LU500995B1 - Vorrichtung und verfahren zum steuern der ladeleistung beim laden einer zu ladenden vorrichtung unter verwendung eines intelligenten ladekabels - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Ladeleistungssteuerung beim Laden einer zu ladenden Vorrichtung, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, insbesondere der Ladeleistungssteuerung durch ein intelligentes Ladekabel und ein Verfahren zum Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses einer zu ladenden Vorrichtung durch ein intelligentes Ladekabel. Das erfindungsgemäße Ladekabel zeichnet sich durch eine Elektronik, umfassend eine Kommunikationsschnittstelle, aus, die derart ausgestaltet ist, dass sie ein Koppeln mit zumindest einer Recheneinheit ermöglicht und den Ladeprozess somit durch einen Nutzer und/oder ein Computerprogrammprodukt steuerbar und/oder beendbar macht.
Description
Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Ladeleistung beim Laden einer zu LU500995 ladenden Vorrichtung unter Verwendung eines intelligenten Ladekabels
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich des Ladens und des Steuerns und/oder
Beendens eines Ladeprozesses einer zu ladenden Vorrichtung, insbesondere eines
Elektrofahrzeuges, insbesondere das Laden eines Elektrofahrzeuges an einer Ladestation mit Drehstrom-, Wechselstrom-, oder Gleichstromanschluss. Zudem betrifft die Erfindung eine dafür geeignete, ein- oder mehrphasige Vorrichtung, bevorzugt ein Ladekabel, welches eine integrierte Elektronik mit zumindest einer Kommunikationsschnittstelle zum Koppeln des
Ladekabels mit zumindest einer Recheneinheit umfasst, dazu eingerichtet, den Ladeprozess der zu ladenden Vorrichtung, insbesondere des Elektrofahrzeugs von der Recheneinheit steuerbar und/oder beendbar zu gestalten.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Ladekabel zum Laden von Akkumulatoren von
Vorrichtungen, insbesondere Elektrofahrzeugen hinreichend bekannt. Konventionelle
Ladekabel sind vorzugsweise ein- oder mehrphasig ausgelegt und sind so ausgestaltet, dass sie über einen Steckverbinder mechanisch und elektrisch mit einer Ladestation verbunden sind, um das Laden mit Wechsel-, Gleich-, oder Drehstrom zu ermöglichen. Auch Ladekabel mit einer integrierten Funktion zum Überwachen eines Ladeprozesses sind bereits bekannt.
So sind Ladekabel (z.B. der Firma Bosch) erhältlich, die eine „In-Kabel-Kontrollbox“ oder eine im Steckverbinder integrierte Elektronik umfassen.
In der DE 20 2021 104997U1 ist ein mobiles Ladekabel zur Laderegelung von
Akkumulatoren offenbart und dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel eine
Kommunikationsschnittstelle aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie zum Identifizieren einer Netzanschlussvorrichtung, insbesondere zur Unterscheidung eines
Netzanschlusskabels (auch: Ladekabel) und einer Netzanschlussstation (auch: Ladestation,
Ladesäule, Ladeeinrichtung), sowie zum Identifizieren des Ladekabels gegenüber der
Netzanschlussvorrichtung dient. Hierbei wird eine Laderegeleinheit mechanisch und elektrisch über einen Steckverbinder mit einer Netzanschlussstation verbunden, wobei die
Netzanschlussstation, derart eingerichtet ist, dass sie mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbindbar ist.
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
Eine solche Vorrichtung dient zur elektrischen Kopplung einer Vorrichtung umfassend einen LU500995
Akkumulator, insbesondere eines Elektrofahrzeuges, via Ladekabel und
Netzanschlussstation mit dem Stromnetz, wobei das Ladekabel und die
Netzanschlussstation durch die vom Ladekabel umfasste Kommunikationsschnittstelle wechselseitig identifizierbar sind. Zum Beispiel kann so das Laden an einer
Netzanschlussvorrichtung untersagt werden, sofern diese mit dem verwendeten mobilen
Ladekabel nicht kompatibel ist, oder das Laden des Elektrofahrzeugs an dieser
Netzanschlussvorrichtung aus anderen Gründen (z.B. fehlende Autorisierung) nicht gestattet ist. Auch die Erdung des Elektrofahrzeugs über das Netzanschlusskabel und die
Netzanschlussstation wird durch das in der zu ladenden Vorrichtung verbaute Battery
Management System (BMS) kontrolliert.
Des Weiteren offenbart die DE 20 2021 104997U1 das Verwenden einer Laderegeleinheit, umfassend ein Gehäuse, einen netzseitigen Anschluss und einen verbraucherseitigen
Anschluss, wobei diese so ausgebildet ist, dass sie die zum Laden eines Akkumulators,
Insbesondere eines Elektrofahrzeugs, benötigten elektronischen Komponenten beinhaltet.
Vorzugsweise übernimmt die Laderegeleinheit die notwendigen Kontroll- und
Schutzfunktionen, wie eine Ladestrombegrenzung, eine Kontrolle der Polarität der
Anschlüsse und ein Sicherstellen der Durchgängigkeit der Schutzerdung bis zur zu ladenden
Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist jedoch keine Möglichkeit bekannt, eine Regelung des
Ladestroms bei einer Ladung eines Elektrofahrzeuges mit Gleichstrom an sogenannten
Schnellladestationen sicherzustellen. Es ist zudem keine Möglichkeit offenbart, den
Ladeprozess bei Gleichstromladung begrenzend zu beeinflussen. Die in der
DE 20 2021 104997U1 offenbarte Laderegeleinheit hat zur Funktion, vorrichtungsseitig einen
Wechselstrom zum Laden bereitzustellen. Das Umwandeln des Wechselstroms erfolgt erst auf Seiten der zu ladenden Vorrichtung, bevorzugt des Elektrofahrzeugs.
Des Weiteren offenbart der Stand der Technik keine Möglichkeit, den Ladeprozess aus der
Ferne zu steuern und/oder zu beenden. Einem Nutzer ist es nicht möglich, aus einer räumlichen Entfernung den Ladeprozess zu überprüfen und an beispielsweise die aktuelle
Netzlast anzupassen, oder nach Beenden des Ladeprozesses die Ladestation, an der seine zu ladenden Vorrichtung, insbesondere sein Elektrofahrzeug angeschlossen ist, für andere
Nutzer freizugeben.
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
Aufgabe LU500995
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die das Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses einer zu ladenden
Vorrichtung aus einer räumlichen Entfernung durch einen Nutzer ermöglicht. Die Vorrichtung hat zur Aufgabe, die durch eine Ladestation übertragene Ladeleistung zu überwachen, die
Ladeleistung den Wünschen des Nutzers entsprechend und/oder unter Einbeziehen der aktuellen Netzlast einzustellen und die Ladestation nach Beenden des Ladeprozesses für andere Nutzer erkennbar freizugeben.
Des Weiteren hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, die unabhängig von der vorliegenden Art des Ladens, also unabhängig davon, ob mit
Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom geladen wird, funktionsfähig ist.
Lösung
Die technische Aufgabe wird durch das Bereitstellen eines intelligenten Ladekabels (1) gelöst, welches es ermöglicht, das Laden einer zu ladenden Vorrichtung (4), insbesondere eines Elektrofahrzeugs, zu überwachen und zu steuern, wobei das Ladekabel über Kontroll- und Schutzfunktionen verfügt. Diese umfassen eine Ladestrombegrenzung, eine Kontrolle der Polarität der Anschlüsse und ein Sicherstellen der Durchgängigkeit der Schutzerdung bis zur zu ladenden Vorrichtung(4), wobei das erfindungsgemäße Ladekabel (1) dazu geeignet ist, durch zumindest eine Datenkommunikationsschnittstelle über eine räumlich entfernte, insbesondere mobile Recheneinheit (2) über ein Computerprogrammprodukt, bevorzugt eine
Applikation (auch: App), den Ladeprozess zu steuern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein intelligentes Ladekabel (1) gemäß
Anspruch 1 gelöst, das dazu eingerichtet ist, das Laden einer zu ladenden Vorrichtung (4) zu überwachen und zu steuern, wobei das Ladekabel zumindest eine
Kommunikationsschnittstelle umfasst, die derart eingerichtet ist, dass sie die Kommunikation mit einer Recheneinheit (2) ermöglicht, mittels derer die Ladeleistung überwachbar und einstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den
Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
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Allgemeine Vorteile LU500995
Vorteilhaft wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, dass der Nutzer der zu ladenden Vorrichtung (4) den Ladeprozess seiner Vorrichtung anpassen und steuern kann, auch wenn er räumlich von der zu ladenden Vorrichtung entfernt ist. So kann mit Hinblick auf die Netzlast, den Status des Akkumulators der zu ladenden Vorrichtung (4) und äußeren
Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur), der Ladeprozess angepasst werden. Ist beispielsweise die Netzlast zu einem gegebenen Zeitpunkt hoch, so ist der Ladeprozess durch den Nutzer unterbrechbar und zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzbar. Vorteilhaft ist auch ein Anpassen des Ladeprozesses an die aktuelle Versorgungslage möglich. Durch schwankende Netzeinspeisungen durch tageszeit- und witterungsabhängige erneuerbare
Energien variiert der Strompreis Über den Tag. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) ist es dem Nutzer môglich, den Ladeprozess so anzupassen, dass er zu einem günstigen
Tarif laden kann.
Durch das intelligente Ladekabel (1) wird das Steuern und das Anpassen von
Ladeprozessen mehreren zu ladenden Vorrichtungen (4)(41) möglich, welche über ein oder mehrere erfindungsgemäße Ladekabel mit einer oder mehreren Ladestationen (3) verbunden sind. Soll eine zu ladende Vorrichtung (4) beispielsweise früher den Ladeprozess abschließen als eine andere, so ist der Ladeprozess mittels der erfindungsgemäfBen
Vorrichtung entsprechend einstellbar.
Weitere Vorteile sind der Beschreibung und den Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bei der erfindungsgemäfBen Vorrichtung handelt es sich im Wesentlichen um ein intelligentes
Ladekabel (1) zur Ladeleistungsregelung von zu ladenden Vorrichtungen (4), bevorzugt von
Elektrofahrzeugen, insbesondere ein intelligentes Ladekabel zum Laden von
Elektrofahrzeugen (auch: Elektrofahrzeugladekabel). Die Vorrichtung umfasst einen ein- oder mehrphasigen, netzseitigen Ladekabelanschluss (10) zum mechanischen und elektrischen Koppeln des erfindungsgemäBen Ladekabels mit einer Ladestation (auch:
Ladesäule, Ladeeinrichtung, Netzanschlussstation). Der netzseitige
Ladekabelanschluss (10) ist derart eingerichtet, dass er über Signalkontakte und Kontakte zur Energieübertragung verfügt. Die Signalkontakte umfassen einen Proximity-Pilot-Kontakt (auch: oder Plug-Present-Kontakt) (PP), hierin als Ladekabel-Erkennungs-Kontakt (102) bezeichnet, welcher die Anwesenheit eines Ladestationssteckers/-anschlusses feststellen kann, sowie einen Control-Pilot-Kontakt (CP), hierin als Kontroll-/Datenleitung (101)
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung bezeichnet, welche zum Austauschen von Steuersignalen zwischen der zu ladenden LU500995
Vorrichtung (4) und der Ladestation (3) dient. Die Kontakte zur EnergieÜübertragung sind bevorzugt derart eingerichtet, dass sie AuBenleiter, weiterhin als Phasen bezeichnet, sowie einen Neutralleiter (107) und einen Schutzleiter (105) umfassen. Der Schutzleiter (105) ist bevorzugt derart eingerichtet, dass er eine Erdung und den Personenschutz sicherstellt. Der
Neutralleiter (107) ist bevorzugt derart eingerichtet, dass er das Ausgleichen von
Phasenverschiebungen der Ströme in den Phasen gewährleistet. In einer bevorzugten
Ausgestaltung handelt es sich bei dem netzseitigen Ladekabelanschluss (10) um einen
Stecker der konform nach der Norm EN 62196 Typ 2 ist, aber auch eine Ausführungsform mit einem Stecker konform nach der Norm SAE J 1772 Typ 1 ist möglich. Ein solcher Aufbau ermöglicht vorteilhaft das Laden der zu ladenden Vorrichtung (4) über bis zu drei
Phasen (103)(104)(106), wodurch mit der Verwendung der zusätzlichen Phasen eine kürzere
Ladezeit erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Erdung der zu ladenden
Vorrichtung (4) während des gesamten Ladeprozesses über den Schutzleiter (105) sichergestellt.
Im Weiteren wird die zu ladende Vorrichtung (4) als ein Elektrofahrzeug bezeichnet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, das hierin offenbarte Verfahren für eine andere Vorrichtung umfassend einen aufladbaren Akkumulator zu verwenden. Eine solche Vorrichtung kann bspw. ein Laptop, ein Tablet, oder ein Smartphone sein. Die folgende Bezeichnung der zu ladenden Vorrichtung (4) als Elektrofahrzeug ist nicht einschränkend zu verstehen.
Unter Ladestation (3) ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zu verstehen, welche elektrische Energie zum Laden eines Elektrofahrzeugs (4) bereitstellt. Eine solche
Vorrichtung kann bspw. eine Wechselstrom-, Gleichstrom- oder Drehstrom-Ladestation sein.
Insbesondere kann es sich um eine Ausführung als Ladesäule, Wallbox oder auch allgemein als Steckdose handeln.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße intelligente Ladekabel (1) einen ein- oder mehrphasigen vorrichtungsseitigen Ladekabelanschluss (11) (hierin fahrzeugseitiger
Ladekabelanschluss oder Fahrzeuganschluss genannt) zum Koppeln des intelligenten
Ladekabels mit einer zu ladenden Vorrichtung (4), insbesondere einem Elektrofahrzeug. Der fahrzeugseitige Ladekabelanschluss (11) ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er dem netzseitigen Ladekabelanschluss (10) im Aufbau gleicht. Somit wird vorteilhaft erreicht, dass kein Konvertieren zwischen unterschiedlichen Anschlussprinzipien durch eine Elektronik und kein Adapter notwendig ist.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet ein „intelligentes Ladekabel“ ein Ladekabel umfassend
Funktionen, die das Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses eines
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Elektrofahrzeugs (4) über zumindest eine Recheneinheit (2) durch einen Nutzer ermôglichen. LU500995
Zu diesem Zweck umfasst das erfindungsgemäße Ladekabel (1) außerdem ein
Gehäuse (12), das derart ausgestaltet ist, dass es eine Elektronik umfasst. Die Elektronik ist bevorzugt so eingerichtet, dass sie durch ein Überwachen und/oder Einstellen des
Ladestroms an zumindest einer Phase das Überwachen und/oder Einstellen der
Ladeleistung des Elektrofahrzeugs (4) ermöglicht. Das Überwachen und/oder Einstellen der
Ladeleistung erfolgt hierbei vorzugsweise über das Zuschalten eines Shunts (auch:
Nebenwiderstand). Unter einem Shunt versteht der Fachmann einen Widerstand, der in diesem Fall der zu überwachenden Phase parallel geschaltet ist, um einen Stromfluss von der Ladestation (3) zum Elektrofahrzeug, bzw. zum Akkumulator der zu ladenden
Vorrichtung, zu unterbinden. Der Shunt ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er durch die im Gehäuse (12) verbaute Elektronik elektronisch und/oder elektromechanisch steuerbar ist. Somit kann die Ladeleistung während des Ladeprozesses durch das intelligente
Ladekabel (1) gesteuert werden, indem der Stromfluss über die einzelnen Phasen zum
Elektrofahrzeug (4) durch das Zuschalten oder Wegschalten eines Shunts unterbunden, bzw. ermôglicht wird.
