DE102012025083A1 - Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum sowie mobiles Lademittel hierfür - Google Patents

Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum sowie mobiles Lademittel hierfür Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum, mit einem stationären Lademittel, das zur Bereitstellung elektrischer Energie ortsfest im öffentlichen Raum an einer Trägerstruktur (1) installiert ist, und das mit einem mobilen Lademittel zur induktiven Stromübertragung an eine wiederaufladbare Batterie (9) des Elektrofahrrades angeschlossen ist, wobei das stationäre Lademittel als eine an der Trägerstruktur (1) fixierte Halteöse (2) mit integrierter Sende-Induktionsspule (3) zur induktiven Stromübertragung an das mobile Lademittel ausgebildet ist, welches nach Art eines ringförmigen Fahrradschlosses (4) ausgebildet ist, um das Elektrofahrrad an der Halteöse (2) zu befestigen, wobei mindestens eine in das ringförmige Fahrradschloss (4) integrierte Empfangs-Induktionsspule (6) die hierin von der Sende-Induktionsspule (3) induzierte Spannung über einen Ladekabel (7) an die wiederaufladbare Batterie (9) leitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum, mit einem stationären Lademittel, das zur Bereitstellung elektrischer Energie ortsfest im öffentlichen Raum an einer Trägerstruktur installiert ist, und das mit einem mobilen Lademittel zur induktiven Stromübertragung an eine wiederaufladbare Batterie des Elektrofahrrades angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein mobiles Lademittel einer derartigen Ladeeinrichtung.
  • Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf emissionsfreie Fahrzeuge in Form von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, insbesondere Elektrofahrrädern. Den Nutzern von Elektrofahrrädern ist es meist nicht möglich, die wiederaufladbare Batterie des Elektrofahrrades außerhalb der eigenen Wohnung zu laden. Selbst im Bereich städtischer Wohnhäuser oder in deren Fahrradkellern gibt es normalerweise keine Lademöglichkeiten, an denen der Nutzer eines Elektrofahrrades dieses laden und den von ihm verbrauchten elektrischen Strom bezahlen kann. Dieser Umstand steht einer weiteren Verbreitung von Elektrofahrrädern unter der städtischen Bevölkerung entgegen. Hinzu kommt, dass fehlende Lademöglichkeiten von Elektrofahrrädern im öffentlichen Raum deren Nutzung im Alltag behindert. Da es keine öffentlichen Ladestellen gibt, kann ein Nutzer ein Elektrofahrrad beispielsweise für den Weg von und zur Arbeit oder für Fahrten im öffentlichen Raum nur soweit benutzen, als dies die Reichweite seines Elektrofahrrades mit einer Batterieladung erlaubt. Durch die Bereitstellung öffentlicher Ladeeinrichtungen könnte die Reichweite eines Elektrofahrrades deutlich gesteigert und damit deren Akzeptanz als Verkehrsmittel erheblich verbessert werden. