AT521748B1

AT521748B1 - Ladestation zum elektrischen Laden von Fahrzeugen

Info

Publication number: AT521748B1
Application number: ATA50821/2018A
Authority: AT
Inventors: Vogel Ing Mag Friedrich
Original assignee: Enio Gmbh
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2022-06-15
Also published as: AT521748A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum elektrischen Laden von Fahrzeugen, mit zumindest einer Ladesäule (1), wobei die Ladesäule (1) zumindest eine Öffnung (12) zum Herausziehen eines in einem Innenraum (4) der Ladesäule (1) gelagerten Ladekabels (6) aufweist, wobei das Ladekabel (6) im Innenraum (4) über ein Zugsystem (7) mit einer ersten örtlich fixierten Stehrolle (8a) und einer ersten örtlich beweglichen Laufrolle (9a) gelagert ist. Aufgabe der Erfindung ist damit, eine Ladestation bereitzustellen, die eine vereinfachte Bauweise aufweist. Dies wird dadurch gelöst, dass das Ladekabel (6) ein Flachkabel ist und das Zugsystem (7) zumindest eine zweite örtlich fixierte Stehrolle (8b) und zumindest zweite örtlich bewegliche Laufrolle (9b) aufweist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum elektrischen Laden von Fahrzeugen, mit zumindest einer Ladesäule, wobei die Ladesäule zumindest eine Offnung zum Herausziehen eines in einem Innenraum der Säule gelagerten Ladekabels aufweist, wobei das Ladekabel im Innenraum über ein Zugsystem mit einer ersten örtlich fixierten Stehrolle und einer ersten örtlich beweglichen Laufrolle gelagert ist und der Seilzug zumindest eine zweite örtlich fixierte Stehrolle und zumindest zweite örtlich bewegliche Laufrolle aufweist und das Ladekabel ein Flachkabel ist.

[0002] Solche Ladestationen werden hauptsächlich von Elektroautos oder Hybridfahrzeugen verwendet, um deren Batterien während des Abstellens oder Parkens zu laden. Dabei ist das Ladekabel dazu bestimmt, mit dem Auto eine Verbindung aufzubauen und ihm Strom bereitzustellen. Dem entsprechend weist das Ladekabel in der Regel eine standardisierte Schnittstelle wie eine Steckverbindung auf. Das Ladekabel soll, wenn es nicht gebraucht wird, zumindest teilweise im Innenraum der Ladesäule gelagert werden, und nach Bedarf zur Verwendung von einem Benutzer herausgezogen werden.

[0003] Als Ladekabel werden üblicherweise allgemein übliche stromführende Kabel mit rundem Querschnitt verwendet.

[0004] In der US 2017/0129355 A1 ist eine Ladestation beschrieben, welche ein flaschenzugartiges Zugsystem aufweist, bei dem ein Ladekabel über eine bewegliche Laufrolle und eine fixierte Stehrolle geführt wird. Dies ermöglicht eine einfache und geordnete Lagerung des Ladekabels im Inneren der Ladestation. Erst bei Bedarf kann das Ladekabel aus der Ladestation herausgezogen werden, wodurch sich die Laufrolle der Stehrolle nähert. Nachteilig ist jedoch, dass eine derartige Lagerform eine besonders hohe Ladesäule bedingt, damit das Ladekabel ausreichende Länge erreichen kann. Darum werden diese Ladesäulen häufig zumindest teilweise im Untergrund angeordnet, was die Baukosten erhöht und die Vorrichtung verkompliziert. Dazu kann es zu einer Verdrehung des Kabels kommen, was zu einer Verklemmung mit der Rollenhalterung oder dem Abspringen von der Rolle führen kann. Darum müssen solche Ladesäulen auch einfach wartbar sein, um verhedderte oder fehlgeführte Ladekabel wieder zu ordnen. Dies ist insbesondere bei Ladesäulen, die sich teilweise im Untergrund befinden besonders aufwendig und nur durch eine komplexe Bauweise möglich.

[0005] Die US 2005/0221963 A1 zeigt eine Ausführung wie oben beschrieben. Das Kabel tritt aus der Ladestation auf Höhe einer Öffnung aus. Wenn ein Fahrzeug nun besonders groß oder besonders klein ist, oder die Position zur Ladestation nicht optimal ist, so ist das Bewegen des Kabels zum Stecker des Fahrzeugs schwierig, da das Kabel durch Bewegungen normal zu seiner Längsrichtung von den Rollen abgleiten kann oder sich verklemmen kann. Ähnliche System sind ebenso aus der EP 2 687 470 A1, JP 2015081162 A, WO 2009/091745 A2 und der WO 2013/051335 A1 werden ähnliche Ausführungen offenbart.

[0006] Die GB 00660871 A offenbart eine Ladestation mit einem Kopfteil, das parallel zum Erdboden verschwenkbar ist. Dies verbessert die Beweglichkeit und ermöglicht ein Herausziehen und Anstecken des Ladekabels, auch wenn das Fahrzeug leicht versetzt zur Ladestation steht. Jedoch kann es zu einer Belastung des Kopfteils kommen, wenn der Stecker des Fahrzeugs besonders hoch oder besonders niedrig angeordnet ist. Dies kann zu einer kurzen Lebensdauer des Kopfteils führen.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist damit, eine Ladestation bereitzustellen, die eine vereinfachte Bauweise aufweist und besonders langlebig ist.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ladesäule einen um zumindest eine Achse beweglichen Kopfteil aufweist, und die Öffnung an dem Kopfteil angeordnet ist und dass der Kopfteil um eine Hauptachse der Ladesäule und um eine Querachse, die quer zur Hauptachse steht, drehbar ist.

[0009] Durch eine zweite Stehrolle und eine zweite Laufrolle kann die für den Kunden ab der Ladesäule bereitstellbare maximale Länge des Ladekabels auch bei kurz ausgeführten

Zugsystem ausreichend sein. Da das Ladekabel über mehrere Rollen geführt wird, steigt auch das Risiko des Verhedderns oder Abspringen des Ladekabels. Dies wird aber dadurch kompensiert, dass das Ladekabel als Flachkabel ausgeführt ist und somit das Verdrehen des Ladekabels entlang seiner Hauptachse verhindert oder vermindert wird. Durch diese Kombination kann also überraschenderweise eine Verkürzung der notwendigen Säulenlänge ohne Verkürzung der Wartungsintervalle erreicht werden.

[0010] Unter Zugsystem wird dabei eine Ordnungsvorrichtung für das Ladekabel verstanden, welches Rollen aufweist, über die das Ladekabel geführt wird und damit ein wiederholtes Abrollen und Aufrollen des Ladekabels ermöglicht.

[0011] Dabei wird mit örtlich fixiert verstanden, dass eine Rolle zwar noch um ihre Drehachse drehbar ist, ihre Position im Zugsystem im Wesentlichen aber fixiert ist. Mit örtlich beweglich wird verstanden, dass sich eine Rolle um ihre Drehachse drehen und auch ihre Position im Zugsystem ändern kann.

[0012] Unter Flachkabel wird dabei ein Kabel verstanden, das im Querschnitt eine größere Breite als Höhe aufweist. Dabei kann die Breite ein Vielfaches der Höhe betragen.

[0013] Vorteilhaft ist, wenn die erste Stehrolle, die zweite Stehrolle, die erste Laufrolle und die zweite Laufrolle in einer Ebene liegen. Dadurch wird verhindert, dass das Ladekabel quer zu seiner Längserstreckung belastet wird. Dies senkt das Risiko von Fehlführungen des Ladekabels weiter.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Stehrolle und die zweite Laufrolle kleiner sind als die erste Stehrolle und die erste Laufrolle, und dass das Ladekabel durch die Offnung über die erste Stehrolle, dann über die erste Laufrolle, dann über die zweite Stehrolle und dann über die zweite Laufrolle geführt ist. Damit können einfach alle Rollen in einer Ebene liegen.

[0015] In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eine erste Stehrolle und zumindest eine zweite Stehrolle sowie zumindest eine erste Laufrolle und zumindest eine zweite Laufrolle vorgesehen sind, und dass die erste Stehrolle und die zweite Stehrolle auf einer gemeinsamen ersten Achse und die erste Laufrolle und die zweite Laufrolle auf einer gemeinsamen zweiten Achse angeordnet sind.

[0016] Vorteilhaft ist, wenn das Ladekabel zumindest drei Leitungen aufweist und dass die Leitungen im Ladekabel entlang einer Breitenachse angeordnet sind. Die Breitenachse liegt dabei im Querschnitt normal zur Höhe und Länge des Ladekabels. Es können auch mehre Leitungen vorgesehen sein, welche unter anderem auch Datenleitungen oder Steuerleitungen sein können.

[0017] Um das automatische Aufrollen nach Verwendung des Ladekabels und damit die Rückführung in die Ladesäule zu ermöglichen, kann zumindest eine Laufrolle mit einem Gegengewicht verbunden sein. Es kann auch zumindest eine Laufrolle mit einer Feder oder einem anderen elastischen Glied in Bezug zum restlichen Zugsystem gespannt sein.

[0018] Wenn die Ladesäule einen um zumindest eine Achse beweglichen Kopfteil aufweist, und die Offnung an dem Kopfteil angeordnet ist, so kann sich die Öffnung abhängig davon verschieben, wohin der Benutzer das Ladekabel zieht. Ist ein Fahrzeug so vor der Ladesäule abgestellt, dass das Ladekabel schräg zur Ladesäule ausgezogen werden muss, So wird dies durch einen beweglichen Kopfteil erleichtert. Dadurch werden auch die Querbelastungen des Ladekabels verringert.

[0019] Weiters ist der Kopfteil um eine Hauptachse der Ladesäule und um eine Querachse, die quer zur Hauptachse steht, drehbar. Die Drehbarkeit um die Hauptachse ermöglicht einen besseren Zugang, wenn die Koppelungsverbindung des Fahrzeugs nicht direkt vor der Ladesäule angeordnet wird. Die Drehbarkeit um die Querachse ermöglicht eine bessere Anpassung abhängig von der Höhe der Öffnung in Bezug zur Höhe der Koppelungsverbindung.

[0020] Besonders vorteilhaft ist, wenn das Seilzugsystem zusammen mit dem Kopfteil um eine Hauptachse der Ladesäule drehbar ist. Dadurch kann das Ladekabel weiter entlastet werden und

ein Verkanten des Ladekabels bei Verdrehung des Kopfteils verhindert werden.

[0021] Um die Sicherheit zu erhöhen kann die Ladestation eine Zentraleinheit aufweisen, welche außerhalb der Ladesäule angeordnet ist. Diese Zentraleinheit kann die Leistungselektronik wie die Schalter zur Versorgung des Ladekabels umfassen. Damit kann die Zentraleinheit an einem sicheren Ort, beispielweise an einem gesicherten Grundstück angeordnet werden, während die Ladesäule welche vorzugsweise nur einfache, keine großen Ströme schaltende elektronische Geräte enthält, im Bereich des Fahrzeugabstellplatzes, beispielsweise auf der Straße stehen.

[0022] Besonders vorteilhaft ist auch, wenn die Ladesäule eine Lagerung mit einer Sollbruchstelle aufweist. Dadurch kann die Ladesäule möglichst beschädigungsarm und kontrolliert bei einer zu starken Belastung, beispielsweise beim Gegenfahren mit einem Fahrzeug, abknicken, möglichst ohne dass gefährliche Teile wie stromführende Komponenten freigelegt werden.

[0023] In diesem Sinne kann es sinnvoll sein, dass bei Überschreitung einer vordefinierten Krafteinwirkung auf die Ladesäule die Sollbruchsteile der Lagerung der Ladesäule bricht und ein in einem Niedervoltkreislauf integrierter Schalter, vorzugsweise in Form einer Schleife, ein elektronisches Signal an eine Zentraleinheit sendet, welche über einen mechanischen oder elektronischen Schalter die Stromzufuhr zum Ladekabel unterbricht. Dadurch kann die Ladesäule abgeschaltet und so eine mögliche Gefährdung von Personen in der Nähe minimiert werden.

[0024] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen:

[0025] Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladestation in einer schematischen Seitenansicht;

[0026] Figur 2 die Ausführungsform in einem schematischen Schnitt;

[0027] Figur 3 die Ladesäule in einem Schnitt quer zur Fig. 2;

[0028] Figur 4 eine Detailansicht des Kopfteils 10;

[0029] Figur 5 eine weitere Ausführungsform einer Ladesäule in einem Schnitt.

