DE102012002063B4

DE102012002063B4 - "Verfahren zum Erzeugen einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit wiederaufladbarer Batterie und Vorrichtung"

Info

Publication number: DE102012002063B4
Application number: DE102012002063.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Koch Elmar; Kai Bernhardt
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2032-02-04
Also published as: DE102012002063A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator, wobei eine kreisförmige Grube mit einem sich von der Grube erstreckenden Kanal erzeugt wird, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte umfasst: kreisförmiges Schneiden in eine Oberfläche (2) mittels eines Kronenbohrers, Erzeugen einer kreisförmigen Grube und grabenloses unterirdisches Bohren des Kanals von der Grube aus, wobei eine Anschlussleitung (6) in dem Kanal verlegt wird und ein mit der mindestens einen Anschlussleitung (6) in Kontakt befindliches induktives Element (5) bündig mit der Oberfläche (2) mittels eines Klebers fixiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit wiederaufladbarer Batterie oder Akkumulator gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5.
Es ist bekannt, Elektrofahrzeuge oder Plug-In Hybridfahrzeuge per Induktion aufzuladen. Durch die induktive Aufladung des in dem Elektrofahrzeug bzw. dem Plug-In Hybridfahrzeug vorhandenen Akkumulators bzw. der wiederaufladbaren Batterie entfällt das umständliche Anschließen eines Ladesteckers. Bei der induktiven Aufladung erfolgt eine drahtlose Energieübertragung per magnetischer Induktion. Dazu wird ein induktives Element, meist eine Spule, im Boden montiert. Im Elektrofahrzeug bzw. dem mit einer wiederaufladbaren Batterie bzw. Akkumulator ausgestatteten Fahrzeug ist eine zweite Spule angebracht, die sich im Unterboden des Fahrzeugs befindet. Fährt das Fahrzeug über die im Boden verankerte Spule, wird ein Magnetfeld aufgebaut, das in der Spule des Fahrzeugs einen elektrischen Strom induziert und die wiederaufladbare Batterie bzw. den Akkumulator auflädt. Zum Einbringen der induktiven Elemente in den Boden wird üblicherweise der Boden mittels Trennschneider in einer rechteckigen Form aufgeschnitten, ähnlich wie bei der Erstellung einer Baugrube für Arbeiten an der unterirdischen Infrastruktur. Das induktive Element wird dann in die Baugrube eingelegt und mittels Asphalt bzw. Beton vergossen. Für die Spannungsversorgung des induktiven Elements ist eine Zuleitung erforderlich, für welche üblicherweise die Oberfläche ebenfalls aufgetrennt werden muss. Dies stellt einen erheblichen Aufwand dar, vor allem, wenn man davon ausgeht, dass zahlreiche Ladestationen für die Abdeckung des zukünftigen Bedarfs notwendig sein werden. Hinzu kommen noch die Folgeschäden an den Oberflächen der Böden. Durch das Aufschneiden der versiegelten Oberflächen in rechteckiger Form kommt es in den Ecken sehr schnell zu Zugspannungspitzen. Dieses gerade deshalb, da ein Fahrzeug im Bereich des induktiven Elements aus einer fahrenden Bewegung zum Stillstand kommt. Somit ist die Schubbelastung in der Oberfläche wesentlich größer als wenn die Oberfläche nur einfach überfahren würde. Selbst bei qualifizierter Wiederherstellung der Oberfläche kommt es langfristig zu Undichtigkeiten im Fugenbereich. Diesen Effekt kann man beispielsweise an zahlreichen Baugruben für die Arbeiten an der unterirdischen Infrastruktur erkennen.
DE 10 2009 010 120 A1 offenbart eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug, bei der die Stromquelle der Ladestation mit ausfahrbaren elektrischen Kontakten versehen ist. Die Ladestation enthält in einem Aufnahmeraum die mit einer Batterie verbundenen elektrischen Kontakte, die mittels einer Vorschubeinrichtung aus dem Aufnahmeraum ausfahrbar sind. Die Batterie kann von einer Solaranlage geladen werden.
DE 10 2010 013 725 A1 offenbart ein Verfahren zum Erstellen einer Horizontalbohrung im Erdreich und eine Horizontalbohrvorrichtung, in dem eine kreisförmige Baugrube erzeugt wird und die Horizontalbohrvorrichtung in die Baugrube abgesenkt wird. Nach dem Absenken der Horizontalbohrvorrichtung in die Baugrube wird eine Horizontalbohrung erzeugt.
DE 10 2009 059 976 A1 offenbart ein System zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Kopplungselement am Fahrzeugbug, am Fahrzeugheck oder an einer der Fahrzeugseiten angeordnet ist. Das Kopplungselement kann in einer Ladestellung mit einem Ladeelement einer Ladestation induktiv koppeln. Es wird somit ein seitlich am Fahrzeug angeordnetes Kopplungselement beschrieben. Ein nach unten gerichtetes Kopplungselement wird als nicht vorteilhaft und zu vermeidend angesehen, da es in einem solchen Falle dazu kommen könne, dass die Sekundärseite, die von der am Fahrzeug fest ausgebildeten Kopplungseinheit gebildet sei, einen so großen Abstand haben könne, dass der Wirkungsgrad des Ladesystems unzureichend werde.
Ausgehend vom Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie zu schaffen, bei dem eine Grube erzeugt wird. Es soll insbesondere ein Verfahren geschaffen werden, welches einfach ist und wodurch eine wiederverfüllte Grube möglich ist, die zu keinen großen Undichtigkeiten im Fugenbereich aufgrund hoher Schubbelastung führt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung liegt darin, eine kreisförmige Baugrube zu schaffen, wobei die Kanäle zur Zuführung der Spannungsversorgung grabenlos unterirdisch erzeugt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie bzw. einem Akkumulator umfasst das Erzeugen einer (Bau-)Grube. Hierzu wird mittels eines Kronenbohrers in eine Oberfläche kreisförmig geschnitten und eine kreisförmige (Bau-)Grube erzeugt. Der Boden kann beispielsweise je nach geforderter Tiefenlage der Zuleitung entweder von Hand oder aber auch mittels eines Saugbaggers entnommen werden. Nachfolgend wird grabenlos unterirdisch von der kreisförmigen (Bau-)Grube aus mindestens ein Kanal erzeugt bzw, gebohrt. Erfindungsgemäß ist hier unter einem Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator jedwedes Straßenfahrzeug zu verstehen, insbesondere ein Auto bzw. ein Automobil. Ferner umfasst der Begriff Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator nicht nur reine Elektroautos, sondern auch Hybridfahrzeuge. Unter „Oberfläche“ wird erfindungsgemäß jedwede Form eines Bodens oder versiegelten Bodens verstanden. Erfindungsgemäß wird unter „versiegelten Boden“ insbesondere ein mit Asphalt oder Beton versehener Boden verstanden. Das grabenlose unterirdische Erzeugen wird insbesondere durch aus dem Bereich des HDD (Horizontal Directional Drilling) bekannte Techniken vorgenommen. Durch die Erzeugung einer kreisförmigen Baugrube können bei der Wiederverfüllung Spannungsspitzen vermieden werden, da keine Ecken erzeugt werden.
Bevorzugt wird der mindestens eine Kanal mittels eines Bohrgeräts erzeugt, bei dem die Außenabmessungen der durch den Kronenbohrer erzeugten Grube an die Außenabmessungen des Bohrgeräts in Projektionsrichtung auf die Oberfläche angepasst werden. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Grube in einer definierten Größe bzw. Fläche erstellbar ist und somit eine Standardisierung vorliegt. Dies hat den großen Vorteil, dass das induktive Element sehr leicht vorgefertigt werden kann. Der Durchmesser des Kronenbohrers und der Außendurchmesser des induktiven Elements können genau aufeinander abgestimmt werden, so dass die induktive Ladestation bzw. das „Ladepad“ genau in die vorhandene Grube eingesetzt werden kann. Hierdurch können höchste Qualitätsstandards erreicht werden. Insbesondere bevorzugt wird das Bohrgerät „Grundopit K“ der Anmelderin verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Grube zumindest teilweise mit einem Flüssigboden verfüllt. Hierdurch können spätere Setzungen ausgeschlossen werden. Der Flüssigboden hat weiterhin den Vorteil, dass er unter eventuell entstandenen Bodenausbrüchen unterhalb der Oberfläche im Bereich der Schnittfuge laufen kann und somit nach der Versiegelung wieder eine hundertprozentige Tragfähigkeit der Oberfläche garantiert ist. Der Flüssigboden ist verdichtungsfrei und verhindert somit das spätere Entstehen von Setzungsrissen in der Oberfläche.
Es wird ein induktives Element bündig mit der Oberfläche fixiert, wobei insbesondere das Fixieren mittels eines Klebers erfolgt. Bei dem Kleber kann es sich um bekannte Materialien aus dem Bereich der Kanaldeckelsanierung handeln, die die notwendigen Zulassungen wie zum Beispiel Tauwasserbeständigkeit besitzen. Somit sind keine weiteren Asphaltierungsarbeiten mehr notwendig. Die Erzeugung der induktiven Ladestation wird vereinfacht.
In eine bevorzugten Ausführungsform wird mit dem Verfüllen der Grube mit dem Kleber der Vorgang der Erzeugung der induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator abgeschlossen.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum induktiven Aufladen eines Fahrzeugs mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator gemäß Anspruch 5 geschaffen, wobei die Vorrichtung eine verfüllte Grube aufweist. In der Grube ist ein induktives Element zur Aufladung angeordnet. Die Grube ist kreisförmig ausgestaltet.
Bevorzugt erstreckt sich von der Grube eine intakte Oberfläche, unter der Kanäle zur Verbindung mit dem induktiven Element zur Aufladung verlaufen. Erfindungsgemäß wird hierunter verstanden, dass die Kanäle zur Verbindung mit dem induktiven Element zur Aufladung grabenlos unterirdisch erzeugt wurden, wobei insbesondere auf Techniken des HDD zurückgegriffen werden kann.
Ferner wird eine Verwendung eines an Außenabmessung eines kreisförmigen Bohrgeräts zum horizontalen Bohren angepaßten Kronenbohrers zur Erzeugung einer Grube zum Einsatz eines induktiven Elements zur Aufladung eines Fahrzeugs mit einer wiederaufladbaren Batterie einem Akkumulator beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:

1 schematisch einen Kronenbohrer mit einem erzeugten kreisrunden Schnitt in einer versiegelten Oberfläche;
2 schematisch ein in die kreisförmige Grube eingesetztes Bohrgerät zur Erzeugung eines Kanals in einer Seitenansicht;
3 schematisch das Bohrgerät von 2 in einer Aufsicht; und
4 schematisch eine verfüllte Grube mit einem induktiven Element zur Aufladung eines Fahrzeugs mit einer wiederaufladbaren Batterie bzw. einem Akkumulator.

In 1 ist schematisch ein Kronenbohrgerät 1 mit einem Kronenbohrer gezeigt, der einen kreisrunden Schnitt in einer versiegelten Oberfläche 2 erstellt hat, um eine kreisförmige Grube zu erstellen für eine induktive Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie bzw. einem Akkumulator.
Nach dem Erstellen des kreisförmigen Schnitts in die Oberfläche 2 wird eine kreisförmige Baugrube erstellt, indem der Boden je nach geforderter Tiefenlage der Zuleitung entweder von Hand oder aber auch mittels eines Saugbaggers entnommen wird.
2 zeigt schematisch ein in die kreisförmige Grube eingesetztes Bohrgerät 3 zur Erzeugung eines Kanals ausgehend von der Grube in einer Seitenansicht. Ein in der 2 gezeigter Doppelpfeil gibt die Bewegungsrichtung des Bohrgeräts 3 zur Erzeugung eines Kanals an. Beim Vortrieb eines Erdwerkzeugs mit Bohrgestänge wird der Kanal erzeugt und anschließend das Erdwerkzeug mit dem Bohrgestänge wieder aus dem erzeugten Kanal herausgezogen. Die kreisförmige Grube ist in ihren Außenabmessungen an einen kreisförmigen Rahmen 4 des Bohrgeräts 3 angepasst. Durch den Rahmen 4 wird das Bohrgerät 3 beim Vortrieb abgestützt. Ein Antrieb des Bohrgeräts 3 stützt sich am Rahmen 4 ab, der seinerseits durch die Wandung der Grube abgestützt wird.
3 zeigt in einer schematischen Aufsicht das in die Grube eingesetzte Bohrgerät 3 von oben.
4 zeigt schematisch eine verfüllte Grube mit einem induktiven Element 5 zur Aufladung eines Fahrzeugs mit einer wiederaufladbaren Batterie bzw. einem Akkumulator. In dem durch das Bohrgerät 3 erzeugten Kanal verläuft eine Anschlussleitung 6 für das induktive Element 5. Durch die Anschlussleitung 6 kann das induktive Element 5 mit Strom bzw. Spannung versorgt werden.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer induktiven Ladestation für ein Fahrzeug mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator, wobei eine kreisförmige Grube mit einem sich von der Grube erstreckenden Kanal erzeugt wird, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte umfasst: kreisförmiges Schneiden in eine Oberfläche (2) mittels eines Kronenbohrers, Erzeugen einer kreisförmigen Grube und grabenloses unterirdisches Bohren des Kanals von der Grube aus, wobei eine Anschlussleitung (6) in dem Kanal verlegt wird und ein mit der mindestens einen Anschlussleitung (6) in Kontakt befindliches induktives Element (5) bündig mit der Oberfläche (2) mittels eines Klebers fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erzeugen des mindestens einen Kanals mittels eines Bohrgeräts (3), wobei die Außenabmessungen der kreisförmigen Grube an die Außenabmessungen des Bohrgeräts (3) in Projektionsrichtung auf die Oberfläche angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest teilweises Verfüllen der Grube mit einem Flüssigboden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfüllen der Grube mit dem Kleber abgeschlossen wird.
Vorrichtung, die in einer kreisförmigen Grube mit einem sich von der Grube erstreckenden Kanal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum induktiven Aufladen eines Fahrzeugs mit einer wiederaufladbaren Batterie oder einem Akkumulator ausgestaltet ist, und eine Anschlussleitung (6) für ein induktives Element (5), das bündig mit der Oberfläche der verfüllten Grube mittels eines Klebers fixiert ist, in dem Kanal verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Grube eine intakte Oberfläche erstreckt, unter der Kanäle zur Verbindung mit dem induktiven Element (5) zur Aufladung verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grube zumindest teilweise mit Flüssigboden verfüllt ist.