CN110014937A - 用于给蓄能器充电的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于给蓄能器充电的设备。提出了一种用于给行走工具（10）的电化学蓄能器（4）充电的设备，其中所述设备（1）包括：电化学蓄能器（3），用于给所述行走工具（10）的牵引蓄能器（4）充电；充电插头（2），用于与所述行走工具（10）的牵引蓄能器（4）建立电连接；分析单元（5）；发送装置（6）；和定位模块（7），其中所述定位模块（7）被设立为：确定所述设备（1）的位置并且借助于所述发送装置（6）将所述设备（1）的位置发送给中央管理装置（9）。

Description

用于给蓄能器充电的设备

技术领域

本发明涉及一种用于给电化学蓄能器充电的设备，该电化学蓄能器也可以被用于行走工具。本发明尤其涉及机动的定位和需求满足以及对充电行为的需求和使用的确定。在次要方面，描述了偷窃预防和偷窃预警的可能性。

背景技术

目前，人员个人交通的电气化迅速向前推进。因为大量潜在的使用者不访问自己的充电基础设施或者由于他们的居住条件所限不能提供自己的充电基础设施，所以存在可公共使用的充电桩。然而，依赖于公共能量供应网，原则上会存在对充电基础设施的需求的很多位置不能足够地配备充电桩。目前大约35%的德国人住在私人住宅中并且因此原则上可以针对停在自己的土地和地皮上的电动车辆提供充电桩，而对于租房或住在公寓的65%的德国人来说，由于居住情况所限而不可能提供自己的接线来给电动车辆充电。目前，至少不要求房东准许做结构性改变来提供暗线箱（Wallbox）。

WO 2016/203383 A1公开了一种移动充电站，该移动充电站具有安装在其上侧的钩子，借助于所述钩子可以通过运输车辆将充电桩从第一位置运送到第二位置。在移动充电桩之内布置有电化学蓄能器，从所述电化学蓄能器中可以提取对于充电所需的电能。

从之前提到的现有技术出发，本发明的任务是使对充电基础设施的需求能更好地被确定而且可以更好地保护充电基础设施以防偷窃。

发明内容

按照本发明，上文提到的任务通过随后公开的技术来解决。该技术基于尤其用于给电可驱动车辆充电的充电桩，该充电桩是自给自足并且机动的。这意味着：该充电桩在电网基础设施充足的地方被充电。这例如可以在风力发电设备、变电站、铁路馈电站和其它具有高容量的能量网络区域的范围内实现。紧接着，机动充电桩经过街道到达使用场所。在这些位置，本地电网不必为了给电动车辆充电而适配。机动充电和服务桩（随后也被称作“设备”）不需要安装并且不需要电网连接。该充电和服务桩可提供具有超过1kW的充电功率。该充电和服务桩可具有外部显示器，该外部显示器可以至少近似完全包围充电桩的周向。在该显示器上可以显示发光旗帜、信息娱乐和广告。同样，可以设置至少近似完全包围机动充电桩的外周向的发光元件，该发光元件的颜色和/或发光图案答复关于行人充电桩是可用还是被占用/空了的情况。还可以集成场所/充电桩远程监控功能、外部摄像机、WLAN热点等等，以便赢得对该设计的感兴趣者/顾客和/或提供付费服务。例如，可以设置2个、3个、4个或更多个充电插头，用来给电可驱动车辆、尤其是储电装置充电。这些充电插头可以实现低压直至高压充电过程。可替换地或附加地，可以设置家庭常用的插座，用于使所谓的“餐”车、停车采暖装置、汽车暖风装置、电动自行车、电动滑板车等等电气化。充电桩还包括用于外部能量供应（Plug-in（插电式））的连接可能性。换言之，能够给设置在充电桩内的电化学蓄能器充电，而不必将蓄能器从充电桩中取出。可替换地或附加地，设置运输钩子，该运输钩子可以支承充电桩的在1吨到5吨的范围内、优选地在3吨的范围内的重量。可替换地或附加地，可以在充电桩的外侧设置减震器（英文：Bumper）作为运输保护。还可以设置对未经准许地将充电站移开的防盗保护。例如，可以设置远离场所的监控、定位系统（例如GPS、GLONASS、Galileo等等）、外部摄像机、加速度传感器等等，以便可以探测充电桩的意外的、未经准许的移动并且引入适当的措施。

充电容量可以与电池组电池研发的状态适配，其中在第一代力求达到大约500kWh的容量，在第二代力求达到700kWh而在第三代力求达到大约1000kWh。充电桩的体积例如可以在1m³与3m³之间的范围内、尤其是在1.2m³与2m³之间的范围内、极其优选地在1.4m³与1.8m³之间的范围内。充电站的高度例如可以在1m与2.50m之间的范围内、优选地在1.60m与2m之间的范围内，以便也能够运送到停车楼中。优选地，充电桩的底面良好地适合于遵循大约1.20m x 0.8m的欧洲托盘的尺寸。

为了对充电桩进行操作，可以在外侧设置触敏显示器，而且可替换地或附加地，可以设置由汽车制造商研发的操作设计（英文：“HMI”，德文：“MMI”），用于对可用的功能进行操作。充电桩的任务管理可以承担：充电功率选择、充电电流原理（直流/交流）、充电显示/充电状态的电力质量、目前正在处理或正在排队等候的任务以及发票。也可以根据可用性来提供所谓的即插即用（Plug-and-Charge）功能。

可以向顾客提供增值服务：例如，汽车制造商可以提供更新服务，提供因特网服务，通过充电站来结合车载信息和娱乐以及车载购物和广告。

除了付费服务之外，通过充电站还可以使如下公共服务，诸如紧急呼叫功能、除颤器、Small Cell（微站）、周围环境地图/周围环境信息和关于宾馆、咖啡馆、景点方面的推荐等等可用。

按照本发明来提出的机动充电桩可以放在公共/工商业区域内的预先限定的地点并且可以投入运行。机动充电桩的当前场所、该机动充电桩的载电状态和预约相应的充电桩的可能性在应用中以及在充电桩本身上被显示给用户。各种各样的车辆（PKW（载客车）、运输车、LKW（载货车）、电动自行车、智能电动车等等）都可以通过建立与牵引蓄能器的电连接来充电。根据需求和可用性以及根据顾客的支付准备，可以实现不同的充电功率，直至100kW或者更多。一旦充电状态（英文：State of Charge）接近预先限定的下阈值（例如20%），就可以促使更换充电桩。为此，物流服务人员对该充电桩进行更换。例如可以通过配备有吊车/负载吊车的平板车、运输车、载货车等等进行该过程。借助于运输车辆将把电放完的机动充电桩送到地方上的取电地点（例如送到能量发生器、送到风力发电场，或诸如此类的）。在给机动充电桩充满电之后，相对应的运输车辆将充电桩运回到其使用场所，该使用场所可能与过去的使用场所一致，但是不必与所述过去的使用场所一致。

按照当前公开的技术的一个方面，在地方上的馈电/取电地点给在机动充电桩之内的电池组包充电，所述馈电/取电地点可以与用于运营商管理的管理装置一致，但是不必与管理装置一致。尤其可以在发生器中（例如在风力发电场、潮汐发电站、太阳能发电站、地热发电站，或诸如此类的中）在电网之外进行充电或者在电网（例如铁路电网/铁路电力）内进行充电。在这种情况下，地方上的充电中心与所谓的智能电网的耦合（电网稳定、电力交易，等等）是可能的。对来自按照本发明的机动充电桩的电能的买主可以是各种各样的车辆（例如电动车辆、电动铲车、电动自行车）或者也可以是其它储电装置（例如静止的或移动的充电商店、市场货摊，或诸如此类的）。这些储电装置也可以被用于使峰值取用功率平整。可以以交流技术或者以直流技术进行充电。机动充电桩可以被远程监控，其中如果充电状态和/或健康状态（英文：State of Health，SOH）低于预先限定的最小值，则进行更换。

车辆紧邻机动充电站停留的价格可以根据所涉及的充电功率、所涉及的能量含量/能量质量和/或停车时长来分级。范围广泛的附加功能（公共忠信服务以及广告）可以免费地或者以付款交单的方式来预订。充电桩原则上自主地进行工作，但是可以通过管理装置或运营商来远程监控或远程控制。通过范围广泛并且完善的传感装置，充电桩可以按需求在顾客处放置和运行。出于维护需求和/或更新需求，可以与管理装置有线地或无线地进行通信。

基于上文描述的技术，借助于用于给电化学蓄能器充电的设备来解决上面提到的任务。行走工具例如可以是至少部分电可驱动的行走工具。该设备（上文也称作“充电桩”或“机动充电桩”）包括电化学蓄能器，用来给行走工具的蓄能器充电。尤其是，电化学蓄能器的容量足以完成对平均容量等级的蓄能器的多次充电、尤其是5到50次充电，而在此期间自己不必消耗能量。设置至少一个充电插头、尤其是两个至六个充电插头，用于与所要充电的行走工具的蓄能器建立相应的电连接。这种充电插头例如可以是2型充电插头。设置分析单元（例如可编程处理器、电子控制设备、微控制器，或诸如此类的）来实施用于运行该设备的步骤，收集传感信息并且显示出所要输出的信息。为了与该设备的外围设备通信，设置发送装置，该发送装置例如可以被设计为发送/接收装置。信息例如可以无线地和/或借助于因特网来传输。定位模块被设置用于对该设备进行定位。例如可以实现对该设备的基于卫星的和/或基于GSM的和/或基于WLAN的和/或基于蓝牙的定位。定位模块被设立为确定该设备的位置。该设备的位置可以被用于不同的应用情况。例如可以在该设备的运营商的中央管理装置中分析所述位置和/或附加信息。管理装置可通过发送装置来获得该位置以及尤其是也获得附加信息。因此，管理装置可以按需求、以固定的间隔、基于事件或者有关对该设备的位置的询问来做出决定。尤其是结合附加信息，管理装置可以采取适当的措施，以便使对按照本发明的设备的使用更舒适，使电能的可用性更持久并且使将该设备从该位置非法移开更不具有吸引力/更困难或能跟踪。结果是，按照本发明的设备的运行相对于在现有技术中公知的通用类型的设备更划算或花费不那么高并且在场所选择方面更灵活。所需的部件都布置在该设备中并且不需要在该设备本身之外的其它构件。对该设备的经济上合理的运行的期望值提高。

从属权利要求表明了本发明的优选的扩展方案。

该设备的分析单元例如可以被设立为：使关于对当前被充电的行走工具的充电过程的信息与所述位置相关联。

这些信息例如可以描述所涉及的能量含量、针对充电过程选择的白天时间、工作日、天气状况、交通状况和很多其它数据，并且与该设备的位置相关联。通过将对应的数据库发送给中央管理装置，按照本发明的设备的运营商可以收集关于在该位置的需求和使用状况的有价值的信息。尤其是，多个充电过程都可以与该位置相关联，而且在一定的时间期满之后获得关于该设备的场所（尤其是关于其用来提供必要时静止的充电站的资格）的中期的或长期的认识。在给行走工具充电的过程中与该位置相关联的信息尤其可以通过该设备的周围环境传感器来补充或提供。

分析单元可以被设立为：确定该位置与理论位置的偏差并且作为对实际位置与理论位置之间有偏差的反应确定对该设备有偷窃或损坏。只要不曾促使官方并且经授权地将该设备送到其它使用场所/耗能地点，理论位置原则上就可以是该设备的使用场所。一旦已经确定对该设备有偷窃，就可以采取各种各样的适当的措施，所述措施可以通过该设备本身和/或通过运营商/管理装置来引入，而没有限制对之前提到的实体的偷窃的反应。

例如，加速度传感器可以布置在该设备中并且被设置用于确定加速度值。例如，根据加速度值的质量和/或数量，可以借助于预先限定的参考值来确定对该设备的偷窃和/或破坏、损坏和/或事故。例如，加速度值可以表明该设备处在吊车上，因为在这种情况下通常可以确定该设备的处在窄的频带下的谐振和方位变化。例如可以通过脉冲式加速度信号来确定有破坏。尤其可以通过预先限定的大小的加速度信号来确定碰撞。视加速度信号而定，可以向救护服务/警方输出帮助（例如通过扬声器/外部屏幕）、报警或通知，以便以适当的方式对意外事件做出反应。摄像机可以被设置用于作为证据证明和确定肇事者而且可以自动地接通。

该设备例如可以被设立为：作为对确定有偷窃的反应，将表示有偷窃的消息发送给管理装置/运营商。该运营商例如可以通过访问该设备的周围环境传感装置来获得关于实际情况的附加信息并且引入快速的措施。报警信号例如也可以以数字方式、声音方式、光学方式等等被发送到该设备的周围环境中。尤其是，注册用户可以通过其智能手机获得消息，而且例如可以向注册用户表达赶紧来帮助所涉及的设备的激励。通过声音和/或光学信号可以使全部行人都注意到该意外事件，与他们和该设备的运营商的合同关系无关，而且可以表达针对帮助的情况的激励（例如财务性质）。可替换地或附加地，为了避免后续损坏和/或人员伤亡，可以使该设备的电蓄能器不能使用。只要在滥用情况下输出相对应的消息，也许就可以避免对该设备的暴力打开。尤其是，在通知使电蓄能器在暴力打开的情况下就不能使用的事实下，偷窃的激励就没有了。例如，可以通过借助于金属钉穿入来使蓄能器不受损/不能使用。

为了使将该设备运输到新的使用场所或运输到用于给该设备充电的地点设计得尽可能高效，可以设置运输装置，以便由运输车辆以机械方式插入。例如，可以在该设备的上侧布置钩子、钩环或者诸如此类的。该钩子或该钩环可以通过在运输车辆的吊车上的钩子或钩环插入，以便提起该设备并且借助于运输车辆来运送该设备。为了使对该设备的偷窃变得困难，只有在对运输车辆/使用者的授权成功做出反应时才能开启运输装置。换句话说，可以保护运输装置以防运输车辆（例如通过自动打开的后备箱）的以机械方式的插入，直至该运输车辆已经推动授权程序成功。

可以从远处借助于摄像机获得关于该设备的情况的特别多的消息，所述摄像机布置在该设备中，受保护以防破坏并且被设立用于检测该设备的周围环境。作为对（自动）确定对该设备有偷窃的反应，而且可替换地或附加地作为对管理装置/运营商的信号的反应，可以存储已经由摄像机记录的数据组和/或将该数据组发送到适当的距离。在控制台/管理装置/运营商与使用者/行人/小偷之间也可以建立一个或多个摄像机的数据的实时流或者甚至建立在中继该设备的外部显示器的情况下的双向的视觉/音频视觉连接。尤其是，多个摄像机可以布置在该设备上并且被用于对完全或封闭地包围该设备的周围环境区域进行影印。

作为对识别出对该设备有偷窃的反应，例如被设置用于显示广告/多媒体表演的外部显示器可以将消息呈现给行人或呈现给小偷，其中该设备的摄像机的图像可以补充/替换在外部显示器上的显示。以这种方式，使行人/小偷知道该情况被摄像机检测到并且也许作为证据证明。可替换地或附加地，可以在外部显示器上向小偷/破坏者阐明法律法规和对其预期的惩罚，以便使他放弃他的企图。

作为接收到上文已经详细地描述的设备的表示对该设备有偷窃的信号的反应，关于此可以使按照本发明的第二设备知道第一设备被非法运送到其它位置。该信号例如可以以数字方式辐射到被偷走的设备的周围环境中。为了使小偷对该设备的电磁封装不起作用，可以借助于按照本发明的第二设备来接收和播放被偷走的设备对该信号的声音(也包括在不能听到的频率上)和/或光学输出。以这种方式，即使情况所限不（再）可能通过第一设备直接通知运营商，第二设备也仍可以报告对第一设备有偷窃。在这种情况下，例如时间点、行驶方向、加速度值、声音记录、已经由被偷走的设备或者第二设备的摄像机拍摄到的图像等等都可以被发送给运营商/管理装置，以便说明有偷窃或可以确定第一设备的运送位置。例如，该设备为此可具有高度传感器（气压计），以便将在这段时间内的高度轮廓用于重建走过的路线。相对应地，在这段时间内的加速度值和/或倾斜值可以给出关于被偷走的设备的路线的说明，与接收基于卫星的导航系统的电磁信号无关。

原则上，对按照本发明的设备的定位能够实现多个如下认识，所述认识在正常情况/正常运行下也对于运营商有价值。例如，数目不断升高的（电动车辆）用户的充电行为可以被学习、被预测并且被外推到未来，使得可以灵活地并且快速地对（潜在）顾客的需求做出反应。如果能预测充电行为，那么必要时只要希望就可以将机动充电桩接入到静止的/电路交换的电网中。尤其是，按照本发明的设备/机动充电桩可以被用于在负载波动/电流波动时进行电网稳定。按照本发明的充电桩还提供附加功能，诸如WLAN热点、周围环境信息、广告，而且经此打破行人的接触恐惧，提高安全性和在城市使用区域的生活质量。还可以将用于改善LTE网络的所谓的“Small Cell（微站）”集成到该设备中。

附图说明

本发明的其它细节、特征和优点从随后的描述和附图中得到。其中：

图1示出了按照本发明的设备/充电桩的第一实施例的运送的示例性的情况和按照本发明的设备/充电桩的第二实施例的应用。

具体实施方式

图1示出了运营商的管理装置9，该运营商提供多个按照本发明的以机动充电桩1的形式的设备。第一机动充电桩1a处在小偷17的运输车辆13上，该运输车辆13已经借助于吊车在作为运输装置的钩子12上将充电桩1a提起并且放到运输车辆13的车箱底板上。充电桩1a具有以电池组3的形式的电化学蓄能器，借助于所述电池组3可以给电可驱动载客车（PKW）10的牵引蓄能器4充电。作为发送装置的天线6被设立为无线地向运营商报告有偷窃。通过加速度传感器8和定位模块7来确定该偷窃，该定位模块借助于卫星20来确定该设备的位置。作为分析单元的电子控制设备5将加速度传感器8的加速度值与预先限定的参考值进行比较，而且在达到这些参考值时或在超过这些参考值时将定位模块7的信号、加速度传感器8的信号、摄像机14的信号以及声音麦克风21的信号发送给运营商。通过外部显示器16，充电桩1a可以使周围环境、行人以及尤其是小偷17注意到：该偷窃现在被报告，周围环境以声音方式、以光学方式并且在加速度技术上被记录并且与充电桩1a的位置共同被报告给运营商。只要小偷接着不放弃他的企图，就可以促使扬声器15将声音信号11辐射到周围环境中，所述声音信号例如由路边的第二充电桩1b接收到并且与预先限定的参考值进行比较。依据与预先限定的参考值的比较，第二充电桩1b能够识别出有偷窃并且将通过充电桩1a传送给第二充电桩1b的信息发送给运营商或管理装置9。第二充电桩1b就其而言处在正常状态下，在所述正常状态下，钩子12在可移动式覆盖物18下面受保护以防未经授权的抓取。在对接收到检查为正面的授权信号做出反应时，才移动所述可移动式覆盖物18，以便释放钩子12用来由经授权的运输车辆13插入。第二充电桩1b具有两个充电插头2，借助于所述两个充电插头，可以在电池组3与载客车10的牵引蓄能器4之间建立电连接。为了将充电时间对于使用者19来说设计得尽可能轻松愉快，在外部显示器16上显示动作片，所述动作片的声带通过第二充电桩1b的发送/接收装置6发送给载客车10的发送/接收装置6而且通过载客车10的音频系统借助于扬声器15在载客车10的内部空间或在载客车10的车厢播放。

通过用于给电可驱动行走工具的牵引蓄能器充电的充电桩/机动充电站/设备的按照本发明的设计方案，使用场所能更灵活地被选择并且对该设备的使用的分析被大大简化。还通过如下方式提高经济性：破坏以及偷窃概率有效地被降低，而且对于顾客来说，按照本发明设计的设备的用来给电可驱动车辆充电的吸引力相对于在现有技术中公知的装置更高。

附图标记列表

1、1a、1b 机动充电桩

2 充电插头

3 电池组

4 牵引蓄能器

5 电控制设备、分析单元

6 发送/接收单元、天线

7 定位模块

8 加速度传感器

9 管理装置

10 电可驱动载客车

11 声音信号

12 钩子

13 运输车辆

14 摄像机

15 扬声器

16 外部显示器

17 小偷

18 可移动式覆盖物

19 乘客/使用者

20 卫星

21 麦克风

Claims (10)

1.一种用于给行走工具（10）的电化学蓄能器（4）充电的设备，其中所述设备（1）包括：

- 电化学蓄能器（3），用于给所述行走工具（10）的蓄能器（4）充电；

- 充电插头（2），用于与所述行走工具（10）的牵引蓄能器（4）建立电连接；

- 分析单元（5）；

- 发送装置（6）；和

- 定位模块（7），其中

- 所述定位模块（7）被设立为：确定所述设备（1）的位置并且借助于所述发送装置（6）将所述设备（1）的位置发送给中央管理装置（9）。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述分析单元（5）被设立为：

- 使关于所述行走工具（10）的充电过程的信息与所述位置相关联；而且

- 将对应的数据组发送给所述管理装置（9）。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述分析单元（5）被设立为：

- 确定所述位置与理论位置的偏差并且作为对所述偏差的反应，

- 确定对所述设备（1a）有偷窃。

4.根据上述权利要求之一所述的设备，所述设备还包括：

- 加速度传感器（8），

- 其中所述分析单元（5）被设立为：借助于所述加速度传感器（8）确定预先限定的质量和/或数量的加速度信号，并且作为对所述加速度信号（8）的反应，

- 确定对所述设备（1a）有偷窃。

5.根据上述权利要求3或4之一所述的设备，其中作为对确定有偷窃的反应，所述设备（1a）被设立为：

- 将表示所述偷窃的消息发送给所述管理装置（9）；和/或

- 将报警信号（11）发送到所述设备（1a）的周围环境中；和/或

- 使所述设备（1a）的电蓄能器（3）不能使用。

6.根据上述权利要求之一所述的设备，所述设备还包括：

- 运输装置（12），所述运输装置被设立为：被运输车辆（13）用于建立机械连接并且用于将所述设备（1a）装运到所述运输车辆（13）上。

7.根据上述权利要求之一所述的设备，其中所述分析单元（5）被设立为：

- 使关于所述蓄能器（3）的状态、尤其是关于所述蓄能器的充电状态的信息与所述位置相关联；而且

- 将对应的数据组发送给所述管理装置（9）和/或所述管理装置（9）的所分配的运输车辆（13）。

8.根据上述权利要求之一所述的设备，所述设备还包括：

- 摄像机（14），用于检测所述设备（1a）的周围环境，

- 其中所述摄像机（14）被设立为：作为对

- 所述设备（1a）的偷窃和/或

事故和/或

破坏和/或

- 所述管理装置（9）的信号的反应，

存储所述摄像机（14）的数据组和/或将所述摄像机（14）的数据组发送给所述管理装置（9）。

9.根据上述权利要求之一所述的设备，所述设备还包括外部显示器（16），所述外部显示器被设立为：作为对识别出对所述设备（1a）有偷窃的反应，

- 将消息呈现给行人和/或小偷（17）和/或

- 呈现所述设备（1a）的摄像机（14）的图像。

10.根据上述权利要求之一所述的设备，所述设备还被设立为：作为对接收到根据上述权利要求之一所述的设备（1a）的表示有偷窃的信号（11）的反应，

- 将表示所述偷窃和自己的当前位置的信号发送给所述管理装置（9）或者其它充电桩。