[0030] Fig. 1 zeigt eine Ladestation, welche eine Ladesäule 1 und eine entfernt davon angeordnete Zentraleinheit 2 aufweist, wobei die Zentraleinheit 2 über eine Versorgungsleitung 3 die Ladesäule 1 mit Strom versorgt. Dabei ist die Ladesäule 1 an einem als Gehsteig 20 einer Straße ausgeführten Untergrund angeordnet. Die Zentraleinheit 1 ist abseits des Gehsteigs 20, auf einem Privatgrundstück angeordnet, während die Versorgungsleitung 3 im Gehsteig 20 eingebettet ist, und daher das Passieren der Ladestation am Gehsteig 20 nicht stört. Die Ladesäule weist am dem Gehsteig 20 entfernten Ende ein Kopfteil 10 mit einer Öffnung 12 auf. Durch die Öffnung 12 wird ein kurzer Teil eines Ladekabels 6 geführt, welches durch die Schwerkraft ein wenig herunterhängt. Dabei ist das Ladekabel 6 zum allergrößten Teil in der Ladesäule 1 eingezogen, und ein kurzer Teil des Ladekabels 6 ist außerhalb angeordnet. Es weist einen normierten Stecker 11 auf, der mit Elektroautos verbunden werden kann.

[0031] In Fig. 2 ist die Ladestation im Schnitt gezeigt. Die Versorgungsleitung 3 geht in einem Innenraum 4 der Ladesäule 1, der durch eine Hülle 5 begrenzt wird, in das Ladekabel 6 über. Im Innenraum 4 ist auch ein Zugsystem 7 angeordnet, welches mehrere Stehrollen 8a, 8b und Laufrollen 9a, 9b aufweist, wobei diese jeweils achsgleich aneinandergereiht angeordnet sind. Die Stehrollen 8a, 8b sind über eine Aufhängung 9a, 9b mit dem Kopfteil 10 der Ladesäule 1 verbunden. Damit ist die Höhe der Stehrollen 8a, 8b entlang einer Hauptachse H der Ladesäule 1 - also die Haupterstreckungsrichtung der Ladesäule 1 - fixiert, die Stehrollen 8a, 8b sind jedoch weiterhin um ihre Drehachse drehbar. Damit sind sie örtlich fixiert. Die Laufrollen 9a, 9b hingegen hängen frei im Innenraum 4 und werden durch ein Gegengewicht 13 hinuntergezogen.

[0032] Das Zugsystem 7 ist damit nur über das Kopfteil 10 mit Ladesäule 1 verbunden. Da das Kopfteil 10 um die Hauptachse H drehbar zur Ladesäule 1 ist, ist somit auch das Zugsystem 7 um diese Achse drehbar. Wird das Ladekabel 6 also schräg, entlang des Gehsteigs 20 herausgezogen, so kann sich der Kopfteil 10 zu dem Benutzer schwenken und so die Querbelastung

des Ladekabels 6 reduzieren.

[0033] In Fig. 3 ist sichtbar, dass das Ladekabel 6 von der Versorgungsleitung 3 um eine Umlenkrolle 14 geführt wird, um danach über eine erste Laufrolle 9a geführt zu werden. Von dort wird es zu einer neben der Umlenkrolle 14 angeordneten ersten Stehrolle 8a und von dort zu einer neben der ersten Laufrolle 8a angeordneten zweiten Laufrolle 9b geführt. Uber eine mit der ersten Stehrolle 8a achsgleiche zweiten Stehrolle 8b wird das Ladekabel 6 über die Offnung 12 hinausgeleitet. Wird das Ladekabel 6 im Bereich des Steckers 12 von der Ladesäule 1 weggezogen, so bewegen sich die Laufrollen 9a, 9b gemeinsam in Richtung der Stehrollen 8a, 8b, wodurch Ladekabel 6 abgerollt wird und für den Benutzer bereitsteht. Es ergibt sich also ein doppelter Flaschenzug, der bei einer kurzen Ausführung der Ladesäule 1 ein langes Ladekabel 6 lagern und bereitstellen kann. Das Gegengewicht 13 sorgt dafür, dass wenn das Ladekabel 6 nicht mehr verwendet wird, also nicht mehr an ihm gezogen oder es nicht mehr eingesteckt ist, langsam automatisch eingezogen wird, bis nur noch ein Bruchteil des Ladekabels außerhalb der Ladesäule 1 angeordnet ist. Dadurch muss der Benutzer das Ladekabel 6 nicht selbst aufrollen. Die Laufrollen 8a,8b und Stehrollen 9a,9b sind jeweils auf einer ersten Achse A1 und auf einer zweiten Achse A2 angeordnet.