In einer Ausgestaltung ist das die Elektronik umfassende Gehäuse (12) derart ausgestaltet, dass es dem fahrzeugseitigen Ladekabelanschluss (11) und/oder einem netzseitigen
Ladekabelanschluss (10) des erfindungsgemäßen Ladekabels (1) nachgeordnet ist.
Vorzugsweise ist das Gehäuse (12) in einen Steckkopf des erfindungsgemäßen
Ladekabels (1) integriert. Vorteilhaft kann so ein platzsparender Aufbau realisiert werden, wobei auf eine In-Kabel-Kontrollbox verzichtet werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das die Elektronik umfassende Gehäuse (12) als In-
Kabel-Kontrollbox ausgestaltet. Durch diese Ausgestaltung wird vorteilhaft gewährleistet, dass die vom Gehäuse (12) umfasste Elektronik leicht zugänglich, austauschbar und wartbar ist. Eine solche Ausgestaltung ist gut nachrüstbar, sollten weitere Funktionen durch den
Nutzer erwünscht sein.
Weiterhin ist eine Ausgestaltung möglich, in der das Gehäuse (12) in ein
Verdrahtungssystem integriert. Unter einem Verdrahtungssystem (auch Schaltschrank) versteht der Fachmann ein System bestehend aus einer Verdrahtung, welche zum elektrischen Verbinden von einzelnen elektrisch funktionalen Komponenten dient, sowie einem Gerüstsystem, insbesondere einem Schienensystem, bspw. ein System umfassend
Hutschienen, Kammprofile und/oder Bügel. Bevorzugt ist das Verdrahtungssystem, welches das Gehäuse (12) umfasst, in der Ladestation (3) integriert. Somit ist das Steuern und/oder _ Beenden des Ladeprozesses direkt über die Ladestation (3) durchführbar.
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Das erfindungsgemäße Ladekabel (1) umfasst zudem zumindest eine in das Gehäuse (12) LU500995 integrierte Kommunikationsschnittstelle. Die Kommunikationsschnittstelle ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie zumindest ein Signalübertragungsmittel zum Ermôglichen einer
Datenübertragung über beispielsweise Bluetooth und/oder WLAN und/oder Mobilfunk, bspw.
LTE, und/oder LoRaWAN, umfasst, welches dazu eingerichtet ist, ein Datensignal oder eine
Datenfolge an zumindest eine Recheneinheit (2), vorzugsweise an eine räumlich entfernte, externe, also dem Elektrofahrzeug (4) nicht zugeordnete Recheneinheit, zu übertragen.
Dabei ist die Kommunikationsschnittstelle so eingerichtet, dass sie eine Kommunikation mit der Recheneinheit (2) ermöglicht, sodass über die im Gehäuse (12) integrierte Elektronik die
Ladeleistung vorteilhaft überwachbar und/oder einstellbar ist.
Im Sinne der Erfindung bezieht sich der Begriff Recheneinheit auf ein Rechensystem umfassend eine Prozessoreinheit, eine Kommunikationsschnittstelle zum Senden und
Empfanden von Daten und ein computerlesbares Speichermedium, wobei das
Speichermedium ein Computerprogrammprodukt, auch Softwareprodukt, enthält, welches
Instruktionen zum Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses durch das erfindungsgemäße Ladekabel (1) beinhaltet. Bei einer solchen Recheneinheit handelt es sich beispielsweise um eine externe, mobile Recheneinheit, wie ein Smartphone oder ein Tablet, oder auch um eine stationäre Recheneinheit, wie einen PC, oder eine verteilte
Recheneinheit, insbesondere eine Cloud. Aber auch im Elektrofahrzeug (4) integrierte, also interne, beispielsweise vom BMS umfasste Recheneinheiten sind denkbar.
Vorzugsweise ermöglicht das erfindungsgemäße Ladekabel (1) über die umfasste
Kommunikationsschnittstelle ein Koppeln mit zumindest einer räumlich entfernten
Recheneinheit (2), wobei die Entfernung wenige Meter, bspw. bis zum Smartphone eines neben dem Elektrofahrzeug (4) stehenden Nutzers, bis eine beliebige Anzahl an Kilometern, bspw. bis zu einem Cloudserver in einer Firmenzentrale, betragen kann. Es ist dem Nutzer somit möglich, über die Recheneinheit (2) den Ladeprozess des Elektrofahrzeugs, insbesondere aus der Entfernung, aber auch aus unmittelbarer Nähe zum Elektrofahrzeug und der Ladestation zu steuern und/oder beenden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Gehäuse (12) als eine In-Kabel-
Kontrollbox ausgestaltet, wobei das Gehäuse eine Mehrzahl an Anschlüssen umfasst. Die
Anschlüsse sind derart eingerichtet, dass sie das Verbinden des Gehäuses (12) durch ein dafür vorgesehenes Kabel mit einer Ladevorrichtung, insbesondere einer Wallbox, durch einen Nutzer ermöglichen. Das Verbinden erfolgt dabei nach einem Steckprinzip, wobei die
Anschlüsse des Kabels analog zu den zuvor beschriebenen Anschlüssen der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) ausgelegt sind.
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
Weiterhin ist das Gehäuse (12) in dieser Ausgestaltung derart ausgelegt, dass die von ihm | LU500995 umfasste Mehrzahl an Anschlüssen zumindest einen Anschluss zum AnschlieBen eines
Ladekabels zum Laden eines Elektrofahrzeugs (4), sowie einen Anschluss zum Anschließen eines weiteren Gehäuses, welches identisch zu dem ersten Gehäuse (12) ausgestaltet ist, bereitstellt. Somit ist es dem Nutzer möglich, durch einfaches Verbinden mehrerer der vom erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabel (1) umfassten Gehäuse (12) eine
Ladeeinrichtung für mehrere Elektrofahrzeuge (4, 41) einzurichten. Durch die einfach zu realisierenden Steckverbindungen kann, nach dem einmaligen Einrichten einer Ladestation wie bspw. einer Wallbox durch einen Fachmann, somit auf das Hinzuziehen eines solchen für das Einrichten weiterer Ladeanschlüsse verzichtet werden.
Dabei ist jedes der Mehrzahl an Gehäusen (12) derart ausgestaltet, dass es über alle essentiellen Schutzfunktionen, um den Nutzer, das Elektrofahrzeug (4) und dessen
Akkumulator während des Ladeprozesses zu schützen, verfügt. Insbesondere gewährleistet das Gehäuse (12) eine Schutzerdung während des gesamten Ladeprozesses. Das
Gehäuse (12) umfasst auch eine Elektronik, die das Steuern und/oder Beenden des
Ladeprozesses des über ein Ladekabel mit dem Gehäuse verbundenen
Elektrofahrzeugs (1). Des Weiteren umfasst die Elektronik jedes Gehäuses (12) eine
Kommunikationsschnittstelle, welche dazu eingerichtet ist, eine Datenkommunikation zwischen dem Gehäuse und einer Recheneinheit (2), bevorzugt einer räumlich entfernten, externen Recheneinheit, zu ermöglichen. Somit sind für den Nutzer die Ladeprozesse mehrerer Elektrofahrzeuge durch die vom erfindungsgemäßen Ladekabel (1) umfassten
Gehäuse (12) insbesondere aus der Ferne steuerbar und/oder beendbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die im erfindungsgemäßen Ladekabel (1) integrierte Elektronik einen Elektrizitätszähler. Der Elektrizitätszähler ist bevorzugt zum
Überwachen der elektrischen Leistung, die durch die Ladestation (3) an das
Elektrofahrzeug (4) abgegeben wird, eingerichtet. So kann vorteilhaft die elektrische Leistung überwacht werden, die durch die Ladestation (3) an das Elektrofahrzeug (4) abgegeben wird, ohne auf Daten aus dem BMS zurückgreifen zu müssen. Ein zusätzliches On-Board-
Diagnose System und/oder Anschluss, sowie eine Recheneinheit zum Auswerten der Daten des BMS sind vorteilhaft nicht notwendig, um auf die Ladedaten zurückzugreifen.
Weiterhin umfasst die Elektronik des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1) in einer Ausgestaltung zumindest ein optisches Wiedergabemittel (13) (hierin als Display bezeichnet), welches derart eingerichtet ist, dass es als User Interface dienen kann. Dem
Nutzer ist es so vorteilhaft möglich, beispielsweise den Status des Ladeprozesses, die übertragene und/oder zu übertragende Leistung und die verwendeten Ladekapazitäten des
Ladekabels einfach abzulesen. Bevorzugt ist das Display derart eingerichtet, dass ein durch
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung den Nutzer über das Display (13) eingegebener Steuerungsbefehl umsetzbar ist. Dies hat ~~ LU500995 zum Vorteil, dass eine direkte Steuerung des Ladeprozesses beim Koppeln des
Elektrofahrzeugs (4) und der Ladestation (3) ohne das Verwenden einer Recheneinheit durchführbar ist.
Das erfindungsgemäße Ladekabel (1) umfasst, wie eingangs beschrieben, zumindest eine
Kontroll-/Datenleitung (101), welche zum Übertragen von Steuersignalen zwischen der
Ladestation (3) und dem im Elektrofahrzeug (4) fest verbauten BMS dient. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird eine Schnittstelle zur Kontroll-/Datenleitung (101) durch die vom erfindungsgemäßen Ladekabel (1) umfasste Elektronik bereitgestellt. Dies hat zum
Vorteil, dass Steuersignale zwischen dem BMS, der Ladestation (3) und dem intelligenten
Ladekabel (1) ausgelesen werden können. Mittels der in die vom erfindungsgemäßen
Ladekabel (1) umfassten Elektronik integrierten Kommunikationsschnittstelle sind diese
Steuersignale in Form von Daten auf eine Recheneinheit (2), bevorzugt eine räumlich entfernte, externe Recheneinheit übertragbar. Somit ist vorteilhaft ein Ablesen des Status des Ladeprozesses durch den Nutzer auch aus der Entfernung gewährleistet.
Des Weiteren dient die bereitgestellte beschriebene Schnittstelle zur Kontroll- /Datenleitung (101) des Ladekabels zum Übermitteln von Steuerbefehlen an die
Ladestation (3) und/oder das Elektrofahrzeug (4). Mittels der in die vom erfindungsgemäßen
Ladekabel (1) umfasste Elektronik integrierte Kommunikationsschnittstelle sind
Steuersignale von zumindest einer Recheneinheit (2), bevorzugt einer räumlich entfernten
Recheneinheit durch das Ladekabel an die Schnittstelle zur Kontroll-/Datenleitung (101) des erfindungsgemäßen Ladekabels (1) übertragbar. Somit ist vorteilhaft ein Steuern und/oder
Beenden des Ladeprozesses durch den Nutzer auch aus der Entfernung gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße intelligente Ladekabel (1) einen Ladekabel-Erkennungs-Kontakt (102), der derart ausgestaltet ist, dass er bevorzugt durch die Elektronik unterbrechbar ist. Sendet die Elektronik ein Signal zum Unterbrechen des Ladekabel-Erkennungs-Kontakts (102), so ist der Ladeprozess dadurch unterbrechbar, da die Ladestation (3) keinen Strom bereitstellt, sollte sie über diesen Anschluss kein gekoppeltes Elektrofahrzeug (4) detektieren. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Signal zum Unterbrechen des Ladekabel-Erkennungs-Kontakts (102) durch die von der Elektronik des erfindungsgemäßen Ladekabels (1) umfasste
Kommunikationsschnittstelle durch den Nutzer aus der Ferne, also einer räumlichen Distanz, übertragbar, sodass der Ladeprozess auch aus der Entfernung unterbrechbar ist, da der
Stromfluss bei detektierter unterbrochener Verbindung des Ladekabel-Erkennungs-
Kontakts (102) seitens der Ladestation (3) unterbunden wird.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße LU500995
Ladekabel (1) einen Mechanismus zum Auswerfen des netzseitigen und/oder fahrzeugseitigen Anschlusses (10), der derart ausgestaltet ist, dass er mittels der
Kommunikationsschnittstelle Über eine Recheneinheit (2), vorzugsweise eine räumlich entfernte, externe Recheneinheit, aus der Ferne steuerbar ist. Bevorzugt umfasst der
Mechanismus eine mechanische Auswerfkomponente, beispielsweise eine Feder oder einen
Schalter. Somit ist das erfindungsgemäße intelligente Ladekabel (1) auf der Seite der
Ladestation (3) und/oder des Elektrofahrzeugs (4) auswerfbar, während es fahrzeugseitig und/oder der Seite der Ladestation arretiert bleibt. Somit kann die Ladestation (1) vorteilhaft aus der Ferne für ein anderes Elektrofahrzeug (4) freigegeben werden, sobald der
Ladeprozess abgeschlossen ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die von der Elektronik des erfindungsgemäfsen Ladekabels (1) umfasste Kommunikationsschnittstelle derart ausgestaltet, dass sie eine Datenübertragung an ein mobiles Endgerät und/oder eine ortsfeste Recheneinheit und/oder an ein cloud-basiertes Rechensystem ermöglicht.
Im Sinne der Erfindung bezeichnet eine Cloud eine entfernte, verteilte Rechnerumgebung und/oder zumindest eine entfernte Recheneinheit, umfassend zumindest ein
Speichermedium, welches ein Computerprogrammprodukt enthält, das Instruktionen zum
Speichern und/oder Auswerten von empfangenen Daten enthält.
Ein mobiles Endgerät bezeichnet im Sinne der Erfindung eine durch einen Nutzer tragbare, bedienbare Recheneinheit umfassend ein Speichermedium, welches ein
Computerprogrammprodukt, auch Softwareprodukt, enthält, das Instruktionen zum
Speichern und/oder Auswerten empfangener Daten enthält.
Eine ortsfeste Recheneinheit bezeichnet im Sinne der Erfindung ein unbewegliches
Rechensystem, insbesondere einen PC, umfassend ein Speichermedium, welches ein
Computerprogrammprodukt, auch Softwareprodukt, enthält, das Instruktionen zum
Speichern und/oder Auswerten empfangener Daten enthält.
Durch eine derart eingerichtete Kommunikationsschnittstelle ist vorteilhaft eine
Datenübertragung und ein Auswerten von Ladeprozessen auch mehrerer
Elektrofahrzeuge (4)(41) durch ein mobiles Endgerät und/oder eine ortsfeste Recheneinheit und/oder ein cloud-basiertes Rechensystem durchführbar.
Besonders bevorzugt erfolgt die Datenkommunikation über die von der Elektronik des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1) umfasste Kommunikationsschnittstelle mittels zumindest einer Form der kontaktlosen Datenübertragung. Die kontaktlose
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Datenübertragung erfolgt beispielsweise über ein aus dem Stand der Technik bekanntes LU500995
Ubertragungsformat oder einen Datenübertragungsstandard wie etwa Bluetooth und/oder
WLAN und/oder Mobilfunk (z.B. LTE oder 5G) und/oder LoRaWAN. Durch das Bereitstellen unterschiedlicher Ubertragungsformate kann eine Kompatibilität mit unterschiedlichen
Rechensystemen und Datenformaten ermöglicht werden. Die kontaktlose Datenübertragung, bzw. das kontaktlose Verbinden einer Recheneinheit (2), vorzugsweise einer räumlich entfernten, externen Recheneinheit, mittels der angeführten Ubertragungsformate ermöglicht das Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses durch den Nutzer aus der Ferne, wie bereits beschrieben, und stellt zudem eine sichere, nicht auslesbare Kopplung zwischen dem erfindungsgemäßen Ladekabel (1) und der Recheneinheit (2) her.
Bevorzugt ist die Datenkommunikationsschnittstelle des erfindungsgemäßen intelligenten
Ladekabels (1) derart eingerichtet, dass sie mittels eines Computerprogrammproduktes, insbesondere einer Applikation (auch: App), durch einen Nutzer und/oder einen Algorithmus und/oder eine künstliche Intelligenz bedienbar ist. Ein Algorithmus bezeichnet im Sinne der
Erfindung eine Instruktion oder eine Abfolge an Instruktionen, welche von einem
Computerprogrammprodukt umfasst sind. Unter einer App ist im Sinne der Erfindung ein
Computerprogrammprodukt zu verstehen, welches zum Zweck der Realisierbarkeit einer
Funktion durch eine Recheneinheit, insbesondere eine mobile Recheneinheit (bspw. ein
Smartphone oder ein Tablet), dient.
Eine solche Funktion umfasst z.B. das Senden eines Befehls zum Regulieren des fließenden
Ladestroms an die von dem erfindungsgemäßen Ladekabel (1) umfasste Elektronik. Ein solcher Befehl kann sowohl das Ansteuern eines von der Elektronik umfassten Shunts, als auch das Unterbrechen des Ladekabel-Kontroll-Kontakts (102) umsetzen.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst eine von einem Computerprogrammprodukt realisierte Funktion das Informieren des Nutzers über tageszeitabhängige Stromtarife. In dieser Ausgestaltung ist die das Computerprogrammprodukt beinhaltende und umsetzende
Recheneinheit (2) derart ausgestaltet, dass sie über eine Kommunikationsschnittstelle
Informationen bezüglich der aktuellen Stromtarife empfängt. Das Computerprogrammprodukt ist derart ausgestaltet, dass es diese Informationen an den Nutzer weiterleitet, sodass dieser _ anhand der verfügbaren Tarife den Ladeprozess eines Elektrofahrzeugs (4) kostengünstig gestalten kann, indem er den Ladeprozess aussetzt oder mit einer höheren oder geringeren
Ladeleistung fortsetzt. Besonders bevorzugt ist das Computerprogrammprodukt derart ausgestaltet, dass es das Eingeben eines maximalen Strompreises durch einen Nutzer ermöglicht und den Ladeprozess durch das Senden von Steuersignalen an die vom
Ladekabel umfasste Elektronik automatisch pausiert, bzw. fortsetzt, wenn der eingestellte
Preis über-, bzw. unterschritten wird. Somit ist ein automatisiertes und/oder manuelles,
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung kostenoptimiertes Laden eines Elektrofahrzeugs (4) durch das erfindungsgemäße intelligente LU500995
Ladekabel (1) realisierbar.
Weiterhin ist somit ist vorteilhaft eine automatisierte und/oder manuelle Steuerung des
Ladeprozesses mittels des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1) realisierbar.
Vorteilhaft kann durch die im erfindungsgemäBen Ladekabel (1) integrierte, wie oben beschrieben eingerichtete Kommunikationsschnittstelle auch ein zeitliches Steuern des
Ladeprozesses durch den Nutzer und/oder einen Algorithmus und/oder eine künstliche
Intelligenz gewährleistet werden. Beispielsweise kann durch die Eingabe eines Zeitfensters seitens des Nutzers der Ladeprozess so gestaltet werden, dass unter optimaler Nutzung der
Ladekapazitaten der Ladestation (3) (z.B. abhängig von der Anzahl an ihr ladender
Elektrofahrzeuge (4)(41)) und/oder unter Einbeziehung der Netzlast der Ladeprozess zu einem ausgewählten Zeitpunkt abgeschlossen ist. In einer anderen Ausführungsform ist auf dem Speichermedium einer Recheneinheit (2), bevorzugt räumlich entfernten, externen
Recheneinheit, ein Einsatzplan eines Dienstfahrzeugs einer Firma hinterlegt, wobei es sich bei dem Dienstfahrzeug um ein Elektrofahrzeug (4) handelt. Mittels eines
Computerprogrammprodukts, welches ebenfalls auf dem Speichermedium der
Recheneinheit (2), bevorzugt räumlich entfernten, externen Recheneinheit, hinterlegt ist, ist der Einsatzplan des Elektrofahrzeugs (4) abrufbar, und der Ladeprozess des
Elektrofahrzeugs über das intelligente Ladekabel (1) an die Zeiten angepasst steuerbar und/oder unterbrechbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Ladekabel (1) mit einer die
Netzlast überwachenden Vorrichtung, bspw. einem Smart Meter koppelbar. Ein Smart Meter ist dem Fachmann als ein Instrument zum Ablesen und Einteilen der Kapazitäten eines elektrischen Versorgungsnetzes bekannt. Es verfügt über eine Datenkommunikationseinheit zum Weitergeben von aktuellen Verbrauchsdaten einer Last an einen Nutzer und/oder eine
Recheneinheit. Das Koppeln des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1) und des
Smart Meters erfolgt bevorzugt über einen Datenaustausch zwischen der
Datenkommunikationsschnittstelle des intelligenten Ladekabels und einer Recheneinheit (2), bevorzugt räumlich entfernten, externen Recheneinheit, die derart eingerichtet ist, dass sie
Daten vom Smart Meter empfängt. Somit ist der Ladeprozess des über das intelligente
Ladekabel (1) mit einer Ladestation (3) verbundenen Elektrofahrzeugs (4) vorteilhaft in
Abhängigkeit von der Netzauslastung des Versorgungsnetzes steuerbar und/oder unterbrechbar.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung ein intelligentes Ladesystem, umfassend ein intelligentes Ladekabel (1) nach
CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung einer der oben genannten Ausgestaltungen, eine Ladestation (3), eine zu ladende LU500995
Vorrichtung (4), vorzugsweise ein Elektrofahrzeug, und zumindest eine mit dem intelligenten
Ladekabel kontaktlos verbundene Recheneinheit (2), bevorzugt räumlich entfernte, externe
Recheneinheit, zum Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses.
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zum Steuern der Ladeleistung zwischen einer zu ladenden Vorrichtung (4), vorzugsweise einem Elektrofahrzeug, und einer
Ladestation (3). Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierbei zunächst das
Bereitstellen eines Elektrofahrzeugs (4). Weiterhin umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Ladestation (3). Ladestation (3) und zu ladenden Vorrichtung (4) sind hierbei derart ausgestaltet, dass es sich um zum Laden der Vorrichtung kompatible Einrichtungen handelt.
Ein weiterer Schritt umfasst das Koppeln der zu ladenden Vorrichtung (4), insbesondere des
Elektrofahrzeugs, mit der Ladestation (3) durch ein oben beschriebenes intelligentes
Ladekabel (1).
In einer Ausgestaltung ermöglicht das gekoppelte erfindungsgemäße Ladekabel (1) das
Überwachen und/oder Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses der zu ladenden
Vorrichtung (4), vorzugsweise des Elektrofahrzeugs, durch den Nutzer über ein vom intelligenten Ladekabel (1) umfasstes Display (13), welches als Bedienungskonsole dient.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Ladeleistung umfasst in einem weiteren
Schritt das Koppeln des intelligenten Ladekabels (3) mit zumindest einer Recheneinheit (2), bevorzugt räumlich entfernten, externen Recheneinheit. Das Koppeln erfolgt bevorzugt über eine kontaktlose Datenübertragung mittels einer vom intelligenten Ladekabel (1) umfassten
Kommunikationsschnittstelle. Bei der Recheneinheit (2) handelt es sich bevorzugt um eine räumlich entfernte Recheneinheit, insbesondere eine verteilte Rechenumgebung oder ein mobiles Endgerät.
In einem weiteren Schritt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der
Ladeleistung das Überwachen und/oder Steuern der Ladeleistung mittels eines durch einen
Nutzer und/oder einen Algorithmus steuerbaren Computerprogrammprodukts, auch
Softwareprodukt, und/oder durch eine Elektronik, die derart eingerichtet ist, dass sie an der
Ladestation (3) und der zu ladenden Vorrichtung (4) durch Überwachen und/oder Einstellen des Ladestroms an zumindest einer Phase die Ladeleistung überwacht und/oder einstellt.
Ein solches Verfahren bietet den Vorteil, dass der Nutzer den Ladeprozess einer zu ladenden Vorrichtung (4) aus der Entfernung und/oder angepasst an aktuelle
Verbrauchsdaten und zeitliche Abläufe einstellen und/oder unterbrechen kann.
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Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung des hierin definierten intelligenten Ladekabels LU500995 zum Koppeln und Laden einer zu ladenden Vorrichtung (4), insbesondere eines
Elektrofahrzeuges, an Ladestationen mit oder ohne Ladeleistungsteuerung. Da das intelligente Ladekabel (1) über die notwendige Elektronik zum Überwachen der Ladeleistung sowie über alle essentiellen Schutzfunktionen, um den Nutzer, die zu ladende
Vorrichtung (4) und den Akkumulator der zu ladenden Vorrichtung während des
Ladeprozesses zu schützen, verfügt, ist die Verwendung des intelligenten Ladekabels auch im Zusammenspiel mit Ladestationen einer älteren Generation möglich, die nicht über eine
Möglichkeit zum Überwachen der aktuellen Netzleistung ausgelegt sind. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Ladekabel (1) beispielsweise zum Laden von
Elektrofahrzeugen (4)(41) aus der Fahrzeugflotte einer Firma eingesetzt werden, um den
Ladeprozess von mehreren Elektrofahrzeugen zeitlich abzustimmen.
Ausführungsbeispiele
Anhand folgender Figuren und Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines netzseitigen Ladekabelanschlusses (10) der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei vorhandene
Ladekabelanschlusskontakte (101-107) gezeigt sind
Fig. 2 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die
Ladekabelanschlüsse (10)(11) in Gänze gezeigt sind
Fig. 3 eine schematische Ansicht der Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Koppeln eines Elektrofahrzeugs (4) mit einer Ladestation (3), wobei der Ladeprozess des Elektrofahrzeugs durch Koppeln des erfindungsgemäßen Ladekabels (1) mit einer entfernten Recheneinheit (2) überwachbar ist, derart ausgestaltet, dass das Koppeln des Ladekabels mit der
Recheneinheit über eine in den netzseitigen Steckkopf des Ladekabels integrierte, von einem Gehäuse (13) umfasste Kommunikationsschnittstelle via
WLAN erfolgt.
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Fig.4 eine schematische Ansicht der Verwendung der erfindungsgemäßen LU500995
Vorrichtung zum Koppeln mehrerer Elektrofahrzeuge (4), (41) wobei der
Ladeprozess der Elektrofahrzeuge durch Koppeln des erfindungsgemäBen
Ladekabels (1) mit einer Recheneinheit (2), insbesondere einer Cloud,
Uberwachbar ist, derart ausgestaltet, dass das Koppeln des Ladekabels mit der
Recheneinheit über eine von einem Gehäuse (13) umfasste
Kommunikationsschnittstelle via LTE erfolgt.
Dabei offenbart Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel einen
Ladekabelanschluss (10)(11) eines erfindungsgemäBen Ladekabels (1) zum Koppeln einer zu ladenden Vorrichtung (4), insbesondere eines Elektrofahrzeugs mit einer Ladestation (3).
Bei dem abgebildeten, netzseitigen Ladekabelanschluss (10) des erfindungsgemäBen
Ladekabels handelt es sich hier um ein dreiphasigen Ladekabelanschluss mit einem Stecker konform nach der Norm EN 62196 Typ 2, umfassend zwei Signalkontakte, wobei die
Signalkontakte derart ausgestaltet sind, dass es sich dabei um einen Ladekabel-
Erkennungs-Kontakt (102) und eine Kontroll-/Datenleitung (101) handelt. Weiterhin umfasst der Ladekabelanschluss fünf Kontakte zur Energieübertragung, wobei die Kontakte derart eingerichtet sind, dass sie einen Neutralleiter (107), einen Schutzleiter (105) und drei
Außenleiter (103)(104)(106), hierin als Phasen bezeichnet, umfassen. Die
Phasen (103)(104)(106), sind derart ausgestaltet, dass sie einen Stromfluss von der
Ladestation (3) zur zu ladenden Vorrichtung (4) ermöglichen. Der Schutzleiter (105) ist derart eingerichtet, dass er die Erdung und den Personenschutz während des Ladens gewährleistet. Der Neutralleiter (107) ist derart ausgelegt, dass er das Ausgleichen von
Phasenverschiebungen der Ströme in den Phasen gewährleistet. Vorzugsweise ist der vorrichtungsseitige Ladekabelanschluss (11) derart ausgestaltet, dass er baugleich zum netzseitigen Ladekabelanschluss (10) ist.
Alternativ kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Ladekabel (1) um ein einphasiges
Ladekabel handeln. Der vorrichtungsseitige Ladekabelanschluss (11) des intelligenten
Ladekabels (1) ist derart ausgestaltet, dass er zwei Signalkontakte, analog zum oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, und drei Kontakte zur Energieübertragung umfasst, wobei die Kontakte derart ausgestaltet sind, dass sie einen Neutralleiter (107), einen Schutzleiter (105) und eine Phase (103) umfassen. Die durch die Kontakte zur
Energieübertragung realisierten Funktionen entsprechen denen aus dem ersten
Ausführungsbeispiel. Vorzugsweise ist der vorrichtungsseitige Ladekabelanschluss (11) des
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Ladekabels (1) so ausgestaltet, dass er zwei Blindkontakte umfasst, um Kompatibilität mit | LU500995 anderen Anschlusssystemen zu gewährleisten.
In Fig. 2 sind der netzseitige (10) und vorrichtungsseitige (11) Ladekabelanschluss offenbart.
Der netzseitige Ladekabelanschluss (10) ist derart ausgestaltet, dass er ein Gehäuse (12) umfasst, wobei das Gehäuse eine Elektronik umfasst, die zum Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses eines durch das erfindungsgemäße Ladekabel (1) mit einer
Ladestation (3) verbundenen zu ladenden Vorrichtung (4) ausgelegt ist. In diesem
Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse (12) ein optisches Wiedergabemittel, auch
Display (13), welches derart ausgestaltet ist, dass Eingaben durch den Nutzer über das
Display durch die Elektronik verarbeitbar und der Ladeprozess dadurch steuerbar und/oder beendbar ist. Des Weiteren sind Informationen über den Ladeprozess auf dem Display (13) ablesbar.
Fig. 3 offenbart in einer Ausgestaltung das Anwenden des erfindungsgemäßen intelligenten
Ladekabels (1) zum Steuern und/oder Beenden des Ladeprozesses einer zu ladenden
Vorrichtung, hier eines Elektrofahrzeugs (4) an einer Ladestation (3). Dabei handelt es sich bei der Ladestation (3), an die das erfindungsgemäße Ladekabel (1) angeschlossen ist, um eine Ladestation, welche keine Ladeleistungsteuerung umfasst. Die Ladeleistung ist nicht über die Ladestation (3) regulierbar und nicht an die Netzlast anpassbar.
In dieser Ausgestaltung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen intelligenten
Ladekabel (1) in diesem Beispiel um ein dreiphasiges Ladekabel. Das Ladekabel verfügt über einen fahrzeugseitigen (11) und netzseitigen (10) Ladekabelanschluss mit einem
Stecker der konform nach der Norm EN 62196 Typ 2 ist, wie in Fig. 1 offenbart.
Des Weiteren verfügt das erfindungsgemäße intelligente Ladekabel (1) über ein
Gehäuse (12), welches dem netzseitigen Ladekabelanschluss (10) unmittelbar nachgeordnet ist. Insbesondere ist das Gehäuse (12) in diesem Ausführungsbeispiel in den Steckkopf des netzseitigen Ladekabelanschlusses (10) integriert.
In dieser Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vom Gehäuse (12) umfasste Elektronik. Die Elektronik ist derart ausgestaltet, dass sie eine
Kommunikationsschnittstelle zum Koppeln des erfindungsgemäßen intelligenten
Ladekabels (1) mit einer Recheneinheit (2) über ein kontaktloses Datenübertragungsformat ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsschnittstelle so ausgestaltet, dass sie eine Datenübertragung über WLAN ermöglicht.
Weiterhin umfasst die Elektronik ein Modul zum Ansteuern der drei Phasen (103)(104)(106) des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1), das derart ausgestaltet ist, dass jede
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Phase einzeln ansteuerbar, und der Stromfluss entlang jeder Phase einzeln unterbrechbar LU500995 ist. Das Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein von der
Kommunikationsschnittstelle empfangenes Signal steuerbar ist.
In dieser Ausgestaltung umfasst das Modul ansteuerbare Widerstände, insbesondere
Shunts, die den drei Phasen (103)(104)(106) parallel geschalten werden. Durch ein
Parallelschalten der Shunts wird der Stromfluss über zumindest eine Phase unterbunden.
Somit ist die Ladeleistung über das Modul steuerbar.
Fig. 3 zeigt darüber hinaus das Koppeln der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer
Recheneinheit (2), insbesondere einer entfernten Recheneinheit. Das Koppeln erfolgt hierbei über die von der Elektronik des erfindungsgemäßen intelligenten Ladekabels (1) umfasste
Kommunikationsschnittstelle und einer in der Recheneinheit (2) integrierten
Kommunikationsschnittstelle. Somit ist der Austausch von Daten zwischen erfindungsgemäßem intelligentem Ladekabel (1) und Recheneinheit (2) durchführbar. Der
Ladeprozess ist so durch einen Nutzer und/oder einem auf einem von der Recheneinheit (2) umfassten Speichermedium hinterlegten Computerprogrammprodukt steuerbar und/oder beendbar.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die vom erfindungsgemäßen intelligenten
Ladekabel (1) umfasste Elektronik derart ausgestaltet ist, dass sie ein Modul umfasst, welches den Widerstand der einzelnen Phasen durch in Serie geschaltete
Widerstandselemente erhöht und/oder verringert. Somit ist die Ladeleistung an jeder einzelnen Phase individuell regulierbar. In dieser Ausgestaltung umfasst die Elektronik ein elektronisches Potentiometer.
Weiterhin wäre es denkbar, dass die Recheneinheit (2) derart ausgestaltet ist, dass sie
Informationen von einer die Netzlast überwachende Vorrichtung erhält. In diesem
Ausfuhrungsbeispiel ist die die Netzlast überwachende Vorrichtung ein Smart Meter. Das erfindungsgemäße intelligente Ladekabel (1) ist derart ausgestaltet, dass es über die von ihm umfasste Kommunikationsschnittstelle durch die gekoppelte Recheneinheit (2) auf der
Basis der vom Smart Meter bereitgestellten Informationen den Ladeprozess des gekoppelten
Elektrofahrzeugs (4) steuert und/oder beendet.
Fig. 4 zeigt als eine weitere Ausgestaltung ein erfindungsgemäßes intelligentes
Ladekabel (1), welches ein Gehäuse (12) umfasst, das dem netzseitigen
Ladekabelanschluss (10) nachgeordnet ist. Hierbei ist das Gehäuse und die von ihm umfasste Elektronik separat von den Steckköpfen der fahrzeugseitigen (11) und netzseitigen (10) Ladekabelanschlüsse in einer In-Kabel-Kontrollbox untergebracht.
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Die In-Kabel-Kontrollbox ist derart ausgestaltet, dass sie mehrere Ladekabelanschlüsse LU500995 bereitstellt.
Des Weiteren umfasst die In-Kabel-Kontrollbox eine Elektronik, die das Ansteuern der angeschlossenen Ladekabel separat ermöglicht. Somit sind die Ladeprozesse mehrerer mit den Ladekabeln verbundener Elektrofahrzeuge (4)(41) über die erfindungsgemäße
Vorrichtung (1) steuerbar.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Elektronik des Weiteren eine
Kommunikationsschnittstelle. Die Kommunikationsschnittstelle ist derart ausgestaltet, dass sie das Verbinden mit einer Recheneinheit (2), insbesondere einer entfernten, verteilten
Rechnerumgebung, auch Cloud, über Mobilfunk (z.B. LTE) ermöglicht. Somit ist der
Ladeprozess über die Cloud mit Hilfe eines Computerprogrammprodukts steuerbar und/oder beendbar.
Weiterhin denkbar ist eine Ausführungsform, in der das erfindungsgemäße intelligente
Ladekabel (1) am netzseitigen Ladekabelanschluss (10) einen Mechanismus umfasst, der derart ausgestaltet ist, dass der netzseitige Ladekabelanschluss (10) des erfindungsgemäßen Ladekabels (1) nach Beenden des Ladeprozesses auswerfbar ist. Nach
Beenden des Ladeprozesses ist die Ladestation (3) dadurch für andere Nutzer vorteilhaft als freigegeben erkennbar und sofort weiter nutzbar.
Fig. 5 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Ladekabel (1) umfassend ein Gehäuse (12), wobei das Gehäuse (12) derart ausgestaltet ist, dass es als In-
Kabel-Kontrollbox realisiert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der netzseitige
Ladekabelanschluss (10) fest mit einer Ladestation (3) verbunden. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Ladestation (3) eine Wallbox. Das vom erfindungsgemäßen
Ladekabel umfasste Gehäuse (12) ist dabei derart ausgestaltet, dass es zumindest einen
Anschluss für ein weiteres Ladekabel, umfassend ein Gehäuse (12), bereitstellt. In diesem
Ausführungsbeispiel sind an dem ersten Gehäuse (12) zwei weitere Ladekabel, umfassend jeweils ein Gehäuse (12), angeschlossen. An eines der Gehäuse (12) ist ebenfalls ein weiteres Ladekabel umfassend ein Gehäuse (12) angeschlossen. Jedes Gehäuse (12) ist derart eingerichtet, dass es ein Kabel mit einem fahrzeugseitigen Ladekabelanschluss (11) umfasst. Somit werden durch den in diesem Ausführungsbeispiel realisierten Aufbau vier
Anschlüsse zum Laden eines Elektrofahrzeugs (4) bereitgestellt.
Zudem ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann zweifelsohne erkennt, dass sich die einzelnen Merkmale, die in den vorstehenden konkreten Ausführungsformen beschrieben sind, auf angemessene Weise miteinander kombinieren lassen, soweit kein Widerspruch
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Bezugszeichenliste LU500995 1 Intelligentes Ladekabel 2 Recheneinheit 3 Ladestation 4 Zu ladende Vorrichtung
Netzseitiger Ladekabelanschluss 11 Vorrichtungsseitiger Ladekabelanschluss 12 Gehäuse 13 Display 41 Weiteres Elektrofahrzeug 101 Kontroll-/Datenleitung 102 Ladekabel-Erkennungs-Kontakt 103 Erste Phase 104 Zweite Phase 105 Schutzleiter 106 Dritte Phase 107 Neutralleiter
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Claims (16)
1. Intelligentes Ladekabel zur Ladeleistungsregelung von Akkumulatoren von zu ladenden Vorrichtungen, insbesondere Elektrofahrzeugen, insbesondere ein intelligentes Elektrofahrzeugladekabel umfassend - einen zumindest einphasigen, netzseitigen Ladekabelanschluss (10), wobei dieser als Kopplungselement des Ladekabels (1) und einer Ladestation (3) eingerichtet ist, - einen zumindest einphasigen, fahrzeugseitigen Ladekabelanschluss (11), wobei dieser als Kopplungselement des Ladekabels (1) und einer zu ladenden Vorrichtung (4) eingerichtet ist, - ein Gehäuse (12), umfassend eine Elektronik, durch welche eine Ladeleistung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik für ein Überwachen und/oder Einstellen des Ladestroms an zumindest einer Phase eingerichtet ist, und/oder die Elektronik eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, die derart eingerichtet ist, dass sie zumindest ein Signalübertragungsmittel umfasst, durch welches eine Übertragung eines Datensignals oder einer Datenfolge an zumindest eine Recheneinheit (2) übertragbar ist, und die Kommunikationsschnittstelle derart ausgestaltet ist, dass durch diese eine Datenkommunikation mit der Recheneinheit (2) ermöglicht ist, wobei die Ladeleistung durch die Datenkommunikation mit der Recheneinheit überwachbar und einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Elektronik einen Elektrizitätszähler umfasst, der derart eingerichtet ist, dass er die Leistung, die von der Ladestation (3) an die zu ladende Vorrichtung (4) abgegeben wird, überwacht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektronik ferner ein Display (13) umfasst, wobei das Display als User-Interface dient. CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ladekabel (1) eine Kontroll- /Datenleitung (101) umfasst und die Elektronik derart eingerichtet ist, dass sie eine Schnittstelle zur Kontroll-/Datenleitung bereitstellt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ladekabel (1) einen Ladekabel-Erkennungs-Kontakt (102) umfasst, der derart eingerichtet ist, dass dieser über die Elektronik unterbrechbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kommunikationsschnittstelle derart eingerichtet ist, dass sie eine Datenübertragung an ein mobiles Endgerät und/oder eine ortsfeste Recheneinheit und/oder ein Cloud-basiertes Speichermedium ermöglicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine kontaktlose Übertragung von Datenkommunikationssignalen ermöglicht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ladekabel (1) dazu eingerichtet ist, über die Datenkommunikationsschnittstelle mit einem Computerprogrammprodukt, insbesondere einer App, durch einen Nutzer und/oder einen Algorithmus bedienbar zu sein.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ladeprozess über das Computerprogrammprodukt durch einen Nutzer und/oder den Algorithmus und/oder eine künstliche Intelligenz zeitlich einstellbar und/oder unterbrechbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ladekabel (1) über die Recheneinheit (2) mit einer die Netzlast überwachenden Vorrichtung koppelbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ladekabel (1) einen Mechanismus zum Auswerfen des netzseitigen Ladekabelanschlusses (10) umfasst. CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
12. Vorrichtung nach einem der Ansprûche 1 bis 11, wobei das vom Ladekabel (1) umfasste Gehäuse (12) einen Ladekabelanschluss für mindestens ein weiteres Ladekabel bereitstellt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprûche 1 bis 12, wobei das vom Ladekabel (1) umfasste Gehäuse (12) derart eingerichtet ist, dass es durch einen Nutzer mit einer Ladevorrichtung und zumindest einem weiteren Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche koppelbar ist, sodass an jedem gekoppelten Gehäuse zumindest eine Lademôglichkeit flr eine zu ladende Vorrichtung (4) bereitgestellt wird.
14. Intelligentes Ladesystem, umfassend ein intelligentes Ladekabel nach einem der vorherigen Ansprüche sowie eine Ladestation und/oder ein Elektrofahrzeug (4).
15. Verfahren zum Steuern der Ladeleistung zwischen einer zu ladenden Vorrichtung (4) und einer Ladestation (3), umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen (S01) einer zu ladenden Vorrichtung (4), b) Bereitstellen (S02) einer Ladestation (3), C) Koppeln (S03) der Ladestation (3) und der zu ladenden Vorrichtung (4) mit einem Ladekabel (1) wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, d) Koppeln (S04) des Ladekabels (1) mit zumindest einer Recheneinheit (2), e) Überwachen (S05) und/oder Steuern (S06) der Ladeleistung mittels eines durch einen Nutzer und/oder einen Algorithmus und/oder einer künstlichen Intelligenz und/oder eines Computerprogrammprodukts und/oder durch eine Elektronik nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Elektronik derart eingerichtet ist, dass sie an der Ladestation (3) und der zu ladenden Vorrichtung (4) durch Überwachen und/oder Einstellen des Ladestroms an zumindest einer Phase die Ladeleistung überwacht und/oder einstellt. CLVR-0005-P-LU 12.12.2021 Luxemburgische Patentanmeldung
16. Verwendung des intelligenten Ladekabels (1) nach einem der vorherigen Ansprüche LU500995 zum Koppeln und Laden einer zu ladenden Vorrichtung (4) an Ladestationen mit oder ohne Ladeleistungssteuerung.
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