AT508839A2

AT508839A2 - Vorrichtung zur verbesserung der elektrischen sicherheit und zum schutz von mechanischen beschädigungen für elektroladestellen

Info

Publication number: AT508839A2
Application number: AT0047410A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Ing Mag Vogel; Dominik Vogel; Jakob Vogel; Gabriel Vogel
Original assignee: Friedrich Ing Mag Vogel; Dominik Vogel; Jakob Vogel; Gabriel Vogel
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-04-15
Also published as: AT508839A3; AT508839B1; AT508489A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung mechanischer Beschädigungen und Sicherheitsabschaltung bei dennoch erfolgter mechanischer Beschädigung einer elektrischen Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug.

Studien zeigen, dass die Anzahl der elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuge in den kommenden Jahren aus Umweltschutz- und Effizienzgründen stark steigen wird. Bereits 2015 soll, laut einer Studie des „Center of Automotive Research“ in Gelsenkirchen, der Anteil von Elektroautos 10% übersteigen. Damit verbunden ist die Notwendigkeit zur Errichtung eines dichten Netzes an Elektroladestellen zur Ladung der Elektrofahrzeuge. Die diese Elektroladestellen zu einem Großteil sehr nahe an öffentlichen Verkehrsflächen aufgestellt werden müssen ist das Risiko einer Beschädigung der Ladestellen durch Fahrzeuge hoch. Fahrzeuge können die Ladestellen sowohl beim Einparken, aber auch durch Unfälle im Fließverkehr beschädigen oder zerstören. Da die Anzahl der benötigten Ladestellen das 1 bis 2,5-fache der Anzahl der Elektrofahrzeuge betragen wird ist der zu erwartende Aufwand für die Reparatur beschädigter oder zerstörter Ladestellen beträchtlich.

Ein weiteres Problem stellt die Sicherheit defekter oder zerstörter Ladestellen dar. An Ladestellen die beschädigt oder umgefahren und damit zerstört werden können freiliegende, Strom führende Teile ein Sicherheitsrisiko für Passanten darstellen.

Zerstörte Ladestellen sind für Fahrzeugbenutzer zur Ladung nicht verfügbar. Fehlende oder späte Information über die Reparaturbedürftigkeit an einen Wartungsdienst und an potentiellen Benutzer, dass die jeweilige Ladestelle nicht zur Ladung zur Verfügung steht führt zu negativen Auswirkungen auf die Verfügbarkeit eines Ladestellennetzwerkes und kann Nachteile für die Nutzungsmöglichkeit von Elektrofahrzeugen bedeuten wenn diese nicht wie geplant an einer Ladestelle Energie erhalten. Zeit- und Mobilitätsverlust können die Folge sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dargestellten Nachteile und Mängel bekannter Systeme zu vermeiden oder zu verringern.

Vorrichtungen zur Verringerung mechanischer Schäden, Erkennen von neuralgischen Standorten mit hohem Schädigungspotential sowie zur Reduktion von Folgeschäden für Mensch, Tier und Material bei trotzdem aufgetretenen Schäden an Elektroladestellen sollen eingesetzt werden. Weiters soll die Information an einen Wartungsdienst über bereits eingetretene Beschädigungen verbessert werden. Λ • · «· ···· · ·· · • * · · ···· ··· ···· *Λ · % · · • · · · · τ ν ·1 7 · · • · · · · · ··· ·· ···

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den kennzeichnenden Teilen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Zur Vermeidung von Schäden an Elektroladestellen durch Kollisionen mit Fahrzeugen mit geringer Geschwindigkeit und Krafteinwirkung erfolgt erfindungsgemäß durch eine Sicherheitsvorrichtung für eine Stromquelle, insbesondere einer säulenförmigen Elektroladestelle (9) für Elektrofahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule in vertikaler Richtung kippbar, vorzugsweise durch kardanische Lagerung mittels zweier Bolzen, mit dem Boden verbunden ist und bis zu einem Kippwinkel zwischen 3° und 12°, vorzugsweise 4° elastisch ausweicht. Dadurch wird bei einem Zusammenstoß mit einem Fahrzeug mit geringerer Geschwindigkeit, wie es typischerweise bei Einparkvorgängen geschieht, die Elektroladestelle nicht bleibend zerstört oder verformt sondern richtet sich nach Beendigung der Krafteinwirkung wieder in die ursprüngliche Position auf.

Um neuralgische Stellen, an denen diese Kollisionen häufig erfolgen zu erkennen und daraus resultierend Maßnahmen zur Vermeidung setzen zu können, wird die Elektroladestelle erfindungsgemäß zusätzlich mit einem Beschleunigungssensor ausgestattet. Damit kann sowohl die Häufigkeit als auch die Stärke von Kollisionen aufgezeichnet werden. Diese Informationen werden in einem lokalen Speicher aufgezeichnet und können zur Auswertung für einen Wartungsdienst entweder direkt an der Ladestelle oder über eine Fernverbindung zur Verfügung gestellt.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbesserung der Sicherheit dient zur Unterbrechung der Stromzufuhr im Falle einer schwereren mechanischen Beschädigung der Ladestation, insbesondere durch Fahrzeuge. Dabei ist erfindungsgemäß ein Schalter, vorzugsweise in Form einer Kontaktschleife an einer Sollbruchstelle, im Sockel einer Elektroladestation integriert. Wird nun die Elektroladestelle zum Beispiel durch das Rammen mit einem Kraftfahrzeug so stark beschädigt, dass ein Bruch der Sollbruchstelle erfolgt, wird dabei auch die Kontaktschleife oder ein sonstiger Schalter in einem Niedervoltstromkreis unterbrochen. Erfmdungsgemäß wird diese Unterbrechung an einen, in der Elektroladestelle integrierten Zentralprozessor gemeldet, welcher die Hochspannungsstromzufuhr zur Steckbuchse mittels eines vorzugsweise elektronischen Schalters unterbricht und automatisiert über eine Funkdatenübertragung eine Fehlermeldung an eine Servicezentrale übermittelt. Sämtliche Elektronischen Bauteile mit Ausnahme des Näherungssensors und des Lesegerätes Λ • · · · «··· · ·· · • # · · ···· ·*· ··*· · · « · · ::..· .:. für den Steckerchip sind dabei zur Vermeidung von Beschädigungen erfindungsgemäß in einer wasserdichten und robusten Kapsel unter dem Straßenniveau angebracht.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Fig. 1 und 2 eine Sicherung gegen Stromschlag bei Beschädigung einer Ladestation zeigen.

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung zur elastischen, kippbaren Ausführung einer Ladestation und einem Beschleunigungssensor. Fig.4 zeigt die Anordnung der elektronischen Bauteile in einer wasserdichten Kapsel unter dem Straßenniveau.

Fig.l zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur automatischen Abschaltung einer Ladestation 2 bei Beschädigung. Dabei ist erfindungsgemäß ein Schalter 3, vorzugsweise in Form einer Kontaktschleife 4 in einem Niedervoltstromkreis an einer Sollbruchstelle 8 im Sockel 5 einer Elektroladestation 2 integriert.

Fig. 2 zeigt die Elektroladestelle 2 nach Beschädigung, zum Beispiel durch das Rammen mit einem Kraftfahrzeug 9. Wird diese Elektroladestelle 2 so stark beschädigt, dass ein Bruch der Elektroladestelle 2 an der Sollbruchstelle 8 erfolgt wird dabei auch die Kontaktschleife 4 oder ein sonstiger Schalter unterbrochen. Erfindungsgemäß wird diese Unterbrechung an einen in der Elektroladestelle integrierten Zentralprozessor (Steuereinheit) 7 gemeldet, welcher die Hochspannungsstromzufuhr zur Steckdose 1 mittels eines Mittel- oder Hochspannungsschalters 6 unterbricht und eine Meldung an eine Servicezentrale über eine mit dem Zentralprozessor verbundene Kommunikationseinrichtung 10 übermittelt.

Figur 4 zeigt die elastische Ausführung einer Elektroladestelle 2 welche auf einem Sockel 25 und einem vorzugsweise konischen Schaft 23 aufgesetzt wird. Dabei wird die Ladesäule 2 vorzugsweise durch eine kardanisch am Sockel 26 befestigte Stange 18 befestigt. Das andere Ende der Stange wird durch eine Schraubverbindung 15 mit einer in Säule 2 Vorzugsweise in Form eines Steges oder einer Platte fest verankerten Halterung 17 verbunden. Dadurch wird Ladesäule 2 mit dem Sockel 26 verbunden. Um die Halterung elastisch auszuführen werden zwischen der Schraubverbindung 15 und der Halterung 16 Blattfedern eingefügt welche je nach Bedarf vorgespannt werden können. Drückt eine Kraft 27 welche z. B. durch ein Fahrzeug ausgeübt wird gegen die Ladesäule 1 werden die Blattfedern 16 zusammengedrückt und die Säule kann durch Neigung elastisch ausweichen. Wird die Einwirkung der Kraft 27 beendet, wird die Säule selbsttätig durch die Federkraft der Blattfeder 16 und durch die Führung des Konus 23 wieder in die aufrechte Position zurückgestellt. Fig.3 zeigt auch eine Λ • · ·· ···· · ·· · • · · · ···· · · · ···· * ·1· · : :: :. 4 voji 4 : : • * ·· ·· ··· ·· ··· alternative Gestaltung der Abschaltvorrichtung aus Fig. 1 Kann die Feder 16 die Kraft 27 wegen zu hoher Krafteinwirkung nicht aufiiehmen bricht in der hier dargestellten Ausführung der Bolzen 21 als Sollbruchstelle und die Ladesäule 1 fallt um. Dabei wird eine im Bolzen 21 angebrachte vorzugsweise elektrische Verbindung unterbrochen und über eine Verbindung 22 ein Prozessor 7 informiert. Der Prozessor 7 deaktiviert daraufhin vorzugsweise die Steckdose 2 bzw. alle weiteren Spannung führenden Leitungen der Ladesäule. Zu Messung der Anzahl und Kraft der Stöße überträgt ein Bewegungssensor 14 Daten an den Prozessor 7 wodurch Informationen über die Qualität des Standortes in Hinblick auf Beschädigungsgefahr gewonnen werden kann.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der Schalt- und Sicherheitselemente einer elektrischen Ladesäule in einer unter Straßenniveau 11 angebrachten, vorzugsweise wasserdicht gekapselten Hülle 12 zum Schutz gegen mechanische Beschädigung.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausführung einer elektronischen Schaltung für eine Elektroladestelle. Ί

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Patentansprüche 1. Sicherheitsvorrichtung für eine Stromquelle, insbesondere einer säulenförmigen Elektroladestelle (2) für Elektrofahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule in vertikaler Richtung kippbar, vorzugsweise durch kardanische Lagerung mittels zweier Bolzen, mit dem Boden verbunden ist und bis zu einem Kippwinkel zwischen 3° und 12°, vorzugsweise 4° elastisch ausweicht. (Fig.3) 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung des maximalen Kippwinkels eine Sollbruchstelle der Lagerung bricht (19) und ein in einem Niedervoltkreislauf integrierter Schalter (3), vorzugsweise in Form einer Schleife (4,20), ein elektronisches Signal an eine Zentraleinheit (7) sendet, welche über einen mechanischen oder elektronischen Schalter (6) die Stromzufuhr zum Stecker (1) unterbricht. (Fig 1, 2 und 3) 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität der Ladestelle (2) vorzugsweise durch Federblätter (16), welche an einer Haltestange vorzugsweise zwischen Schraubenmuttern (15) und einer festen Verbindung zur Ladestelle (17) angebracht sind ermöglicht wird, wobei die Elastizität und damit auch der maximale Kippwinkel durch den Grad der Vorspannung verändert werden kann. (Fig.3) 4. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche elektronischen Bauteile einer Elektroladestelle (2) in einer wasserdichten und robusten Kapsel (12) unter dem Straßenniveau (11) angebracht sind. (Fig.4) 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor (14) die auf die Ladesäule einwirkenden Kräfte und deren Häufigkeit misst. (Fig.3)