AT16630U1 - Ladegerät für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug - Google Patents

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AT16630U1 ATGM50098/2016U AT500982016U AT16630U1 AT 16630 U1 AT16630 U1 AT 16630U1 AT 500982016 U AT500982016 U AT 500982016U AT 16630 U1 AT16630 U1 AT 16630U1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend eine Basisstation (1), umfassend einen AC/DC-Stromwandler zum Umwandeln einer AC-Netzspannung in eine DC-Aufladespannung; ein Aufladungsmast (2), umfassend ein automatisches Verbindungssystem zum Verbinden des Fahrzeugs mit dem Ladegerät; und ein Aufladesteuergerät zum Steuern des Aufladezyklus des Fahrzeugs; der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem Fahrzeug; eines Verbindens des automatischen Verbindungssystems mit dem Fahrzeug; und des AC/DC-Wandlers zur Aufladung des Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Fahrzeugs, umfassend das Detektieren der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem Fahrzeug; das Verbinden des automatischen Verbindungssystems und des AC/DC-Wandlers mit dem Fahrzeug zum Aufladen des Fahrzeugs und das Steuern des Aufladezyklus des Fahrzeugs.

Description

Beschreibung [0001] Energie für elektrisch angetriebene Fahrzeuge wird gewöhnlich in elektrischen Energiespeichern, wie z. B. Batterien oder dergleichen, gespeichert. Diese Batterien müssen regelmäßig aufgeladen werden, damit der volle Betrieb des elektrischen Fahrzeugs gewährleistet wird. Privat verwendete Fahrzeuge, wie z. B. Autos, werden gewöhnlich derart betrieben, dass sie eine Fahrstrecke abfahren, und ihre Verwendbarkeit durch Aufladen wiederhergestellt wird, wobei hierzu genügend Zeit einzuplanen ist.
[0002] Dagegen haben Fahrzeuge im öffentlichen Verkehr eine viel längere Betriebszeit. Gewöhnlich bietet die in diesen Fahrzeugen gespeicherte elektrische Energie nicht ausreichend Kapazität, um öffentliche Verkehrsfahrzeuge, wie z. B. elektrisch angetriebene Busse, für die gesamte Betriebszeit zu betreiben. Elektrisch angetriebene Busse werden auch als elektrische Busse oder eBusse bezeichnet. Anhaltevorgänge zum Aufladen sind jedoch nicht akzeptabel, da das öffentliche Verkehrsfahrzeug mit Menschen gefüllt ist, die nach einem eBus-Zeitplan befördert werden müssen.
[0003] Um den Speicher für elektrische Energie eines derartigen Fahrzeugs möglich aufgeladen zu halten, können die kurzen eBus-Anhaltevorgänge zum Einsteigenlassen oder Absetzen von Passagieren zur Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle verwendet werden, um den elektrischen Energiespeicher zumindest teilweise neu aufzuladen.
[0004] Für eBusse basieren heutzutage gefundene Lösungen auf Aufladesteckverbindern, die auch für elektrische Autos verwendet werden können. Mittels dieser Lösung wäre es unpraktisch, wenn der Fahrer des Fahrzeugs jedes Mal, wenn der eBus anhält, eine Stromverbindung von Hand herstellen müsste.
[0005] Somit besteht ein Bedarf an einem Verbindungssystem zum Verbinden eines eBusses mit einer Aufladestation, bei dem kein aktiver Eingriff eines Fahrers benötigt wird. Ferner sind die Anforderungen eines Anhaltevorgangs an einer genauen Anhalteposition des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorzugsweise gering, um die Aufmerksamkeit des Fahrers auf Verkehrsereignisse und auf das Einsteigenlassen und das Absetzen von Passagieren gerichtet zu halten.
[0006] Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladestation mit einem Verbindungssystem zum Herstellen einer elektrischen Verbindung bereitzustellen, die zumindest eine nützliche Alternative zum Stand der Technik bildet. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens eine alternative Art der Verbindung und des Verbindungsabbruchs bereitzustellen, die ein Aufladen an einer Haltestelle eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs an einer Ladestation ermöglicht.
[0007] Elektrische Ladegeräte für Autos sind ein einziger monolithischer Block, die einigen Platz im Landschaftsbild einnehmen. Es wird erwartet, dass eBus-Ladegeräte eine höhere Aufladerate aufweisen werden, und somit werden sie größer als elektrische Ladegeräte für Autos sein. eBus-Aufladegeräte werden in städtischer Umgebung angeordnet, wo strenge Vorschriften in Bezug auf Sicherheit, Zugänglichkeit und Sichtbarkeit von Objekten, die in den öffentlichen Raum angeordnet werden, gelten.
[0008] Die Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezug auf Figur 1 erklärt.
[0009] - Figur 1 zeigt einen schematischen Überblick über ein Ladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
[0010] Um die oben erwähnten Anforderungen zu erfüllen, ist das eBus- Ladegerät in zwei Hauptteile aufgeteilt, wie in Figur 1 gezeigt: die Basisstation 1, die die Leistungselektronik umfasst, und den Aufladungsmast 2 mit dem automatischen Verbindungssystem. Eine derartige Ladestation kann auch für jedes andere elektrisch angetriebene Fahrzeug verwendet werden.
[0011] Die Basisstation 1 befindet sich von dem Aufladungsmast 2 entfernt und ist an einem weniger sichtbaren Platz angeordnet. Sie umfasst mindestens einen AC/DC-Stromwandler 3, /4
AT 16 630 U1 2020-03-15 österreichisches patentamt der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Die Basisstation wird von einer Kühleinrichtung 4, wie beispielsweise einem Lüfter, gekühlt. Sie umfasst ferner ein GPRS-Modul 5 mit einer Antenne 5‘, die zum Verbinden mit dem Back-Office-Server des Betreibers verwendet wird. Anstelle des GPRS-Moduls kann auch ein EDGE-, UMTS- oder HSDPA-Modul oder jedes andere Kommunikationsmodul für eine drahtlose Übertragung verwendet werden, mittels welcher mit dem Back-Office-Server des Betreibers kommuniziert werden kann. Ebenso kann ein Kommunikationsmodul zur Übertragung über eine Leitung verwendet werden, wie zum Beispiel eine Glasfaserleitung oder herkömmliche Telefonleitung.
[0012] Der Aufladungsmast 2 ist an einer eBus-Haltestelle angeordnet. Er umfasst das Aufladesteuergerät 6, das den kompletten Aufladezyklus des eBusses steuert, vom Detektieren der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem eBus, Ausrichten des automatischen Verbindungssystem mit dem eBus und Verbinden des automatischen Verbindungssystems mit dem eBus, bis hin zum Steuern des AC/DC-Wandlers zum Aufladen des eBusses. Es ist auch möglich, dass sich das Aufladesteuergerät zumindest teilweise oder auch ganz in der Basisstation befindet.
[0013] Das komplette automatische Verbindungssystem besteht aus einem Motor 8 und einem Steuergerät 8‘ und einer Antenne 7‘ und einem Sendeempfänger 7 für drahtlose Kommunikation wie beispielsweise einer Wi-Fi-Antenne und Sendeempfänger. Ferner umfasst es eine Kontaktfläche 10, die von dem Roboterarm 9 auf die Kontaktfläche 11 auf dem eBus gedrückt wird, wenn zwischen dem Sendeempfänger 7 des Aufladegeräts und dem mit einer Antenne 27‘ verbundenen Sendeempfänger 27 für drahtlose Kommunikation des eBus eine Kommunikation stattfindet.
[0014] Ferner ist in Figur 2 eine ausführliche Zeichnung der Kontaktfläche gezeigt. Die Kontaktfläche weist mindestens vier Verbindungspunkte auf, die wie folgt sind: DC+, DC-, Schutzleiter PE und Vorsteuerung CP. Der Bereich zwischen den Kontaktpunkten ist mit einem Isoliermaterial isoliert.
[0015] Der Aufladungsmast und die Basisstation sind durch ein Kabel verbunden, das ein DC13 und Kommunikationskabel 12 umfasst.

Claims (11)

  1. Ansprüche
    1. Ladegerät für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend:
    - eine Basisstation (1), umfassend einen AC/DC-Stromwandler zum Umwandeln einer AC-Netzspannung in eine DC-Aufladespannung;
    - ein Aufladungsmast (2), umfassend ein automatisches Verbindungssystem zum Verbinden des Fahrzeugs mit dem Ladegerät; und
    - ein Aufladesteuergerät zum Steuern o des Aufladezyklus des Fahrzeugs;
    o der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem Fahrzeug; o eines Verbindens des automatischen Verbindungssystems mit dem Fahrzeug; und o des AC/DC-Wandlers zur Aufladung des Fahrzeugs.
  2. 2. Ladegerät nach Anspruch 1, wobei das automatische Verbindungssystem Folgendes umfasst
    - einen Motor (8) und ein Steuergerät (8);
    - eine Antenne (7‘) und einen Sendeempfänger (7) zur drahtlosen Kommunikation mit dem Fahrzeug;
    - eine Kontaktfläche (10), die von einem Roboterarm (9) gegen eine Kontaktfläche (11) des Fahrzeugs bewegbar ist, wenn zwischen dem Sendeempfänger (7) des Aufladegeräts und dem Sendeempfänger des Fahrzeuges eine Kommunikation vorliegt.
  3. 3. Ladegerät nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche mindestens vier Verbindungspunkte aufweist, die wie folgt sind: DC+, DC-, Schutzleiter (PE) und Vorsteuerung (CP), und wobei ein Bereich zwischen den Kontaktpunkten mit einem Isoliermaterial isoliert ist.
  4. 4. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisstation eine Kühleinrichtung (4) umfasst.
  5. 5. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufladungsmast (2) an einer Fahrzeug-Haltestelle angeordnet ist und die Basisstation entfernt von der FahrzeugHaltestelle angeordnet ist.
  6. 6. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät in dem Aufladungsmast oder in der Basisstation angeordnet ist.
  7. 7. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufladungsmast und die Basisstation durch ein Kabel verbunden sind, das ein DC- (13) und Kommunikationskabel (12) umfasst.
  8. 8. Ladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basisstation (1) ein Kommunikationsmodul (5) zur Verbindung mit einem Betreiber-Server umfasst.
  9. 9. Verfahren zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, umfassend:
    a. Detektieren der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem Fahrzeug;
    b. Verbinden des automatischen Verbindungssystems und des AC/DC-Wandlers mit dem Fahrzeug zum Aufladen des Fahrzeugs;
    c. Steuern des Aufladezyklus des Fahrzeugs.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Detektieren der Ausrichtung zwischen dem automatischen Verbindungssystem und dem Fahrzeug ein Kommunizieren mit dem Fahrzeug mittels einer kabellosen Kommunikationsverbindung umfasst.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verbinden des automatischen Verbindungssystems mit dem Fahrzeug ein Bewegen einer Kontaktfläche (10) durch einen Roboterarm (9) gegen eine Kontaktfläche (11) des Fahrzeugs umfasst.
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