[0034] In Fig. 4 ist sichtbar, dass das Ladekabel 6 als Flachkabel ausgeführt ist, welches eine wesentlich größere Breite als Höhe aufweist. Dabei sind sechs Leitungen im Ladekabel 6 entlang einer Breitenachse B angeordnet. Die Öffnung 12 ist wesentlich breiter als das Ladekabel 6, wodurch dem Ladekabel 6 mehr Bewegungsfreiheit gegeben wird.

In Fig. 5 wird eine alternative Ausführungsform der Ladesäule 1 gezeigt, bei der die Verbindungsleitung bis in die obere, mittlere Hälfte der Ladesäule 1 an deren Seitenwand geführt wird, und dort erst in das frei bewegbare Ladekabel 6 übergeht. Dieses wird über eine zweite Laufrolle 9b, dann über eine zweite Stehrolle 8b, von dort zu einer ersten Laufrolle 9a und schließlich über ein erste Stehrolle 8a über die Öffnung 12 hinausgeführt. Die erste und zweite Stehrolle 8a, 8b sind beide örtlich fixiert, während beide Laufrollen 9a, 9b Gegengewichte 13 aufweist. Alle Rollen 8a, 8b, 9a, 9b sind damit auf einer Ebene. Die zweite Stehrolle 8b und Laufrolle 9b sind zwischen der ersten Stehrolle 8a und Laufrolle 9a angeordnet und kleiner als die erste Stehrolle 8a und Laufrolle 9a ausgeführt - sie weisen etwa den halben Durchmesser auf -, damit das Ladekabel 6 nicht direkt aneinander geführt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Ladestation zum elektrischen Laden von Fahrzeugen, mit zumindest einer Ladesäule (1), wobei die Ladesäule (1) zumindest eine Öffnung (12) zum Herausziehen eines in einem Innenraum (4) der Ladesäule (1) gelagerten Ladekabels (6) aufweist, wobei das Ladekabel (6) im Innenraum (4) über ein Zugsystem (7) mit einer ersten örtlich fixierten Stehrolle (8a) und einer ersten örtlich beweglichen Laufrolle (9a) gelagert ist, wobei das Ladekabel (6) ein Flachkabel ist und das Zugsystem (7) zumindest eine zweite örtlich fixierte Stehrolle (8b) und zumindest zweite örtlich bewegliche Laufrolle (9b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (1) einen um zumindest eine Achse beweglichen Kopfteil (10) aufweist, und die Öffnung (12) an dem Kopfteil (10) angeordnet ist und dass der Kopfteil (10) um eine Hauptachse (H) der Ladesäule (1) und um eine Querachse, die quer zur Hauptachse (H) steht, drehbar ist.

2. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stehrolle (8a), die zweite Stehrolle (8b), die erste Laufrolle (9a) und die zweite Laufrolle (9b) in einer Ebene liegen.

3. Ladestation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stehrolle (8b) und die zweite Laufrolle (9b) kleiner sind als die erste Stehrolle (8a) und die erste Laufrolle (9b), und dass das Ladekabel (6) durch die Öffnung (12) über die erste Stehrolle (8a), dann über die erste Laufrolle (9a), dann über die zweite Stehrolle (8b) und dann über die zweite Laufrolle (9b) geführt ist.

4. Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Stehrolle (8a) und zumindest eine zweite Stehrolle (8b) sowie zumindest eine erste Laufrolle (9a) und zumindest eine zweite Laufrolle (9b) vorgesehen sind, und dass die erste Stehrolle (8a) und die zweite Stehrolle (8b) auf einer gemeinsamen ersten Achse (A1) und die erste Laufrolle (9a) und die zweite Laufrolle (9b) auf einer gemeinsamen zweiten Achse (A2) angeordnet sind.

5. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladekabel (6) zumindest drei Leitungen aufweist und dass die Leitungen im Ladekabel (6) entlang einer Breitenachse (B) angeordnet sind.

6. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Laufrolle (9a, 9b) mit einem Gegengewicht (13) verbunden ist.

7. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Seilzugsystem (7) zusammen mit dem Kopfteil (10) um eine Hauptachse (H) der Ladesäule (1) drehbar ist.

8. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Zentraleinheit (2) aufweist, welche außerhalb der Ladesäule (1) angeordnet ist.

9. Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (1) eine Lagerung mit einer Sollbruchstelle aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen