DE102009024721A1

DE102009024721A1 - Dezentrale Ladestation für batteriebetriebene Elektromobile

Info

Publication number: DE102009024721A1
Application number: DE102009024721A
Authority: DE
Inventors: Erwin Bienek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dezentrale Stromversorgung von Elektrofahrzeugen aller Art im City- und Wohnbereich unter Einbeziehung der gegebenen Infrastruktur wie: Kabelverzweiger (KVz), Laternenmasten, Privathäuser etc. Es wird dargestellt, wie die Batterien von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (6) über einen schwenkbaren Ladearm (32) mit Strom versorgt werden, ohne den Straßenverkehr oder Passanten zu stören. Es wird ausgeführt, wie mehrere Batterieladestationen einfach und schnell an die nächst gelegene Einspeisestelle mit einem Elektrokabel angeschlossen werden, welches in eine zuvor geschnittene Nut gelegt und die dann versiegelt wird. Anhand mehrerer Varianten wird ferner dargelegt, wie Ladesäulen bzw. Ladestationen im Stadtbereich entlang Straßen bzw. Gehwegen und auf Parkplätzen zu gestalten sind.

Description

In der City und im stadtnahen Bereich wird der private Individualverkehr von benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen durch zunehmende Auflagen eingeschränkt, wie: Fahrverbote, Umweltschutz, verkehrsberuhigte Zonen, etc. In naher Zukunft werden nur noch Fahrzeuge mit Gasantrieb und Elektrofahrzeuge die City befahren dürfen. Auf lange Sicht werden sich einfach zu bedienende Elektrofahrzeuge durchsetzen. Derzeit ist bei den ausschließlich elektrisch betriebenen Fahrzeugen die geringe Batteriekapazität nachteilig. Diese kann durch eine große Anzahl von Akkumulatoren verbessert werden, wodurch aber das Fahrzeuggewicht und die Kosten stark ansteigen. Daher sollte nach einer Fahrt die Batterie möglichst bald wieder aufgeladen werden, um Reichweite und damit die Mobilität des Elektrofahrzeugs zu gewährleisten.
Der übliche Aufladevorgang erfolgt meist über Nacht in der Tiefgarage oder in der Privatgarage des Fahrzeughalters. Aus Gewichts- und Kostengründen wird die Batteriekapazität eines Fahrzeugs immer so bemessen sein, dass genügend Energie für den Hin- und Rückweg zur Verfügung steht. Ein großer Teil der gespeicherten Energie wird vom Fahrzeug schon bei der Anfahrt verbraucht. Das Dilemma zwischen erwünschter großer Mobilität und begrenzter Ladekapazität des Elektrofahrzeugs ist durch dezentrale Ladestationen zu lösen. Sobald das Fahrzeug vom Fahrzeugführer abgestellt wird, laden diese Stationen die Batterien wieder auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konzept aufzuzeigen, welches die aufgezeigten Nachteile beseitigt und ausführt, wie in kurzer Zeit, bei minimaler Investition und unter Einbeziehung der Infrastruktur, ein flächendeckendes Netz von dezentralen Batterieladestellen für Elektrofahrzeuge aufgebaut werden kann.
Bekannt ist nach DE 4229687 A1 , dass mit Hilfe einer Batteriewechselstation für elektrische angetriebene Kraftfahrzeuge eine entladene Batterie durch ein voll aufgeladenes Batteriepaket ausgetauscht werden kann. Nachteilig ist hier, dass dieses Verfahren nicht für Elektroautos mit fest eingebauten Batterien möglich ist. Die Anmeldung DE 29505733 U1 schlägt vor, dass jede Autowerkstatt mit einem Schnellladesystem auszurüsten ist, um die Batterien schnell wieder aufzuladen. Nachteilig ist hier, dass die Lebensdauer einer Batterie bei Schnellladung leidet. Außerdem kann die Aufladung der Batterie nur in einer Werkstatt erfolgen und beansprucht immer noch wesentlich mehr Zeit als der übliche Tankvorgang bei gasförmigen oder flüssigen Kraftstoffen.
DE 00 0029 511 915 U1 stellt dar, wie ein abgestelltes Elektro-Automobil auf dem Parkplatz aufgeladen werden kann. DE 69307661 T2 beschreibt, wie eine Kombination von Parkuhr und Abgabevorrichtung aussehen könnte. Nachteilig bei diesen Anmeldungen ist, dass die Batterien von E-Autos nur auf Parkplätzen aufzuladen sind.
Die Patenschrift DE 19707501 C1 legt offen, wie die elektronischen Komponenten eines Senders durch eine Straßenlaterne mit Strom versorgt werden und DE 00 0019 637 436 A1 zeigt wie eine Stromversorgung durch vorhandene Infrastruktur z. B. die eines Wartehäuschens erreicht werden kann. Die Patenschrift DE 10 2007 038 243 A1 legt offen, wie ein Parallel-Zweirad zum Aufladen an eine Straßenlaterne angeschlossen wird.
Die Patente:
WO 0001997026574 A2
DE 19637436 C2
DE 00 0004 442 310 A1
AU 000004518497 A
DE 00 0019 510 801 A1
und das Patent DE 00 0004 315 275 C2 legt offen, wie unterirdisch angelegte Zapfstellen im Gehweg aussehen könnten. Das Patent GB 000002295462 A offenbart, wie eine aus dem Boden schwenkbare Zapfstelle aufgebaut ist. Es führt die Patentschrift WO 001997020236 A2 aus, wie mögliche Zapfstellen schnell und preiswert mit der vorhandenen Infrastruktur verbunden werden können.
Der Spiegel.online veröffentlichte den Artikel „Elektroautos im Aufwind Modelle und Meilensteine" am 12.02.08. Hier wird der Ladevorgang eines E-Autos über eine Ladesäule beschrieben und dargestellt.
Nachteilig bei diesen meist allgemein formulierten Anmeldungen und Veröffentlichungen ist, dass nicht ausgeführt wird, wie eine dezentrale und möglichst flächendeckende elektrische Versorgung mit Strom preiswert und ohne großen Tiefbauaufwand erfolgen soll. Die Offenlegungen geben ferner keine Auskunft, wie und wo Zapfstellen in der City aufzustellen sind, ohne den Straßenverkehr oder Fußgänger zu behindern. Es wird auch nicht offenbart, wie der Abstand von einer immobilen Zapfstelle bis zum Fahrzeug sicher überbrückt werden kann. Dieser Abstand variiert sehr stark und ist abhängig vom Fahrzeugtyp und der jeweiligen Parksituation. Es wird auch nicht beschrieben, wie das Ladekabel zwischen der Zapfstelle und dem Elektrofahrzeug geführt, gesichert und während des Ladevorgangs geschützt wird. Die Zapfstelle ist so zu gestalten, dass sie all die obigen Punkte erfüllt.
Beschreibung der Erfindung
Dieses Problem der Stromversorgung für eine Aufladung der Akkumulatoren elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge wird durch die im Patentanspruch 1 bis 3 aufgeführten Merkmale gelöst, wie: Schaffung von dezentralen Ladestationen, indem die Stromversorgung über die bestehende öffentliche bzw. private Infrastruktur erfolgt. Die Erfindung beschreibt, wie im City- bzw. Wohnbereich die Fahrzeugbatterien geparkter Elektrofahrzeuge (Elektroautos, Elektrofahrräder, Elektrorollstühle, etc.) entlang Straßen oder auf Parkplätzen während ihrer Standzeit wieder aufzuladen sind. Ziel ist es, eine Vielzahl von preiswerten, dezentralen Ladestellen an möglichst vielen Orten in kurzer Zeit zu errichten. Dieses ist bei minimalem Aufwand nur möglich, wenn auf die Stromversorgungsleitungen der vorhandenen Infrastruktur zugegriffen wird. Vorzugsweise sind die Einspeisepunkte dann identisch mit der vorhandenen elektrischen Infrastruktur wie: Straßenlaternen, Stomverteilerkästen, Kabelverzweiger, Ampelanlagen, Telefonhäuschen, Wartehäuschen, Fahrscheinautomaten, Reklametafeln oder auch Privatgebäude, etc.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die bestehende elektrische Infrastruktur (Straßenlaternen, Kabelverzweiger, etc.) für die Stromversorgung herangezogen wird. Somit kann in kürzester Zeit, bei geringem Planungsaufwand und überschaubaren Kosten ein flächendeckendes Versorgungsnetz von Ladestationen im City- und Wohnbereich realisiert werden. Derzeit fahren nur wenige Elektrofahrzeuge in der Stadt und die vorhandene Infrastruktur wird für die Versorgung von E-Pkw's ausreichen. So kann z. B. eine Straßenlaterne mit einer Ladestation nachgerüstet werden, die ein bis zwei Fahrzeuge versorgt. Vorteilhaft ist außerdem, dass Beleuchtungsanlagen für Straßen und Wege während des Tages keinen Strom benötigen und so deren Stromleitungen für den Ladevorgang voll zur Verfügung stehen. Steigt der Strombedarf der Ladestationen in den nächsten Jahren mit der Zahl der E-Fahrzeuge, sind die Versorgungsleitungen (10) zu verstärken bzw. weitere Kabel nachzuziehen. Vorteilhaft für Betreiber von z. B. Straßenlaternen ist, dass diese ein Wege- und Nutzungsrecht für bestehende Anlagen haben. Durch diese Rechte vereinfachen sich eventuelle Genehmigungsverfahren, das neue Geschäftsfeld kann schnell und einfach realisiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4–8 gegeben. Danach ist ein Ladekasten (30) an Teile der Infrastruktur (z. B. Kabelverzweiger) zu befestigen oder ein Ladeeinsatz (3) ist in den Revisionsschacht (z. B. einer Straßenlaterne) einzusetzen. Um an Steckdose (16), Ladekabel (21), etc. zu gelangen ist der Ladeeinsatz über ein Gelenk (14) aufzuklappen.
Der erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass beim Revisionsschacht lediglich die Abdeckung gegen einen Ladeeinsatz (13, 18) auszutauschen ist. In diesem sind Steckdose, Steuereinheit, Schalter und falls erforderlich, ein Ladekabel untergebracht. Der Aufwand für die Installation in den Revisionsschacht ist minimal. Wie zuvor die Abdeckung, verschließt der Ladeeinsatz den Revisionsschacht.
Die Weiterbildung der obigen Patentansprüche ermöglicht laut Anspruch 9 bis 15 die Überbrückung der Distanz zwischen Ladestation und Ladestelle des Fahrzeugs, durch einen beweglich gelagerten Ladebalken (24) bzw. Ladearm (33). Der Ladebalken (33) ist für den Ladevorgang hoch- bzw. herabzuschwenken (32) oder kann gegebenenfalls bis auf den Gehweg (7) abgesenkt (24) werden.
Vorteilhaft ist, dass der Ladearm in einer Höhe angebracht ist, in der er weder den Straßenverkehr beeinflusst, noch Passanten behindert. Mit dem Zurückschwenken des Ladearms in den Ruhezustand (25, 33) wird der Ladevorgang beendet.
Die Weiterbildung der obigen Patentansprüche ermöglicht laut Anspruch 16 den Anschluss von mehreren Ladestationen (35) an einen Einspeisepunkt (2), z. B. einer Straßenlaterne, mittels eines Stromkabels (37), welches in einer Nut (38) eingebettet ist, die zuvor in den Asphalt des Gehwegs (7) geschnitten und dann wieder entsprechend mit Bitumen, Beton, etc. versiegelt wird (39).
Vorteilhaft bei diesem schnellen Installationsverfahren ist, dass das Kabel einfach, schnell, preisgünstig und ohne aufwendige Tiefbauarbeiten zu installieren ist.
Die Weiterbildung der obigen Patentansprüche ermöglicht laut Anspruch 17 bis 22 den Bau und die Aufstellung von Einzelstationen (35, 72, 41, 45, 46). Diese Ladestationen sind entlang der Straße (9), neben dem Randstein (8) zu platzieren bzw. in den Randstein einzubauen (40, 72). Ladestationen können auch in Unterflurbehälter (45,46) versenkt werden und sind dann bündig mit dem Gehweg (7).
Vorteilhaft ist hier, dass diese Einzelstationen (40, 41, 45, 46) gut in das Stadtbild passen, Passanten nicht stören und für Fahrzeugführer beim Ein- bzw. Aussteigen nicht hinderlich sind.
Die Weiterbildung der obigen Patentansprüche ermöglicht laut Anspruch 23 bis 29 die elektrische Versorgung von Elektrofahrzeugen (49, 51) auf Parkplätzen und in Tiefgaragen mittels horizontal bzw. vertikal schwenkbarer Ladebalken (61).
Der erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass die Ladebalken unabhängig vom Fahrzeugdesign und der jeweiligen Parkposition in eine Position geschwenkt werden können, von der aus ein Fahrzeug auf dem kürzesten Weg über ein spiralförmiges Ladekabel anzuschließen ist.
Es zeigen 1 bis 24 folgende Ausführungen:
Die 1 zeigt das prinzipielle Design einer elektrischen Ladestation für Elektrofahrzeuge aller Art, bei der die Aufladung der Batterien über Steckdose (4) bzw. Ladekabel (5) erfolgt. Auf der linken Bildseite ist alternativ für alle Einspeisepunkte (1) einer bestehenden Elektroinfrastruktur eine Straßenlaterne (1) dargestellt, in deren Revisionsschacht ein Ladeeinsatz eingesetzt ist. Der erfindungsgemäße Ladeeinsatz (3) beinhaltet neben Steckdose (4) bzw. Ladekabel (5) noch die Steuereinheit für Abrechung und Ladekontrolle (11) oder zu mindestens einen Schalter, um den Ladevorgang zu starten und zu beenden. Auf der rechten Bildseite ist ein Elektrofahrzeug (6) dargestellt, welches in der Nähe der Straßenlaterne parkend aufgeladen wird und gut über das Ladekabel (5) zu erreichen ist.
2 zeigt die mögliche Ausgestaltung nach 1, bei dem die Ladestation (13) geöffnet und die Versorgungssteckdose (16) für den Ladevorgang frei zugänglich ist. Für den Ladevorgang ist der Ladeeinsatz auf einer Seite über ein Drehgelenk (14) aufzuklappen. Ein Anschlag (17) sichert die Lage des Einsatzes beim Öffnen. Der Innenraum des Laternenmasts (2) ist durch Abdeckung (15), Seitenschutz (71) und Rückplatte (20) ausreichend vor unbefugtem Zugriff gesichert. Reflektoren (73) an der Außenseite des Seitenschutzes (71) kennzeichnen die Ladestation gegenüber Passanten. 3 zeigt den gleichen Ladeeinsatz in Ruhestellung (18). Vorzugsweise ist die Abdeckung (15) noch mit einer Kabeldurchführung (75) für das Ladekabel zu versehen, wie in 3 u. 4 angedeutet. Somit kann die Aufladung der Batterien auch bei geschlossener Frontplatte (18) erfolgen und wird von außen über die Steuereinheit (11) geregelt. 4 zeigt, wie ein Ladekabel aus dem Aufnahmefach (23) entnommen wird und in 5 wird gezeigt, wie das Kabel (22) in das Aufnahmefach abzulegen ist.
6 zeigt eine Variante der obigen Ladestation, bei der die Distanz bis zum Fahrzeug durch einen flachen Ladebalken (24) überbrückt wird. Zum Laden wird der Ladebalken aus seiner Ruheposition (25) auf den Gehweg (7) über ein Gelenk (14) heruntergeklappt. Der Ladebalken (24) schützt das Stromversorgungskabel (19) vor mechanischer Beanspruchung und ist so flach dimensioniert und abgerundet, so dass Passanten nicht behindert werden oder sich verletzen können. Des Weiteren werden Passanten durch Beleuchtungskörper (73) auf den Ladebalken aufmerksam gemacht (7).
Die 8 und 9 stellen einen Ladekasten (30) dar, der von außen z. B an einen Laternenmast (1) anzubringen ist. Der Ladekasten wird mit Strom versorgt, den er aus dem Revisionsschacht (3) bezieht. Das spiralförmige Ladekabel (21) ist am Auslasspunkt (27) der Laterne befestigt und überragt deutlich Straßenverkehr und Passanten. Eine Behinderung durch das Ladekabel kann somit ausgeschlossen werden. Um während des Ladevorgangs das Ladekabel für Passanten besser sichtbar zu machen, ist das Ladekabel mit Leuchten ausgestattet. Diese können auf das Ladekabel angebracht sein oder sind im Kabelmantel zu integrieren. Nach dem Ladevorgang wird der Ladestecker (22) wieder in seine Ruhestellung (31) zurückversetzt.
Die 10 und 11 zeigen, wie ein um ein Drehgelenk vertikal schwenkbarer Ladearm (33) in die horizontale Ladestellung (32) herunter bzw. heraufgeschwenkt wird. Nach Beendigung des Ladevorgangs wird der Ladearm wieder in die senkrechte Ruhestellung (33) zurückgeschwenkt (34). Bei dieser Variante ist es vorteilhaft, den Ladearm durch kleine Leuchten oder Reflektoren für Straßenverkehr und Passanten sichtbar zu machen.
Die 12 bis 14 zeigen in einer prinzipiellen Darstellung, wie mehrere Ladesäulen (35) schnell und einfach elektrisch an einen vorhandenen Einspeisepunkt (2) der Infrastruktur (z. B. Mast einer Straßenlaterne) anzuschließen sind. Dazu wird eine schmale Nut (38 in 13 u. 14) in die Asphaltdecke (7) geschnitten, die Stammkabel (36) und Verzweigungskabel (37) aufnimmt. Die Kabel werden nach oben durch eine Armierung (z. B. Rundeisen, Erdungsband) gesichert und anschließend mit Bitumen (39) versiegelt. Gegebenenfalls kann die Trasse durch Farbgebung der Versiegelung (z. B. farbige Glassplitter, etc.) markiert werden.
Ferner zeigen die 13, 15 bis 17 weitere Varianten einer modifizierten Ladesäule. 13 zeigt auf der rechten Bildseite, wie eine senkrecht stehende Ladesäule (72) in den Bordstein (8) oder im Gehwegbereich (35) einzusetzen ist. Die Bildmitte zeigt einen Formstein (40), der mit dem Bordstein (8) bündig eingebaut ist. Der Formstein enthält Steckdose (4) und Steuerung für den Ladevorgang.
Die 15 zeigt eine weitere Modifikation eine Ladesäulen (41). Diese ist nach dem Ladevorgang in Ruhestellung (42) zu schwenken (43). In 16 ist eine versenkbare Ladestation (45) in einen Unterflurbehälter (44) zurückzuschwenken (43), sobald sie nicht mehr benötigt wird. Ebenso ist die Unterflurklappe (46) in den Ruhezustand zu schwenken (42) und schließt dann mit der Gehwegoberfläche (7) bündig ab.
Die 18 und 19 zeigen, wie auf einem Parkplatz abgestellte Elektrofahrzeuge (49) während der Abstellzeit von oben mit Ladestrom versorgt werden. 18 zeigt, wie von einem Mast ausgehend Versorgungsbalken (48) strahlenförmig bis zu jedem Fahrzeug (49) geführt werden. Die Fahrzeuge werden jeweils über ein flexibles Ladekabel (21) elektrisch versorgt. 19 zeigt die Versorgung der Fahrzeuge von oben, über eine durchgehende Rahmenkonstruktion (53).
20 bis 22 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Ladekonstruktion mit kreuzförmig angeordneten Versorgungsbalken (57, 60). An den Enden der Versorgungsbalken befinden sich drehbar gelagerte Schwenkarme (61, 62). Durch die Schwenkarme ist die Ladesteckdose des Fahrzeugs an jeder Stelle des Fahrzeugs zu erreichen, unabhängig vom Fahrzeugtyp (54, 55) und wie das Fahrzeug eingeparkt wurde (49, 51 in 20). Vorzugsweise dreht der Schwenkarm in die Ruhestellung (22), wenn der Parkplatz nicht belegt ist (56).
Die 23 zeigt ein Versorgungspendel (65, 66), das am Fahrzeug entlang zu schwenken ist. Parkt kein Fahrzeug oder sind die Fahrzeugbatterien nicht aufzuladen, verbleibt das Versorgungspendel in seiner Ruhestellung (65). Daher wird der Fahrer beim Aus- und Einsteigen auch nicht durch ein senkrecht hängendes Versorgungspendel behindert, wenn er sein Fahrzeug auf dem Parkplatz abstellt. Je nach Lage der Ladesteckdose am Fahrzeug erfolgt die elektrische Versorgung von der Ruhestellung (65) aus, oder das Versorgungspendel kann bis zur Maximalstellung (66) ausgelenkt werden. Eine Rasterung in der Pendellagerung hält dann das Versorgungspendel, während des Ladevorgangs in dieser Lage. Sind nach dem Ladevorgang alle Formalitäten durch den Fahrzeugführer erledigt, wird die Sperre aufgehoben und das Versorgungspendel schwenkt dann immer in seine Ruhelage (65) zurück.
24 zeigt eine Wegfahrsperre für das Fahrzeug (6) durch einen senkrechten Ladebalken (68), der hinter dem Fahrzeug herunterzuschwenken ist (69). Wird der Ladebalken heruntergeschwenkt rastet er ein und der Ladevorgang kann beginnen. Der Ladebalken schwenkt erst in seine Ruhestellung (67) zurück und gibt das Fahrzeug frei, wenn der Fahrzeugführer bezahlt hat.
Beschreibung der Darstellungen
1 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein Elektro-Pkw am Straßenrand über eine Laterne aufgeladen wird.
2 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine heruntergeklappte Laternenladestation (13), welche die Revisionsklappe einer Straßenlaterne ersetzt. Die Bedieneinheit ist mit einer Versorgungssteckdose (16) für den Anschluss eines Ladekabels ausgestattet. Reflektoren (73) sind von außen angebracht.
3 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die geschlossene Laternenladestation (18).
4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine aufgeklappte Laternenladestation mit einem Aufnahmefach (23) für das integrierte Ladekabel (21).
5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die geschlossene Laternenladestation mit dem verstauten Ladestecker (22) im Aufnahmefach.
6 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein E-Pkw über einen flachen Ladebalken (24) mit Strom versorgt wird, der auf dem Gehweg (7) aufliegt.
7 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung die Form des flachen Ladebalkens (24), der auf dem Gehweg aufliegt.
8 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein E-Pkw über die Lampe einer Laterne von oben aufgeladen wird. Das Ladekabel ist mit Signallampen (74) für den Straßenverkehr kenntlich gemacht.
9 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein E-Pkw am Straßenrand über eine Laterne von oben aufgeladen wird, bei der das Versorgungskabel außen am Mast (2) angebracht wird.
10 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein E-Pkw am Straßenrand über eine Laterne mit herunterklappbarem Ladearm (32) aufgeladen wird. Warnlampen (73) machen den Ladearm bei Dunkelheit sichtbar.
11 zeigt in einer schematischen Darstellung von vorne, wie ein E-Pkw am Straßenrand über eine Laterne mit heraufklappbarem (32, 33) Ladearm mit Strom versorgt wird.
12 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben, wie mehrere Ladestationen (35) mit Verzweigungskabeln (36, 37) an die bestehende Infrastruktur (2) angebunden werden, z. B. Laterne, KVz, etc.
13 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Darstellung von oben, wie mehrere Ladestationen (35, 40) an das Stromnetz angeschlossen werden. Im Bild links unten ist eine in den Asphalt geschnittene Nut (38) dargestellt, die das Verzweigungskabel (36, 37) aufnimmt.
14 zeigt in einem Längsschnitt durch die Nut (38), wie mehrere Ladestationen (35) durch das Verzweigungskabel (37) miteinander verbunden werden.
15 zeigt in einer schematischen Ansicht von vorne auf der linken Bildseite eine aufklappbare Ladesäule (41). Die rechte Bildseite zeigt die heruntergeklappte Ladesäule (42) flach auf dem Boden liegend bzw. im Boden versenkt.
16 zeigt den Längsschnitt durch eine geöffnete Unterflursteckdose (45), deren Deckel auf dem Gehweg liegt. Die Unterflursteckdose ist in Betriebsstellung und der Ladestecker kann von oben eingeführt werden.
17 zeigt den Längsschnitt durch eine geöffnete Unterflurklappe (46). Die Unterflurklappe ist soweit geöffnet, dass von rechts ein Ladestecker eingeführt werden kann.
18 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben, wie die auf dem Parkplatz abgestellten Elektroautos von einer zentralen Ladesäule versorgt werden. Strahlenförmige Ladebalken führen Ladekabel (21) zu den E-Pkw's.
19 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben, wie die auf einem Parkplatz abgestellten Elektroautos über Kabeldurchführungen (50) auf dem Laderahmen (53) mit Strom versorgt werden.
20 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben, auf einem Parkplatz abgestellte E-Pkw's, die über Schwenkarme versorgt werden.
21 zeigt in einer schematischen Darstellung von der Seite, wie ein abgestelltes Elektroauto (49) über den Schwenkarm (61) versorgt wird.
22 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben, wie zwei abgestellte Elektroautos (49) über Schwenkarme (61) mit Strom versorgt werden, die an einem Versorgungsbalken befestigt sind.
23 zeigt in einer schematischen Darstellung von der Seite, wie ein abgestelltes Elektroauto (49) über ein Versorgungspendel (66) mit Strom versorgt wird.
24 zeigt in einer schematischen Darstellung von hinten gesehen, wie abgestellte Elektroautos (6) über einen schwenkbaren Ladebalken (68) mit Strom versorgt werden. Während des Ladevorgangs dient der Ladebalken (68) als Wegfahrsperre. Erst wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, schwenkt (69) der Ladbalken wieder in die Ruhestellung (67) zurück und gibt den E-Pkw frei.

1: Einspeisepunkt, (z. B. Straßenlaterne)
2: Laternenmast
3: Ladeeinsatz (im Revisionsschacht eingebaut)
4: Ladesteckdose, Kupplung
5: Ladekabel
6: batteriebetriebenes Elektromobil, E-Pkw
7: Geh- bzw. Radweg
8: Bordstein
9: Fahrbahn
10: Infrastruktur, Erdkabel zur Straßenlaterne
11: Steuereinheit (für Ein-/Ausschalten und Abrechnung)
12: Rasterung
13: Laternenladestation (geöffnet)
14: Drehgelenk
15: Abdeckung
16: Versorgungssteckdose für Ladekabel
17: Anschlag
18: Laternenladestation (geschlossen)
19: Stromversorgungskabel
20: Rückplatte
21: Ladekabel zum E-Pkw
22: Ladestecker zum Aufladen des E-Pkw's
23: Aufnahmefach für das Ladekabel
24: flacher Ladebalken auf Gehweg (Ladeposition)
25: flacher Ladebalken in Ruhestellung
26: Versteifung
27: Auslasspunkt des Stromversorgungskabels
28: Versorgungskabel innerhalb/außerhalb des Laternenmasts
29: Befestigung
30: Ladekasten (mit Steuerpult)
31: Ladestecker in Ruhestellung
32: Ladearm (Ladestellung)
33: Ladearm (Ruhestellung)
34: Bewegungsrichtung des Ladearm
35: Einzelladestation, Ladesäule
36: Stammkabel
37: Verzweigungskabel
38: in Asphalt geschnittene Nut
39: Versiegelung der Nut
40: Formstein als Stromladepunkt, Ladestation
41: Ladesäule in Ladestellung
42: Ladesäule in Ruhestellung versenken
43: Ladesäule in Betriebsstellung schwenken
44: Unterflurbehälter
45: versenkbare Ladestation mit Unterflursteckdose
46: geöffnete Unterflurklappe
47: Auflagefläche für die Unterflurklappe
48: stern- bzw. strahlenförmige Versorgungsbalken
49: vorwärts eingeparkter E-Pkw
50: Kabeldurchführung
51: rückwärts eingeparkter E-Pkw
52: Ladekabel für einen rückwärts eingeparkten E-Pkw
53: Laderahmenkonstruktion
54: Ladekabel (linksseitiger Anschluss)
55: Ladekabel (rechtsseitiger Anschluss)
56: nicht belegter Parkplatz, Schwenkarm in Ruhestellung
57: Ladekonstruktion mit Versorgungsbalken
58: Bodensäule
59: Holm
60: Versorgungsbalken
61: Schwenkarmstellung für vorwärts eingeparkten E-Pkw
62: Schwenkarmstellung für rückwärts eingeparkten E-Pkw
63: senkrechtes Drehgelenk
64: Pendellagerung (Drehgelenk, Schraubenfeder, etc.)
65: Ruhestellung des Versorgungspendels
66: Maximalstellung des Versorgungspendels
67: Ladebalken außerhalb des Fahrzeugs (Ruhestellung)
68: Ladebalken (Ladestellung)
69: Schwenkrichtung bis zur Verriegelung
70: waagerechtes Drehgelenk
71: Seitenschutzplatte
72: senkrecht stehender Formstein
73: Warnsignallampen, LED, Reflektor
74: Ladekabel mit Signallampen
75: abgedichtete Durchführung für das Ladekabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4229687 A1 [0004]
- DE 29505733 U1 [0004]
- DE 000029511915 U1 [0005]
- DE 69307661 T2 [0005]
- DE 19707501 C1 [0006]
- DE 000019637436 A1 [0006]
- DE 102007038243 A1 [0006]
- WO 0001997026574 A2 [0007]
- DE 19637436 C2 [0007]
- DE 000004442310 A1 [0007]
- AU 000004518497 A [0007]
- DE 000019510801 A1 [0007]
- DE 000004315275 C2 [0007]
- GB 000002295462 A [0007]
- WO 001997020236 A2 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Elektroautos im Aufwind Modelle und Meilensteine” am 12.02.08 [0008]

Claims

Schaffung von dezentralen Ladestationen für die Akkumulatoren von elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen aller Art, welche sowohl eine kurz- als auch längerfristige Aufladung der Fahrzeugbatterien im City- bzw. Wohnbereich ermöglicht, unter Einbeziehung vorhandener Einspeisepunkte der elektrischen Infrastruktur, wie z. B.: Laternenmasten, Kabelverzweiger, etc. Die Ladestation umfassend den Ladekasten bzw. Einschub für Stromanschluss und Abrechungseinheit, beweglichen Ladearm, sowie die elektrische Anbindung von Ladestationen an einen bestehenden Einspeisepunkt ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Stromversorgung durch vorhandene Einspeisepunkte der öffentlichen Infrastruktur erfolgt, die vorgegeben sind durch: Kabelverzweiger (KVz), Laternenmasten, TV-Verstärker, Autobahnnotrufsäulen, Ampelanlagen, Wartehäuschen, etc.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Stromversorgung durch private Einrichtungen erfolgt, wie: Windparks, Photovoltaikanlagen, Biogas- und Blockheizkraftwerke, Privathäuser, Parkhäuser, Parkplätze, etc.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Stromversorgung durch elektrisch betriebene Zigaretten-, Telefonkarten-, Parkgebühren-, Fahrkartenautomaten und dergleichen erfolgt, die um die Funktion des Energietankens zu erweitern sind und deren Bezahlsystem so zu modifizieren ist, dass eine Abrechung für die jeweils bezogene Batterieladung möglich ist durch: Stromzähler/Kilowattstunde, Münzautomat, EC-Karte, Code-Nummer, Pre-Paid Karte, Cash-Card, Isar-Card, usw.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: das der Ladekasten (30) an die jeweilig vorhandene elektrische Infrastruktur (z. B. Straßenlaternenmast, Kabelverzweiger, KVz, etc.) mechanisch befestigt wird (29 in 8–10), bzw. ein Ladeeinsatz (3 in 1–5) in den Revisionsschacht eines Laternenmasts (2) einzusetzen und mit der Infrastruktur elektrisch zu verbinden ist.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladekasten (30) bzw. Ladeeinsatz (3) mindestens eine Ladesteckdose (4) bzw. Ladekabel (5 in 1) für die Stromversorgung eines E-Pkw's (6), sowie Steuerelemente (11) aufweist oder wenigstens einen Schalter hat, um den Ladevorgang zu starten bzw. zu beenden.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladeeinsatz (3) die Schutzfunktion einer Abdeckung sicherstellt (z. B. bei einer Straßenlaterne) und damit den Innenraum (2) des Einspeisepunkts durch geeignete Maßnahmen abschließt durch: Rasterung (12), Seitenschutzplatte (71), Rückplatte (20) und Frontplatte (1–5). Damit ist der Einspeisepunkt zu jeder Zeit gegen einen Zugriff von außen absichert, auch während des Ladevorgangs.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladeeinsatz (13) im Revisionsschacht durch ein Drehgelenk (14) für den Ladevorgang bis zu einem Anschlag (17) aufgeklappt werden kann und somit die geschützte Versorgungssteckdose (16 in 2) bzw. das Ladekabel (21 in 4) freigibt, welches im Aufnahmefach (23 in 5) abgelegt bzw. spiralförmig im Laternenmast untergebracht ist.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladeeinsatz (13) im Revisionsschacht für den Ladevorgang aufzuklappen ist und die Seitenschutzplatte (71) durch Warnsignallampen, LED's oder mindestens mit einem Reflektor für Passanten kenntlich gemacht ist (2 u. 4). Alternativ kann während des Ladevorgangs der Einsatz offen bleiben oder geschlossen werden. Dazu ist das Ladekabel oberhalb der Abdeckung (15, 3 u. 4) durch die Kabeldurchführung (75) zu führen und wird von dieser abgedichtet
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: ein spiralförmig aufgewickeltes Ladekabel (21) den Abstand zwischen Ladestation und Ladestelle des Fahrzeugs (22) überbrückt, indem es im- oder am Mast bis zum Auslasspunkt (27, 29 in 8 u. 9) in ausrechender Höhe geführt wird. Während des Ladevorgangs machen Signallampen (74) das Ladekabel für den Straßenverkehr kenntlich.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Distanz zwischen Ladestation und Ladestelle des Elektrofahrzeugs (22) durch einen beweglichen Ladearm (24, 32) überbrückt wird, der über ein Drehgelenk (14) mechanisch mit der Ladestation, z. B. einem Laternenmast (2), verbunden ist (6, 10, 11).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der flache Ladebalken (24) das Stromversorgungskabel (19) bis in die Nähe des Elektrofahrzeugs führt, es vor mechanischer Belastung schützt und durch entsprechende Verrundung (24) Passanten nicht behindert (6 u. 7).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der flache, abgerundeter Ladebalken (24) für das bessere Erkennen mit auffälligen Leuchtdioden oder Reflektoren (73) versehen ist und wegen geringer Verletzungsgefahr vorzugsweise aus Hartgummi bzw. Recyclingmaterial zu fertigen ist oder dass wenigstens die Oberfläche des Ladebalkens mit einer weichen, elastischen Schutzschicht überzogen wird.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladearm (32 in 10 u. 11) der Ladestation den Straßenverkehr oder Passanten nicht behindert, da er hoch genug über der Straße angebracht wird, in Ladestellung mit dem Randstein abschließt und besonders während des Ladevorgangs durch Leuchtdioden bzw. Reflektoren (73) für den Straßenverkehr und Fußgänger deutlich sichtbar ist.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladearm (33) zum Lader über ein Gelenk (14) in die Ladestellung (32) herunterzuschwenken (10) bzw. heraufzuschwenken ist (34 in 11) und für die Dauer des Ladevorgang durch eine geeignete Raste horizontal fixiert wird. Der universell einsetzbare, schwenkbare Ladearm ist sowohl an einem Laternenpfahl als auch an einer Hauswand zu montieren.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: der Ladevorgang erst abgeschlossen werden kann, wenn der Nutzer den Ladearm wieder in die ursprüngliche Ruhestellung (25, 33) zurückschwenkt (6, 10, 11) bzw. den Ladestecker (22) in die Ruhestellung (31) zurückführt.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: für die Versorgung von mehreren Elektrofahrzeugen (6 in 12) längs der Straße (8) Einzelladestationen (35) aufzustellen sind, die mit einem Elektrokabel (37) untereinander und mit dem Einspeisepunkt (2) verbunden werden, indem vorzugsweise eine Nut (38) für das Kabel (37) in den Gehweg (7) zu schneiden ist, die nach der Kabelverlegung mit Bitumen, Asphalt oder Beton wieder zu versiegeln ist (13 und 14).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Einzelstation (35) als Betonfertigteil preiswert herzustellen ist und entlang der Straße (9) bzw. auf dem Gehweg (7 in Fig.) zu platzieren ist (12 bis 14).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: Einzelstationen (35) in Betonfertigbauweise entlang der Straße (9), entweder als senkrechte Säulen (72) oder als bündige Formteile (40) in den Randstein (8) einzubauen sind (13).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die senkrecht stehende Ladesäule (41) vorzugsweise nach dem Ladevorgang in die Ruhestellung (42) zurückzuschenken (43) ist, damit Passanten nicht behindert werden und die Autotür ungehindert vom Fahrzeugführer zu öffnen ist. Hierfür ist die Ladesäule aus Kunststoff oder Metall zu fertigen, mit einem Drehgelenk (14) und einer Einrastung für die Ladestellung auszustatten, sowie ausreichend mit LED's bzw. Reflektoren für Passanten kenntlich zu machen.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die versenkbare Ladestation in Ruhestellung im Unterflurbehälter (44 in 16) abzusenken ist und bündig mit dem Bürgersteig (7) abschneidet. Für den Ladevorgang (45) ist sie aufzuklappen (42) und gibt damit Steckdose (4) bzw. Ladekabel frei.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die versenkbare Unterflurklappe (46) für den Ladevorgang einseitig aufzuklappen ist, die Versorgungseinheit frei gibt und in der Ruhestellung bündig mit dem Gehweg abschließt (7 in 17).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die versenkbaren Ladestationen (42, 45, 46 in 15–17) für Straßenverkehr bzw. Passanten durch Leuchtdioden oder Reflektoren (73) ausreichend kenntlich gemacht werden und im geschlossenen, d. h. im Ruhezustand durch entsprechende Kennzeichnung für den Kraftfahrer als Ladestation zu erkennen sind.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: auf Parkplätzen die Stromversorgung von einer zentralen Ladesäule ausgehend zu jedem Fahrzeug erfolgt, bei dem die strahlenförmigen Versorgungsbalken (48 in 18) hoch genug über den Fahrzeugen angebracht sind und dass an jedem Enden eines Versorgungsbalkens mindestens ein spiralförmiges Ladekabel (21) in Griffhöhe angebracht ist, welches das betreffende Fahrzeug (49) mit Strom versorgt.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: auf Parkplätzen für die Stromversorgung unter dem Versorgungsbalken ein Laufwagen angebracht ist, der am Versorgungsbalken entlang geführt wird. Für den Ladevorgang ist der Laufwagen zum jeweiligen Elektrofahrzeug auszurichten, damit das spiralförmige Ladekabel auf kürzestem Weg heranzuführen ist.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: auf Parkplätzen die Stromversorgung in ausreichender Höhe über eine geschlossene Rahmenkonstruktion (53 in 19) erfolgt, die in regelmäßigen Abständen Kabeldurchführungen (50) bzw. Auslässe für das spiralförmige Ladekabel aufweist (21 u. 52 in 19).
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: die Stromversorgung in ausreichender Höhe über eine Ladekonstruktion mit kreuzförmig angeordneten Versorgungsbalken (57 in 20–22) erfolgt, an deren Ende (63) horizontal schwenkbare Arme (61) vorgesehen sind, die unabhängig von Parkposition (49, 51) und Fahrzeugtyp vorzugsweise zwei Elektroautos mit Strom versorgen.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: auf Parkplätzen oder in Tiefgaragen ein Versorgungspendel vertikal entlang eines Fahrzeugs, von der Ruhestellung (65 in 23) bis zur Maximalstellung (66) zu bewegen ist, um unabhängig von der jeweiligen Parkposition (49) das betreffende Fahrzeug mit Strom zu versorgen. Vorzugweise wird das Versorgungspendel in der Ruhestellung (65) durch eine Raste oder ein Magnet gesichert.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: in einer vereinfachten Ausführung das Versorgungspendel über eine Schrauben- bzw. Spiralfeder (64) mit dem Versorgungsbalken (60 in 23) verbunden ist und nach Beendigung des Ladevorgangs durch Federwirkung in die Ruhestellung (65) zurückgeführt wird.
Die Ladestation für Elektrofahrzeuge nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass: auf Parkplätzen oder in Tiefgaragen die Stromversorgung jeweils über einen herabzuschwenkenden (69 in 24) Ladebalken (67) erfolgt, der das Fahrzeug (6) während des Ladevorgangs am vorzeitigen Wegfahren hindert und diesem den Weg versperrt (68). Der Ladebalken ist erst dann wieder in die horizontale Ruhestellung (67) zurückzuschwenken, wenn der Fahrer alle Formalitäten erfüllt hat, die mit dem Ladevorgang in Verbindung stehen.