.
  • Ferner umfasst die Ladestation 1 der 4 ein Kommunikationsmodul 19. Das Kommunikationsmodul 19 ist dazu eingerichtet, gemäß einer High-Level-Communication, insbesondere dem ISO 15118 Standard einen Ladeplan mit einer Ladeelektronik des mit der Ladestation 1 gekoppelten Elektrofahrzeuges 3 auszuhandeln.
  • Außerdem umfasst die Ladestation 1 der 4 eine Kommunikationsschnittstelle 20. Die Kommunikationsschnittstelle 20 ist dazu eingerichtet, Daten mit einem Endgerät des Benutzers und/oder einem Server, welcher insbesondere die Ladestation 1 verwaltet, auszutauschen. Über das Endgerät kann sich der Benutzer insbesondere authentifizieren und/oder verifizieren aber auch das Fahrzeug insbesondere authentifizieren und/oder verifizieren.
  • Vorzugsweise sind das Kommunikationsmodul 19 und die Kommunikationsschnittstelle 20 als eine einzige Komponente ausgebildet, welche beide Aufgaben erledigen kann.
  • Ferner hat die Ladestation 1 der 4 eine Benutzerschnittstelle 21 für Eingaben des Benutzers und/oder für Ausgaben an den Benutzer. Beispielsweise umfasst die Benutzerschnittstelle 21 einen Touchscreen. Außerdem ist zumindest ein Netzteil 22 vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, eine über die Phasen L1, L2, L3 bereitgestellte Wechselspannung in eine vorbestimmte Gleichspannung für die Steuervorrichtung 13 und/oder die weiteren Komponenten der Ladestation 1 bereitzustellen.
  • Des Weiteren ist dem Ladekabel 5 der 4 ein Isolationsbruch-Sensor 18 zugeordnet. Der Isolationsbruch-Sensor 18 ist dazu geeignet, ein Isolationsbruch-Sensorsignal IS bereitzustellen, welches indikativ für einen Isolationsbruch des Ladekabels 5, des Ladesteckers 17 und/oder des Gehäuses 1 ist. Zur Bereitstellung des Isolationsbruch-Sensorsignals IS führt der Isolationsbruch-Sensor 18 beispielsweise eine Impedanzmessung, eine kapazitive Messung, eine Spannungsmessung, eine Strommessung, eine Leistungsmessung und/oder eine induktive Messung durch. Ein Beispiel für einen solchen Isolationsbruch ist ein Bruch des isolierenden Mantels des Ladekabels 5.
  • Des Weiteren hat die Ladestation 1 der 4 eine Auswerteeinheit 23, welche dazu eingerichtet ist, das bereitgestellte Isolationsbruch-Sensorsignal IS zum Ermitteln eines Isolationsbruchs IB des Ladekabels 5 des Ladesteckers 17 und/oder des Gehäuses 1 auszuwerten. Alternativ oder zusätzlich können weitere Isolationsbruch-Sensoren vorgesehen sein (nicht gezeigt), beispielsweise zugeordnet dem Ladestecker 17 und/oder dem Gehäuse der Ladestation 1.
  • Die Steuervorrichtung 13 ist dann dazu eingerichtet, das dritte Ansteuersignal A3 in Abhängigkeit eines ermittelten Isolationsbruches IB bereitzustellen. Mit anderen Worten, wird ein Isolationsbruch IB festgestellt, so wird das dritte Ansteuersignal A3 bereitgestellt beziehungsweise gesetzt und folglich öffnet die Schaltvorrichtung 26 und/oder die weitere Schaltvorrichtung 8.
  • Des Weiteren weist die Ladestation 1 vorzugsweise eine Elektromechanik (nicht gezeigt) zur mechanischen Anzeige der Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8 auf. Die Elektromechanik umfasst eine über eine elektrische Kopplung der Rückmeldungskontakte der weiteren Schaltvorrichtung 8 gesteuerte Blende, welche der Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8 folgt, und eine durch die Blende gesteuerte visuelle Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8. Die visuelle Anzeigeeinrichtung umfasst beispielsweise zwei LEDs, welche grün und rot leuchten. Die Blende überdeckt stets eine der beiden LEDs, wohingegen die nicht von der Blende überdeckte LED für den Benutzer sichtbar ist. Durch die elektrische Kopplung der Blende mit den Rückmeldungskontakten der weiteren Schaltvorrichtung 8 folgt die Blende stets der Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8. Hierdurch steuert die Blende die visuelle Anzeigeeinrichtung derart, dass diese dem Benutzer die Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8 mittels der Farben Rot und Grün anzeigt.
  • Vorzugsweise ist die Elektromechanik mit einem Energiespeicher derart gekoppelt, dass die Elektromechanik auch im energielosen Zustand der Ladestation 1 die Anzeige der Schaltstellung der weiteren Schaltvorrichtung 8 für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten kann.
  • Außerdem hat die Ladestation 1 der 4 eine mit der Steuervorrichtung 13 gekoppelte Ansteuereinheit 28, welche zur Ansteuerung des AC/DC-Wandlers 15 mittels eines Steuersignals C1 und zur Ansteuerung des DC/DC-Wandlers 25 mittels eines Ansteuersignals C2 eingerichtet ist. Beispielsweise können die Ansteuersignale C1 und C2 eingesetzt werden, um bei Vorliegen eines gesetzten Öffnungssignals O den AC/DC-Wandler 15 sowie den DC/DC-Wandler 25 abzuschalten.
  • Des Weiteren ist die Ansteuereinheit 28 vorzugsweise dazu eingerichtet, bei einer DC-Ladespannung von höchstens 600 V den AC/DC-Wandler 15 derart anzusteuern, dass die mit dem Innenleiter DC+ des Ladekabels 5 gekoppelte DC+-Leitung DC+ eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter DC- des Ladekabels 5 gekoppelte DC- -Leitung eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen.
  • Des Weiteren ist die Ansteuereinheit 28 vorzugsweise dazu eingerichtet, bei einer DC-Ladespannung von mehr als 600 V den AC/DC-Wandler 15 derart anzusteuern, dass die mit dem Außenleiter DC- des Ladekabels 5 gekoppelte DC--Leitung DC- eine dritte Gleichspannung mit negativen Vorzeichen und einen Betrag von höchstens 300 V führt und die mit dem Innenleiter DC+ des Ladekabels 5 gekoppelte DC+-Leitung DC+ eine vierte Gleichspannung mit positiven Vorzeichen und einem Betrag führt, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Spannung und der dritten Gleichspannung entspricht.
  • Des Weiteren hat die Ladestation 1 einen zwischen dem AC/DC-Wandler 15 und dem DC/DC-Wandler 25 gekoppelten Zwischenkreis mit einem Zwischenkreispotential ZP sowie eine Einstelleinheit 29. Die Einstelleinheit 29 stellt das Zwischenpotential ZP des Zwischenkreises derart ein, dass die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung symmetrisch zu dem eingestellten Zwischenpotential ZP sind. Vorzugsweise weist die Einstelleinheit 29 hierzu einen Spannungsregler auf, welcher dazu eingerichtet ist, das Zwischenpotential ZP derart zu regeln, dass dieses symmetrisch zwischen der dritten Gleichspannung und der vierten Gleichspannung liegt.
  • 5 zeigt eine dritte, alternative Ausführungsform einer Ladestation 1 zu der zweiten Ausführungsform der 4. Die dritte Ausführungsform der 5 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der 4 dahingehend, dass zur Ansteuerung der Schaltvorrichtung 26 und der weiteren Schaltvorrichtung 8 unterschiedliche, dedizierte Ansteuersignale T1 und T2 verwendet werden, nämlich ein erstes Ansteuersignal T1 für die Schaltvorrichtung 26 und ein zweites Ansteuersignal T2 für die weitere Ansteuervorrichtung 8.
  • Dabei ist die Schaltvorrichtung 26 vorzugsweise als ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet, und die weitere Schaltvorrichtung 8 ist vorzugsweise als ein zweites steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet. Das erste Leistungsschaltelement ist ein elektromagnetisch geschaltetes Leistungsschaltelement, wobei jedes der Leistungsschaltelemente 8, 26 einen nicht-leitenden Schaltzustand, in welchem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist. Dabei ist jedes der Leistungsschaltelemente 8, 26 zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation 1 zu dem Energiespeicher 2 des Elektrofahrzeuges 3 eingerichtet.
  • Dabei ist die Steuervorrichtung 13 dazu eingerichtet,
    1. a) einen elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 26 mittels eines ersten Ansteuersignals mit einer Anziehspannung anzusteuern, um das erste Leistungsschaltelement 26 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen,
    2. b) den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 26 mittels des ersten Ansteuersignals mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement 26 in dem leitenden Schaltzustand ist, und
    3. c) das zweite Leistungsschaltelement 8 mittels eines zweiten Ansteuersignals anzusteuern, um das zweite Leistungsschaltelement 8 von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements 26 betraglich einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
  • Diese Funktionalität kann auch von der Ansteuereinrichtung 14 übernommen werden. In Ausführungsformen kann die Ansteuereinrichtung 14 auch als Teil der Steuervorrichtung 13 ausgebildet sein.
    Wie die 4 und 5 zeigen, ist die Ladestation vorzugsweise trafolos und kann demnach bevorzugt als trafolose Ladestation 1 bezeichnet werden.
  • Außerdem zeigt die 6 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Ladestation 1 zum Laden eines Energiespeichers 2 eines Elektrofahrzeuges 3 mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation 1 koppelbaren mehrphasigen Netzes 4.
  • Die Ladestation 1 ist beispielsweise wie in der 4 oder in der 5 gezeigt ausgeführt. Das Verfahren der 6 umfasst die Schritte S10, S20, S31 und S32.
  • In Schritt S10 wird eine aktuelle, zwischen der Ladestation 1 und dem Elektrofahrzeug 3 ausgehandelte DC-Ladespannung zum Laden des Elektrofahrzeuges 3 ermittelt.
  • In Schritt S20 wird festgestellt, ob die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist. Falls die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist, so wird der Schritt S31 als nächster angewendet. Ist aber die ermittelte DC-Ladespannung größer als oder gleich 600 V, so wird der Schritt S32 angewendet.
  • In Schritt S31 wird der AC/DC-Wandler 15 derart angesteuert, dass die mit dem Innenleiter DCI des Ladekabels 5 gekoppelte DC+-Leitung DC+ oder gekoppelte DC--Leitung DC- eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter DCA des Ladekabels 5 gekoppelte DC--Leitung DC- oder gekoppelte DC+-Leitung DC+ eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen.
  • Demgegenüber wird in Schritt S32, falls die ermittelte, aktuelle DC-Ladespannung größer als oder gleich 600 V ist, der AC/DC-Wandler 15 derart angesteuert, dass die mit dem Außenleiter DCA des Ladekabels 5 gekoppelte DC-- Leitung DC- oder 5 gekoppelte DC+-Leitung DC+ eine dritte Gleichspannung einen Betrag von höchstens 300 V führt, und die mit dem Innenleiter DCI des Ladekabels 5 gekoppelte DC+-Leitung DC+ oder gekoppelte DC--Leitung DC- eine vierte Gleichspannung einem Betrag, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Ladespannung und der dritten Gleichspannung entspricht, führt, wobei die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und unterschiedliche Beträge aufweisen..
  • Bei dem Verfahren nach 6 ist die auf dem Außenleiter DCA geführte Gleichspannung dem Betrag nach auf maximal 300 V beschränkt. Diese ist insbesondere nicht lebensgefährlich. Beträgt beispielsweise die zwischen der Ladestation 1 und dem Elektrofahrzeug 3 ausgehandelte DC-Ladespannung 800 V, so kann die dritte Gleichspannung - 300 V betragen, wohingegen die vierte Gleichspannung + 500 V betragen kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ladestation
    2
    Energiespeicher
    3
    Elektrofahrzeug
    4
    mehrphasiges Teilnehmernetz
    5
    Ladekabel
    6
    Netzanschlusspunkt
    7
    mehrphasiges Energieversorgungsnetz
    8
    Schaltvorrichtung
    9
    Fehlerstromsensor
    10a
    Anschlussklemme
    10b
    Anschlussklemme
    10c
    Anschlussklemme
    10d
    Anschlussklemme
    10e
    Anschlussklemme
    11
    erste Einheit
    12
    zweite Einheit
    13
    Steuervorrichtung
    14
    Ansteuerschaltung
    15
    AC/DC-Wandler
    16
    Klemmleiste
    17
    Ladestecker
    18
    Isolationsbruch-Sensor
    19
    Kommunikationsmodul
    20
    Kommunikationsschnittstelle
    21
    Benutzerschnittstelle
    22
    Netzteil
    23
    Isolationsbruch-Auswerteeinheit
    24
    EMV-Filter
    25
    DC/DC-Wandler
    26
    Schaltvorrichtung
    27
    EMV-Filter
    28
    Ansteuereinheit
    29
    Einstelleinheit
    A1
    erstes Ansteuersignal
    A2
    zweites Ansteuersignal
    A3
    drittes Ansteuersignal
    AR
    Außenraum
    C1
    Steuersignal
    C2
    Steuersignal
    CP
    Charge-Pilot-Signalleitung
    DC+
    DC+-Leitung
    DC-
    DC--Leitung
    DCI
    Innenleiter
    DCA
    Außenleiter
    F
    Fehlerstrom
    IB
    Isolationsbruch
    IR
    Innenraum
    IS
    Isolationsbruch-Sensorsignal
    K1
    Schicht aus Kunststoff
    K2
    Schicht aus Kunststoff
    L1
    Phase
    L2
    Phase
    L3
    Phase
    N
    Neutralleiter
    O
    Öffnungssignal
    PE
    PE-Leiter
    T
    Temperatur-Signalleitung
    T1
    Ansteuersignal
    T2
    Ansteuersignal
    S10
    Verfahrensschritt
    S20
    Verfahrensschritt
    S31
    Verfahrensschritt
    S32
    Verfahrensschritt
    ZP
    Zwischenpotential
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10151153 A1 [0004]
    • EP 3175529 B1 [0005]
    • US 20190143822 A1 [0005]
    • US 9425641 B2 [0005]
    • US 9789774 B2 [0005]
    • DE 102021106275 [0006]
    • DE 1020211082331 [0006]

Claims (19)

  1. Ladekabel (5) für eine Ladestation (1) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit einer DC-Ladespannung insbesondere von zumindest 600 V, wobei das Ladekabel (5) ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter (DCI) und einem hohlzylindrischen Außenleiter (DCA) ist, wobei der Innenleiter (DCI) für eine erste Nennspannung und der Außenleiter (DCA) für eine zweite Nennspannung ausgelegt ist, wobei der Quotient aus der ersten Nennspannung und der zweiten Nennspannung in einem Bereich zwischen 1,1 und 5 liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 4 liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,6 und 3 liegt.
  2. Ladekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (DCI) und der hohlzylindrische Außenleiter (DCA) in einem isolierenden Kunststoff (K1, K2) eingebettet sind, wobei zusätzlich ein PE-Leiter (PE) und eine Charge-Pilot-Signalleitung (CP) in dem Kunststoff (K1, K2) eingebettet sind.
  3. Ladekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (5) einen Innenraum (IR) und einen Außenraum (AR) aufweist, wobei der hohlzylindrische Außenleiter (DCA) den Innenraum (IR) begrenzt, wobei in dem Innenraum (IR) eine erste Schicht (K1) des Kunststoffes den Innenleiter (DCI) und den Außenleiter (DCA) trennt, wobei der PE-Leiter (PE) und die Charge-Pilot-Signalleitung (CP) in dem Außenraum (AR) in einer zweiten Schicht (K2) des Kunststoffes eingebettet sind.
  4. Ladekabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der PE-Leiter (PE) als ein den Außenleiter (DCA) umgebender hohlzylindrischer Koaxialleiter ausgebildet ist, welcher in der zweiten Schicht (K2) des Kunststoffes eingebettet ist.
  5. Ladekabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Charge-Pilot-Signalleitung (CP) und eine Mehrzahl von Temperatur-Signalleitungen (T) außerhalb des PE-Leiters (PE) in der zweiten Schicht (K2) des Kunststoffes eingebettet sind.
  6. Ladekabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Außenleiter (DCA) als ein Geflecht aus einer Mehrzahl von Leitern, insbesondere von Drähten, ausgebildet ist, wobei das Geflecht vorzugsweise dazu eingerichtet ist, sich bei einer Dehnung des Ladekabels (5) zusammenzuziehen.
  7. Trafolose Ladestation (1) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation (1) koppelbaren mehrphasigen Netzes (4), mit einem AC/DC-Wandler (15) zum Wandeln einer von dem mehrphasigen Netz (4) über die Phasen (L1, L2, L3) bereitgestellten Wechselspannung in eine mittels einer DC+-Leitung (DC+) und einer DC--Leitung (DC-) bereitgestellten Gleichspannung, einer Steuervorrichtung (13) zum Steuern von Komponenten der Ladestation (1) umfassend den AC/DC-Wandler (15), und einem Ladekabel (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Ladestation nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Ansteuereinheit (28), welche dazu eingerichtet ist, bei einer DC-Ladespannung von höchstens 600 V den AC/DC-Wandler (15) derart anzusteuern, dass die mit dem Innenleiter (DCI) des Ladekabels (5) gekoppelte DC+-Leitung (DC+) oder DC—-Leitung (DC-) eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter (DCA) des Ladekabels (5) gekoppelte DC--Leitung (DC-) oder DC+-Leitung (DC+) eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen, und bei einer DC-Ladespannung von mehr als 600 V den AC/DC-Wandler (15) derart anzusteuern, dass die mit dem Außenleiter (DCA) des Ladekabels (5) gekoppelte DC--Leitung (DC-) oder gekoppelte DC+-Leitung (DC+) eine dritte Gleichspannung mit einem Betrag von höchstens 300 V führt und die mit dem Innenleiter (DC+) des Ladekabels (5) gekoppelte DC+-Leitung (DC+) oder gekoppelte DC--Leitung (DC-) eine vierte Gleichspannung mit einem Betrag, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Ladespannung und der dritten Gleichspannung entspricht, führt, wobei die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und unterschiedliche Beträge aufweisen.
  9. Ladestation nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen dem AC/DC-Wandler (15) nachgeschalteten DC/DC-Wandler (25), einen zwischen dem AC/DC-Wandler (15) und dem DC/DC-Wandler (25) gekoppelten Zwischenkreis mit einem Zwischenpotential (ZP) und eine Einstelleinheit (29) zur Einstellung des Zwischenpotentials (ZP) des Zwischenkreises derart, dass die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung symmetrisch zu dem eingestellten Zwischenpotential (ZP) sind.
  10. Ladestation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinheit (29) einen Spannungsregler aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, das Zwischenpotential (ZP) derart zu regeln, dass dieses symmetrisch zwischen der dritten Gleichspannung und der vierten Gleichspannung liegt.
  11. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen den Phasen (L1, L2, L3) und dem Neutralleiter (N) zugeordneten Fehlerstromsensor (9), welcher zum Erfassen eines zeitlich veränderlichen Fehlerstroms (F) mit Gleichstromanteil und Wechselstromanteil eingerichtet ist, eine Schaltvorrichtung (26), welche zum Öffnen und Schließen der DC+-Leitung (DC+) und der DC--Leitung (DC-) der Ladestation (1) eingerichtet ist, eine erste Einheit (11), welche zum Detektieren von sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms (F) und abhängig davon zum Bereitstellen eines ersten Ansteuersignals (A1) zum Ansteuern der Schaltvorrichtung (26) zum Öffnen der DC+-Leitung (DC+) und der DC--Leitung (DC-) eingerichtet ist, und eine zweite Einheit (12), welche zum Detektieren von Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms (F) und abhängig davon zum Bereitstellen eines zweiten Ansteuersignals (A2) zum Ansteuern der Schaltvorrichtung (26) zum Öffnen DC+-Leitung (DC+) und der DC--Leitung (DC-) eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung (13) zum Bereitstellen eines dritten Ansteuersignals (A3) zum Ansteuern der Schaltvorrichtung (26) zum Öffnen der DC+-Leitung (DC+) und der DC--Leitung (DC-) eingerichtet ist.
  12. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen den Phasen (L1, L2, L3) und dem Neutralleiter (N) zugeordneten Fehlerstromsensor (9), welcher zum Erfassen eines zeitlich veränderlichen Fehlerstroms (F) mit Gleichstromanteil und Wechselstromanteil eingerichtet ist, eine weitere Schaltvorrichtung (8), welche zum Öffnen und Schließen der Phasen (L1, L2, L3) und des Neutralleiters (N) der Ladestation (1) eingerichtet ist, eine erste Einheit (11), welche zum Detektieren von sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms (F) und abhängig davon zum Bereitstellen eines ersten Ansteuersignals (A1) zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung (8) zum Öffnen der Phasen (L1, L2, L3) und des Neutralleiters (N) eingerichtet ist, und eine zweite Einheit (12), welche zum Detektieren von Gleichfehlerströmen in Abhängigkeit des erfassten Fehlerstroms (F) und abhängig davon zum Bereitstellen eines zweiten Ansteuersignals (A2) zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung (8) zum Öffnen Phasen (L1, L2, L3) und des Neutralleiters (N) eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung (13) zum Bereitstellen eines dritten Ansteuersignals (A3) zum Ansteuern der weiteren Schaltvorrichtung (8) zum Öffnen der Phasen (L1, L2, L3) und des Neutralleiters (N) eingerichtet ist.
  13. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch einen dem Ladekabel (5) und/oder dem Gehäuse der Ladestation (1) zugeordneten Isolationsbruch-Sensor (18) zum Bereitstellen eines Isolationsbruch-Sensorsignals (IS), welches indikativ für einen Isolationsbruch des Ladekabels (5) und/oder des Gehäuses der Ladestation (1) ist, und eine Auswerteeinheit (23), welche dazu eingerichtet ist, das bereitgestellte Isolationsbruch-Sensorsignal (IS) zum Ermitteln eines Isolationsbruches (IB) des Ladekabels (5) und/oder des Gehäuses der Ladestation (1) auszuwerten, wobei die Steuervorrichtung (13) dazu eingerichtet ist, das dritte Ansteuersignal (A3) in Abhängigkeit eines ermittelten Isolationsbruches (IB) bereitzustellen.
  14. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Schaltvorrichtung (26) im DC-Stromkreis eine weitere Schaltvorrichtung (8) im AC-Stromkreis vorgesehen ist, welche zum Öffnen und Schließen der Phasen (L1, L2, L3) und des Neutralleiters (N) der Ladestation (1) eingerichtet ist.
  15. Ladestation nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (26) als ein erstes elektrisch steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet ist und die weitere Schaltvorrichtung (8) als ein zweites steuerbares Leistungsschaltelement ausgebildet ist, wobei das erste Leistungsschaltelement (26) ein elektromagnetisch schaltendes Leistungsschaltelement ist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (8, 26) einen nicht-leitenden Schaltzustand, in dem kein Strom fließen kann, und einen leitenden Schaltzustand, in dem Strom fließen kann, aufweist, wobei jedes der Leistungsschaltelemente (8, 26) zum Unterbrechen eines Energieflusses durch die Ladestation (1) zu dem Energiespeicher (2) des Elektrofahrzeuges (3) eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung (13) dazu eingerichtet ist: a) einen elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (26) mittels eines ersten Ansteuersignals (T1) mit einer Anziehspannung anzusteuern, um das erste Leistungsschaltelement (26) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, b) den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (26) mittels des ersten Ansteuersignals (T1) mit einer gegenüber der Anziehspannung verringerten Haltespannung anzusteuern, nachdem das erste Leistungsschaltelement (26) in dem leitenden Schaltzustand ist, und c) das zweite Leistungsschaltelement (8) mittels eines zweiten Ansteuersignals (T2) anzusteuern, um das zweite Leistungsschaltelement (8) von dem nicht-leitenden Schaltzustand in den leitenden Schaltzustand zu verbringen, nachdem ein Stromfluss durch den elektromagnetischen Antrieb des ersten Leistungsschaltelements (26) betraglich einen bestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
  16. Ladestation nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Ladestation (1) und das Ladekabel (5) samt seinen Ladestecker (17) doppelt isoliert sind.
  17. System mit einer Mehrzahl N von Ladestationen (1), wobei die jeweilige Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 16 ausgebildet ist.
  18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die N Ladestationen (1) mittels einer Sternschaltung mit einem einzigen Leitungsschutzschalter verbunden sind, welcher mit dem Netzanschlusspunkt (6) gekoppelt ist.
  19. Verfahren zum Betreiben einer Ladestation (1) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Elektrofahrzeuges (3) mit elektrischer Energie mittels eines mit der Ladestation (1) koppelbaren mehrphasigen Netzes (4), welche einen AC/DC-Wandler (15) zum Wandeln einer von dem mehrphasigen Netz (4) über die Phasen (L1, L2, L3) bereitgestellten Wechselspannung in eine mittels einer DC+-Leitung (DC+) und einer DC--Leitung (DC-) bereitgestellten Gleichspannung, eine Steuervorrichtung (13) zum Steuern von Komponenten der Ladestation (1) umfassend den AC/DC-Wandler (15) und ein Ladekabel (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist, mit den Schritten: a) Ermitteln (S10) einer aktuellen DC-Ladespannung zum Laden des mit der Ladestation (1) gekoppelten Elektrofahrzeuges (3), b) Feststellen (S20), ob die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist, c1) falls die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung kleiner als 600 V ist, Ansteuern (S31) des AC/DC-Wandlers (15) derart, dass die mit dem Innenleiter (DCI) des Ladekabels (5) gekoppelte DC+-Leitung (DC+) oder DC--Leitung (DC-) eine erste Gleichspannung führt und die mit dem Außenleiter (DCA) des Ladekabels (5) gekoppelte DC--Leitung (DC-) oder DC+-Leitung (DC+) eine zweite Gleichspannung führt, wobei die erste Gleichspannung und die zweite Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und gleiche Beträge aufweisen, und c2) falls die ermittelte aktuelle DC-Ladespannung größer als oder gleich 600 V ist, Ansteuern (S32) des AC/DC-Wandlers (15) derart, dass die mit dem Außenleiter (DCI) des Ladekabels (5) gekoppelte DC--Leitung (DC-) oder DC+-Leitung (DC+) eine dritte Gleichspannung mit einen Betrag von höchstens 300 V führt und die mit dem Innenleiter (DCI) des Ladekabels (5) gekoppelte DC+-Leitung (DC+) oder DC--Leitung (DC-) eine vierte Gleichspannung mit einem Betrag, welcher einem Differenzbetrag zwischen der DC-Ladespannung und der dritten Gleichspannung entspricht, führt, wobei die dritte Gleichspannung und die vierte Gleichspannung unterschiedliche Vorzeichen und unterschiedliche Beträge aufweisen.
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