DE102010047676B4

DE102010047676B4 - Straßenbeleuchtungsanlage mit Ladestationen für Elektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE102010047676B4
Application number: DE102010047676A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: WO2012045383A2; WO2012045383A3; DE102010047676A1

Abstract

Bei einer Straßenbeleuchtungsanlage mit mehreren entlang einer Straße angeordneten Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) und einem von Lichtmast zu Lichtmast unterirdisch verlegten Beleuchtungskabel (5), an das die Leuchten (3a, 3b, 3c ...) der Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) angeschlossen sind, ist zumindest ein Teil der Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) als Ladestation (15a, 15b, 15c ...) für Elektrofahrzeuge (8) ausgebildet ist. Das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel (5) ist mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung beaufschlagt. Die Ladestation (15a, 15b, 15c ...) weist einen Spannungswandler (13) auf, der die erhöhte Spannung auf Netzspannung herabsetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Straßenbeleuchtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Straßenbeleuchtungsanlagen gehören zur Ausstattung praktisch aller kommunaler Straßen. Der Anschluss der Straßenbeleuchtung eines Straßenzugs erfolgt im allgemeinen mit einem unterirdisch verlegten Beleuchtungskabel, das über einen Schaltkasten mit der allgemeinen Stromversorgung verbunden ist.
Es ist bereits bekannt, die Lichtmasten einer Straßenbeleuchtung als Stromversorgungseinrichtung für externe Verbraucher zu verwenden (vgl. z. B. DE 10 2007 038 245 A1 ). Zwar kann als Verbraucher damit beispielsweise eine Weihnachtsbeleuchtung oder ein Mobiltelefon versorgt und gegebenenfalls auch die Batterie kleinerer Elektrofahrzeuge aufgeladen werden, zum Aufladen größerer Elektrofahrzeuge, beispielsweise eines batteriebetriebenen PKW reicht jedoch die Stromstärke, für welche das Beleuchtungskabel zugelassen ist, nicht aus, jedenfalls nicht in einer ausreichenden Zeitspanne von wenigen Stunden, schon gar nicht, wenn die Straßenbeleuchtung eingeschaltet ist. Letzteres gilt auch für die als Ladestationen für batteriebetriebene PKW ausgebildeten Straßenbeleuchtungslichtmasten nach GB 2465045 A .
Da das unterirdische Verlegen neuer, für eine höhere Stromstärke zugelassener Erdkabel mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist, wird beispielsweise nach JP 2009 065785 A statt eines Erdkabels ein Luftkabel verwendet, das an dem oberen Ende der Masten befestigt ist, um die Ladestation für ein Elektrofahrzeug mit einem ausreichenden Ladestrom zu versorgen. Eine solche Luftleitung ist jedoch als zusätzliche Leitung mit entsprechenden Kosten verbunden und zudem störanfällig. Darüber hinaus stellen Luftleitungen eine erhebliche Beeinträchtigung des Stadtbildes dar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bestehende Straßenbeleuchtungsanlagen mit geringem Aufwand zu leistungsfähigen Ladestationen für Elektrofahrzeuge umzurüsten.
Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Straßenbeleuchtungsanlage erreicht.
Mit der Erfindung wird den unterschiedlichen Interessen aller Beteiligten entsprochen. Dies sind insbesondere die Interessen der Elektroautofahrer, der Eigentümer bzw. Betreiber der Straßenbeleuchtung und die der Stromlieferanten bzw. Netzbetreiber. Elektroautofahrer können ihre Elektroautos möglichst schnell und billig beladen. Die Eigentümer und Betreiber der Straßenbeleuchtung können die Straßenbeleuchtung mit geringen Investitionskosten für die Nutzung der Straßenbeleuchtungsanlage als Ladestationen erweitern, ohne dadurch die Qualität der Straßenbeleuchtung herabzusetzen. Die Stromlieferanten bzw. Netzbetreiber können einen möglichst großen Strombedarf der Endkunden steuern, um damit die Stromnetzlast technisch und ökonomisch zu optimieren.
Bei der erfindungsgemäßen Straßenbeleuchtungsanlage wird das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung beaufschlagt. Damit braucht kein neues Beleuchtungskabel verlegt zu werden. Durch die gegenüber der Netzspannung erhöhte Spannung, mit der das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel beaufschlagt wird, kann eine entsprechend erhöhte Leistung zu der Ladestation transportiert werden.
Die Batterie eines Elektrofahrzeuges, welche den Elektromotor mit elektrischem Strom versorgt, ist normalerweise unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters an die Netzspannung anschließbar, um sie an beliebige Ladestationen, beispielsweise auch an die Steckdose eines Privathaushaltes, einer Garage oder dgl. zum Aufladen anschließen zu können.
Erfindungsgemäß sind daher die Lichtmasten der Straßenbeleuchtungsanlage, die als Ladestation ausgebildet sind, jeweils mit einem Spannungswandler versehen, der die erhöhte Spannung, mit der das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel beaufschlagt ist, wieder auf Netzspannung herabsetzt. Das heißt, an der Ladestation an dem Lichtmast liegt damit wie beispielsweise an den Steckdosen eines Privathaushaltes die Netzspannung an, die z. B. in Europa und den meisten Gebieten der Erde 230 Volt beträgt.
Der Spannungswandler kann ein Trafo, beispielsweise ein Spartrafo, aber auch ein elektronisches Schaltnetzteil sein.
Mit der gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung, mit der der Strom in dem Beleuchtungskabel transportiert wird, wird das Beleuchtungskabel an einer Schaltstelle beaufschlagt. Die Schaltstelle kann beispielsweise eine Trafostation sein, die über eine Hochspannungsleitung mit dem Stromerzeuger verbunden ist.
Vorzugsweise wird die Schaltstelle jedoch durch den Verteiler oder den Schaltkasten der Straßenbeleuchtungsanlage gebildet, der die Leuchten eines oder mehrerer Straßenzüge schaltet und über das Beleuchtungskabel mit Strom versorgt. Zur Beaufschlagung des unterirdisch verlegten Beleuchtungskabel mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung weist die Schaltstelle vorzugsweise einen Spannungswandler auf, also beispielsweise einen Trafo, gegebenenfalls als Spartrafo, oder z. B. ein als Spannungswandler ausgebildetes Schaltnetzteil.
Die Leuchte kann dabei an der Spitze des Lichtmasten befestigt sein, oder an einem beispielsweise über der Straße montierten Seil hängen, das beispielsweise zwischen zwei Lichtmasten verläuft.
Das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel wird normalerweise durch ein mehradriges Kabel gebildet, insbesondere durch ein Drehstromkabel mit drei Außenleitern (Phasen) (L1, L2 und L3) sowie einem Neutralleiter (N) und einem Schutzleiter (PE), wobei der Neutralleiter und der Schutzleiter zu einem einzigen Leiter (PEN) kombiniert sein können.
Damit die Stromversorgung der Leuchte beim Aufladen des Elektrofahrzeugs nicht beeinträchtigt wird, wird vorzugsweise nur eine Ader oder ein Teil der Adern, also der Leiter des Beleuchtungskabels zum Aufladen des Elektrofahrzeugs verwendet, so dass der oder die übrigen Leiter des Beleuchtungskabels zur Stromversorgung der Leuchten der Straßenbeleuchtungsanlage eingesetzt werden können. Der oder die mit einer Ladestation an den Lichtmasten verbundenen Leiter des Beleuchtungskabels können dann mit einem Spannungswandler beispielsweise in dem Schaltkasten gegenüber der Netzspannung hochgespannt und mit dem Spannungswandler an der Ladestation an dem jeweiligen Lichtmast auf Netzspannung herunter gespannt werden.
An den am Lichtmast vorgesehenen Spannungswandler können eine oder mehrere Steckdosen angeschlossen sein. Damit kann ein weiteres Elektrofahrzeug angeschlossen werden, wenn bei einem Elektrofahrzeug, das an eine andere Steckdose des Lichtmasten angeschlossen ist, der Ladevorgang bereits abgeschlossen ist.
Auch ist es möglich, an einem Lichtmast mehrere Ladestationen mit eine oder mehreren Steckdosen vorzusehen.
Als Steckdose wird vorzugsweise eine Steckdose für genormte Ladestecker von Elektroauto verwendet, insbesondere ein Drehstromstecker, der zur Datenkommunikation wenigstens einen Signalkontakt aufweist, beispielsweise ein Mennekes-Stecker, der als VDE-AR-E2623-2-2 standardisiert und für die nächste Version der internationalen Norm IEC 62196 eingereicht ist. Es handelt sich um einen 7-poligen runden Stecker, der dem Anschluss an das in Europa verbreitete 400 Volt Dreiphasennetz erlaubt (spezifiziert bis 63 Ampere Ladestrom). Zusätzlich kann auch mit 230 Volt Einphasen-Wechselstrom geladen werden.
Wenn ein Elektrofahrzeug an die Ladestation an einem Lichtmast zum Aufladen der Batterie angeschlossen werden soll, kann der Benutzer den Stromversorger beispielsweise über Mobilfunk, mit einem PIN-Code, einer elektronischen Karte oder dgl. auffordern, die betreffende Ladestation freizuschalten.
Dabei löst vorzugsweise das Einstecken und Freischalten den Ladevorgang nicht automatisch aus. Dies wird erst durch ein interaktives Ladesteuerungssystem vorgenommen, das unterschiedliche Bedarfe des Autofahrers (sofortiges Laden, Laden bis zu einem bestimmten Zeitpunkt oder Laden zu möglichst günstigen Konditionen, ect.) mit den Interessen der Stromlieferanten bzw. Netzbetreiber (Laden zu Zeiten, zu denen das Netz möglichst wenig belastet wird und der Strom möglichst günstig eingekauft werden kann) entsprechend einem „Smart Grid” verknüpft und optimiert. Dies bedeutet beispielsweise, dass ein Elektroautofahrer, der abends von der Arbeit nach Hause kommt und sein Auto zum Laden einsteckt und z. B. mit einem Ladeprofil bis morgen Früh, um eine bestimmte Uhrzeit anmeldet, sein Auto in der lastschwachen Zeit nach Mitternacht und in den frühen Morgenstunden aufgeladen bekommt.
Dazu weist jede Ladestation vorzugsweise eine ferngesteuerte Freischalteinrichtung auf, die beispielsweise durch einen ferngesteuerten Schalter gebildet wird. Die Fernsteuerung kann beispielsweise über Funk erfolgen oder über das Stromnetz per Powerline Communication.
Um zu verhindern, dass beim Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs an der Ladestation an einem Lichtmast der Straßenbeleuchtungsanlage ein Dritter unbefugt das Aufladen unterbricht, kann die Ladestation mit einer Verriegelungseinrichtung versehen sein, mit der die lösbare Verbindung zum Anschluss des Elektrofahrzeugs an die Ladestation verriegelbar ist. Die lösbare Verbindung kann beispielsweise ein Stecker sein, der in eine Steckdose der Ladestation gesteckt wird. Die Verriegelung kann elektromechanisch erfolgen.
Damit nur der Ladeberechtigte die Verriegelungseinrichtung entriegeln kann, kann die Verriegelungseinrichtung beispielsweise von einem Empfänger angesteuert werden, der mit einem Sender kommuniziert, den der Berechtigte betätigt. Der Empfänger kann einen Speicher aufweisen, in dem die Berechtigungsdaten des Berechtigten abgelegt sind. So kann z. B. ein RFID-Transponder zur Betätigung der Entriegelungseinrichtung verwendet werden, beispielsweise ein mit einem solchen Transponder versehener Autoschlüssel.
Ferner können die mit einer Ladestation versehenen Lichtmasten mit einer optischen Anzeige versehen sein, beispielsweise einer rot/grünen Leuchtdiode, um auf freie und belegte Ladestationen an den Lichtmasten einer Straße schon von weitem hinzuweisen.
Da die Lichtmasten und damit die Ladestationen im allgemeinen auf der von der Fahrbahn abgewandten Seite des Gehsteigs angeordnet sind, muss das Ladekabel, das die Ladestation mit dem Elektrofahrzeug verbindet, über den Gehsteig geführt werden. Dazu kann ein an dem Lichtmast in einer Höhe, die Fußgänger nicht behindert, ein Haltearm angebracht sein, an dem das Ladekabel befestigt ist. Der Haltearm kann an den Lichtmast klappbar oder vom Gehsteig weg verschwenkbar am Lichtmast befestigt sein. Auch ist es möglich, in dem Bordstein am Straßenrand eine oder mehrere im Abstand angeordnete Steckdosen anzubringen, die mit einem Kabel vom Lichtmast oder dessen Beleuchtungskabel mit Strom versorgt werden. Mehrere Steckdosen können dabei nicht gleichzeitig genutzt werden. Sie sind entsprechend geschaltet. Mehrere Steckdosen sind jedoch dazu da, möglichst viele Ladeparkplätze zu schaffen, sodass die Ladestation durch ein parkendes Fahrzeug nicht blockiert werden kann.
Unter Netzspannung ist insbesondere die Spannung des öffentlichen Stromnetzes zu verstehen. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Stromnetzen anwendbar. Ferner gehören zur Straßenbeleuchtung nicht nur die Lichtmasten unmittelbar in der Straße, sondern beispielsweise auch Lichtmasten an Parkplätzen.
Die erfindungsgemäße Straßenbeleuchtungsanlage weist vorzugsweise eine zentrale Steuereinrichtung zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Ladestationen und den Leuchten der Lichtmasten auf. Das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel ist jedoch auf eine bestimmte Stromhöchstbelastung ausgelegt, d. h. über das Beleuchtungskabel ist nur ein bestimmter maximaler Strom zuführbar. Damit die Straßenbeleuchtung uneingeschränkt genutzt werden kann, ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass von dem über das Beleuchtungskabel zuführbaren Strom bei eingeschalteter Straßenbeleuchtung den Ladestationen nur die Strommenge zugeführt wird, die von der Straßenbeleuchtung nicht verbraucht wird.
Weiterhin muss der zum Laden der Elektrofahrzeuge verbrauchte Strom gemessen und über eine Clearingstelle abgerechnet werden. Für die Netzsteuerung stellen Kommunikations-Module, beispielsweise GSM-Module eine bevorzugte Art der wechselseitigen Informationsübertragung dar. Diese Module werden als Steuerungselemente in die kombinierte Beleuchtung- und Elektrotankstellenanlage integriert. Die Integration des Steuerungselementes erfolgt dabei vorzugsweise modular, um die betriebskostenintensiven Kommunikationsmodule bei Bedarf problemlos ausbauen und versetzen zu können. Über die Kommunikationsmodule werden sowohl die Steckdosen der Ladestationen gesteuert als auch die Straßenbeleuchtung. Folgende Funktionen können damit durchgeführt werden: Ein- und Ausschalten der Straßenbeleuchtung, Regeln bzw. Dimmen der Straßenbeleuchtung, Ein- und Ausschalten der Steckdosen der Ladestationen, Regeln der Steckdosen der Ladestationen, Informationsübertragung des Ladezustands des angeschlossenen Elektrofahrzeugs, Informationsübertragung des Stromverbrauchs und gegebenenfalls Übertragung weiterer Informationen.
Um die Steckdose nutzen zu können, benötigt der Ladeberechtigte ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Mobiltelefon oder eine in das Fahrzeug integrierte Steuerungseinheit mit einem Kommunikationsalso insbesondere GSM-Modul.
Der Ladeberechtigte setzt sich mit seinem mobilen Endgerät mit der Clearingstelle telefonisch in Verbindung, wobei er anhand seiner dort hinterlegten Telefonnummer identifiziert wird.
Jeder Ladestation bzw. bei einer Ladestation mit mehreren Steckdosen jeder Steckdose sind alphanummerische Identifikationsdaten, z. B. eine Telefonnummer zugeordnet, die sichtbar an der Ladestation angebracht sind. Die Identifikationsdaten bzw. die Telefonnummer der jeweiligen Steckdose werden von dem Ladeberechtigten gegebenenfalls mit dem gewünschten Ladeprofil mit seinem mobilen Endgerät der Clearingstelle mitgeteilt, welche die jeweilige Steckdose freischaltet.
Dazu ist der Clearingstelle die zentrale Steuereinrichtung zugeordnet, durch die der der Steckdose zugeordnete Schalter betätigt wird, und zwar ferngesteuert über das Kommunikations- oder GSM-Modul, das der Steckdose zugeordnet ist.
Die Rufunterdrückung darf dabei bei dem mobilen Endgerät nicht eingeschaltet sein. Auf diese Weise wird der Berechtigte von der Clearingstelle identifiziert und der verbrauchte Strom kann ihm in Rechnung gestellt werden. Die Clearingstelle leitet das von dem Ladeberechtigten erhaltene Stromentgelt an den Stromlieferanten der Straßenbeleuchtung weiter und verrechnet die Regelenergiekosten mit dem Netzbetreiber.
Die Erfindung umfasst damit auch ein Verfahren zur Steuerung des Aufladens der Batterie der Elektrofahrzeuge mit den als Ladestation ausgebildeten Lichtmasten der Straßenbeleuchtungsanlage.
Die Erfindung ist insbesondere für Elektroautos bestimmt. Um den Elektroautos einen hohen Ladestrom zuzuführen und die Ladezeit möglichst zu verkürzen, erfolgt das Laden daher vorzugsweise nach folgendem Ablaufalgorithmus:
Das Elektroauto wird in die Steckdose der Ladestation des jeweiligen Lichtmasten gesteckt. Der Autofahrer oder sonstige Ladeberechtigte ruft mit seinem mobilen Endgerät die Clearingstelle an und teilt ihr die Identifikationsnummer bzw. die Telefonnummer der Steckdose mit. Die Telefonnummer des mobilen Endgeräts des Elektroautofahrers ist bei der Clearingstelle hinterlegt, sodass der Elektroautofahrer bzw. Ladeberechtigte über die Telefonnummer seines mobilen Endgeräts, die nicht unterdrückt sein darf, identifiziert werden kann.
Über den Ladestecker des Elektroautos, der dazu Signalkontakte aufweist, werden der Clearingstelle der Ladezustand der Batterie des Elektroautos und die maximal benötigte Energiemenge übermittelt.
Der Elektroautofahrer wählt dann über sein mobiles Endgerät unter folgenden Ladeprofilen, die jeweils einen eigenen Stromtarif haben können, ein Ladeprofil aus. Die Ladeprofile weisen die nachstehende Rangfolge auf, wobei das zuerst genannte Ladeprofil den höchsten Tarif besitzt:
Ladeprofil „Not-Basis”-Laden: Das Elektroauto soll mit einer begrenzten Mindeststrommenge beladen werden, um z. B. zur nächsten Servicestation zu gelangen. Voraussetzung dafür ist, dass das Elektroauto weniger als die definierte Mindeststrommenge geladen hat. Das Elektroauto wird nur bis zu definierten Mindeststrommenge geladen. Das Ladeprofil „Not-Basis”-Laden ist allen Ladeprofilen bis auf das Ladeprofil „Sofort”-Laden vorrangig.
Ladeprofil „Sofort”-Laden: Das Elektroauto soll so schnell wie möglich geladen werden.
Ladeprofil „Zeit”-Laden: Der Ladeberechtigte gibt neben der Information des Ladeprofils eine Uhrzeit ein, bis wann er das Elektroauto vollgeladen haben möchte. Der eingegebenen Zeitraum muss ein Vielfaches, beispielsweise bei zwei- bis dreimal so lange wie der theoretische Ladezeitraum beim „Sofort”-Laden sein. Das Ladeprofil ”Zeit”-Laden wird zusätzlich von eventuell existierenden Stromnetzengpässen und anderen an der gleichen Straßenbeleuchtungsanlage angesteckten Elektroautos mit vorrangigen Ladeprofilen limitiert. „Zeit”-Laden ist nur dann möglich, wenn der Zeitraum größer ist als das Vielfache des theoretischen Ladezeitraums inklusive der bereits bestehenden Stromnetzengpässe und den bereits vorrangig angeschlossenen Ladeprofilen. Eventuell wird dem Ladeberechtigten die Zeit angezeigt, wie lange sein Elektroauto eingesteckt sein muss, um das Ladeprofil „Zeit”-Laden nutzen zu können.
Ladeprofil „Billig”-Laden: Es besteht kein Zeitlimit, bis wann das Auto aufgeladen sein soll, jedenfalls ein sehr langer Zeitraum von beispielsweise drei oder vier Tagen.
Als ein weiteres Ladeprofil kann das „Zeit-Teil”-Laden vorgesehen sein. Es stellt ein Unterprofil des „Zeit”-Ladens dar und zielt nicht auf das Vollladen eines Elektroautos ab, sondern nur auf das teilweise Laden in einer bestimmten Zeit. Die Strommenge, die geladen werden soll, wird zur variablen Eingabegröße und nicht die Zeit.
In der Clearingstelle werden die Eingaben des Elektroautofahrers verifiziert. Ferner wird festgestellt, wieviele Fahrzeuge mit welchen Ladeprofilen bereits angemeldet sind, welches Vielfache des theoretischen Mindestladezeitraums sich aus diesen Informationen und dem benötigen Strombedarf der Elektroautos zum „Zeit-Laden” ergibt, ob der Elektroautofahrer mit seiner Telefonnummer korrekt angemeldet ist usw. Nur mögliche und erlaubte Ladeprofile werden als Eingabe akzeptiert.
Die Ladeprofile „Not-Basis”-Laden und „Sofort”-Laden werden nach dem Prinzip „First-Come-First-Serve” abgearbeitet. Die Ladeprofile „Zeit”-Laden und „Billig”-Laden werden optimiert. „Zeit”-Laden und „Billig”-Laden sind dabei aus Sicht des Ablaufalgorithmusverfahrens technisch gleich zu behandeln. „Billig”-Laden verfügt lediglich über einen deutlich längeren Ladezeitraum der durch die Zeitobergrenze definiert ist.
In der Clearingstelle erfolgt fortlaufend die Optimierung. Dort werden alle Stromprofile der Elektroautofahrer gebündelt. Zudem stellen die Netzbetreiber fortlaufend genannte Präferenzen zur Lastverteilung der Clearingstelle zur Verfügung. Auf diese Weise wird ein „Smart-Grid”-System verwirklicht.
Das heißt, da die über das Beleuchtungskabel zum Laden der Elektrofahrzeuge zuführbare Strommenge begrenzt ist, insbesondere bei eingeschalteter Straßenbeleuchtung, wird nicht allen an das Beleuchtungskabel angeschlossenen Ladestationen, an die ein Elektrofahrzeug zum Laden angeschlossen ist, und falls eine Ladestation mehrere Steckdosen aufweist, an die Elektrofahrzeuge zum Laden angeschlossen sind, durch die Clearingstelle bzw. die zentrale Steuereinrichtung nicht gleichzeitig die gleiche Strommenge zugeführt, sondern die Zufuhr erfolgt in einer Rang- und Reihenfolge, die durch die Ladeprofile bestimmt wird. So kann z. B. nur einer oder nur einem Teil dieser Ladestationen oder Steckdosen Strom oder eine größere Strommenge als den übrigen Ladestationen bzw. Steckdosen zugeführt werden.
Die Ladestecker müssen aus Sicherheitsgründen aussteckbar oder abschaltbar sein. Um ein missbräuchliches Verhalten einzudämmen, muss sichergestellt werden, dass sich kein Dritter durch unbefugtes Ausstecken oder Abschalten eines zum Laden eingesteckten Elektroautos einen Vorteil verschaffen kann. Insbesondere muss ausgeschlossen werden, dass durch unbefugtes Ausstecken oder Abschalten eines zum Aufladen angemeldeten Elektroautos ein anderer sein Elektroauto schneller aufladen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass im Falle eines missbräuchlichen Aussteckens oder Abschaltens der frühest mögliche Zeitpunkt des Aufladens von weiteren Elektroautos nur der sein kann, an dem alle anderen zum Aufladen angemeldeten Elektroautos theoretisch aufgeladen gewesen wären.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Ausführungsform einer mit Ladestationen versehenen Straßenbeleuchtungsanlage zeigt.
Danach weist die Straßenbeleuchtungsanlage mehrere entlang einer Straße 1 angeordnete Lichtmasten 2a, 2b, 2c ... auf, die mit Leuchten 3a, 3b, 3c ... versehen sind. Die Lichtmasten 2a, 2b, 2c sind mit weggebrochenen Teilen dargestellt.
Zur elektrischen Versorgung der Leuchten 3a, 3b, 3c der Straßenbeleuchtungsanlage ist ein Schaltkasten 4 vorgesehen, der an die allgemeine Stromversorgung mit der Netzspannung (230 V) an die Trafostation T angeschlossen ist.
An den Schaltkasten 4 oder Verteiler ist ein in der Straße 1 unterirdisch verlegtes Beleuchtungskabel 5 angeschlossen, das den Schaltkasten 4 mit den Leuchten 3a, 3b, 3c ... der Lichtmasten 2a, 2b, 2c ... der Straßenbeleuchtungsanlage verbindet.
Jeder Lichtmast 2a, 2b, 2c ... weist wie üblich eine beispielsweise mit einer Tür verschließbare Serviceöffnung 6 auf, die bei den bestehenden Lichtmasten häufig mit einer Tür versehen ist. Um eine Ladestation 15a, 15b, 15c ... zu bilden, ist in der Serviceöffnung 6 eine Steckdose 7 vorgesehen, an die das Elektrofahrzeug 8 mit einem Kabel 9 mit einem Ladestecker 10 anschließbar ist. Die Serviceöffnung 6 und die darin enthaltenden Komponenten ist nur in dem in der Zeichnung vergrößert dargestellten Lichtmast 2a dargestellt. Die Lichtmasten 2b, 2c ... sind entsprechend ausgebildet.
Das Beleuchtungskabel 5 ist, wie üblich, als Drehstromkabel mit drei Außenleitern (Phasen) L1, L2 und L3 sowie einem kombinierten Neutral- und Schutzleiter PEN ausgebildet.
Das Beleuchtungskabel 5 erstreckt sich, wie für den Lichtmast 2a gezeigt, vom Boden bis in Höhe der Serviceöffnung 6, an der sich beispielsweise eine Klemmleiste 11 befindet, um den Leiter L1 an die Steckdose 7 und im Fall des Lichtmasten 2a den Leiter L2 an die Leuchte 3a anzuschließen. Wie schematisch dargestellt, sind dabei die Leuchten 3a, 3b, 3c der Lichtmasten 2a, 2b, 2c abwechselnd an die Leiter L2 und L3 angeschlossen.
Der Leiter L1 des Beleuchtungskabels 5 ist mit dem allgemeinen Netz, das eine Spannung von beispielsweise 230 Volt aufweist, über einen Spanungswandler 12 verbunden, wodurch die Spannung in dem Leiter L1 beispielsweise auf 1000 Volt erhöht wird.
Wie bei dem Lichtmast 2a gezeigt, ist der Leiter L1 bei allen Lichtmasten 2a, 2b, 2c ... über einen Spanungswandler 13 an eine Steckdose 7 angeschlossen, wodurch die erhöhte Spannung von z. B. 1000 Volt an der Steckdose 7 auf die Netzspannung von 230 Volt herunter gespannt wird.
In dem Schaltkasten 4 sind die Leitungen L1, L2 und L3 des Beleuchtungskabels 5 jeweils mit einer Sicherung 14a, 14b, 14c von z. B. 10 Ampere abgesichert.
Wie bei dem Lichtmast 2a gezeigt, ist jeder Spanungswandler 13 an den einzelnen Ladestationen 15a, 15b, 15c über einen Schalter 16 mit der jeweiligen Steckdose 7 verbunden, welcher Teil einer vorzugsweise ferngesteuerten Freischalteinrichtung für die jeweilige Ladestation 15a, 15b, 15c bildet. Ein Schalter kann auch in Schaltkasten auf der Nieder- oder Hochspannungsseite des Spannungswandler 12 vorgesehen sein.
Anstelle einer Steckdose 7 können auch zwei oder mehr Steckdosen an einem Lichtmast 2a, 2b, 2c vorgesehen sein. Dabei kann der Spannungswandler 13 jedes Lichtmasts über jeweils einen Schalter mit der jeweiligen Steckdose verbunden sein.
Auch kann der Schaltkasten 4 für die Straßenbeleuchtung als Ladestation mit einem oder mehreren Steckern, ferngesteuerter Freischalteinrichtung usw. ausgebildet sein, wie durch den Stecker 17 angedeutet.
Dabei kann die Ladestation am Schaltkasten 4 als Schnell-Ladestation ausgebildet sein. Dazu kann die Trafostation T einen Spannungswandler aufweisen, der die Spannung für die Ladestation am Schaltkasten entsprechend erhöht. Der Spannungswandler der Trafostation T kann damit den Spannungswandler 12 in dem Schaltkasten 4 ersetzen und seinerseits z. B. die Spannung in dem Leiter L1 auf beispielsweise 1000 Volt erhöhen.
Nach der Erfindung kann die bordeigene Batterie eines Elektrofahrzeugs schnell und effizient aufgeladen werden, insbesondere auch die von Personenkraftwagen, und zwar sowohl nachts wie tagsüber beim Parken am Straßenrand.
Es versteht sich, dass die Ladestationen 15a, 15b, 15c ... an den Lichtmasten 2a, 2b, 2c ... mit weiteren Einrichtungen versehen sein können, insbesondere mit Stromzählern zur Erfassung der zum Aufladen der Batterie gelieferten Energie sowie Einrichtungen zur Abrechnung derselben.

Claims

Straßenbeleuchtungsanlage mit mehreren entlang einer Straße angeordneten Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) und einem von Lichtmast zu Lichtmast unterirdisch verlegten Beleuchtungskabel (5), an das die Leuchten (3a, 3b, 3c ...) der Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) angeschlossen sind, wobei zumindest ein Teil der Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) als Ladestation (15a, 15b, 15c ...) für Elektrofahrzeuge (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel (5) mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung beaufschlagt ist und die Ladestation (15a, 15b, 15c ...) einen Spannungswandler (13) aufweist, der die erhöhte Spannung auf Netzspannung herabsetzt.
Straßenbeleuchtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung des unterirdisch verlegten Beleuchtungskabels (5) mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung eine Schaltstelle mit einem Spannungswandler (12) vorgesehen ist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Spannungswandler (12) versehene Schaltstelle durch den Schaltkasten (4) der Straßenbeleuchtungsanlage gebildet wird.
Straßenbeleuchtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel (5) ein Drehstromkabel mit drei Außenleitern (L1, L2, L3) und einem Neutralleiter und einem Schutzleiter oder einem zu einem einzigen Leiter (PEN) kombinierten Neutralleiter und Schutzleiter ist, wobei wenigstens ein Außenleiter (L1) mit einer gegenüber der Netzspannung erhöhten Spannung beaufschlagt und an einen Trafo (13) zur Herabsetzung der erhöhten Spannung auf Netzspannung an den Ladestationen (15a, 15b, 15c ...) der Lichtmasten (2a, 2b, 2c ...) angeschlossen ist, wobei wenigstens ein mit Netzspannung beaufschlagter Außenleiter (L2, L3) des Beleuchtungskabels (5) an die Leuchte (3a, 3b, 3c ...) des mit der Ladestation (15a, 15b, 15c ...) versehenen Lichtmastes (2a, 2b, 2c ...) angeschlossen ist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trafo (12) in dem Schaltkasten (4) zur Erhöhung der Spannung in dem wenigstens einen Außenleiter (L1) des Beleuchtungskabels (5) vorgesehen ist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ferngesteuerte Freischalteinrichtung für die Ladestationen (15a, 15b, 15c ...) vorgesehen ist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (15a, 15b, 15c ...) zum Verriegeln der lösbaren Verbindung zum Anschluss des Elektrofahrzeugs (8) eine Verriegelungseinrichtung aufweist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuereinrichtung zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Ladestationen (15a, 15b, 15c) und den Leuchten (3a, 3b, 3c) der Lichtmasten (2a, 2b, 2c), wobei von dem über das unterirdisch verlegte Beleuchtungskabel zuführbaren Strom bei eingeschalteter Straßenbeleuchtung den Ladestationen (15a, 15b, 15c) nur die von der Straßenbeleuchtung nicht verbrauchte Strommenge zugeführt wird.
Straßenbeleuchtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ladestation (15a, 15b, 15c) wenigstens eine Steckdose für den Ladestecker (10) eines Elektrofahrzeuges (8) aufweist, jeder Steckdose sichtbar angebrachte Identifikationsdaten zugeordnet sind und die zentrale Steuereinrichtung zum Freischalten der Steckdose nach Mitteilung der Identifikationsdaten durch einen Ladeberechtigten ausgebildet ist.
Straßenbeleuchtungsanlage nach Ansprüchen 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ladestation (15a, 15b, 15c) mit einem Kommunikationsmodul versehen ist.
Verfahren zur Steuerung des Aufladens einer Batterie für Elektrofahrzeuge (8) mit als Ladestation (15a, 15b, 15c) ausgebildeten Lichtmasten (2a, 2b, 2c) einer Straßenbeleuchtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Der Ladeberechtigte setzt sich mit seinem mobilen Endgerät telefonisch mit einer Clearingstelle in Verbindung, die ihn anhand seiner Telefonnummer identifiziert, – der in die Steckdose (7) der Ladestation (2a, 2b, 2c) gesteckte Ladestecker übermittelt den Ladezustand der Batterie des Elektrofahrzeugs (8) an die Clearingstelle und – der Ladeberechtigte wählt mit seinem mobilen Endgerät ein Ladeprofil aus.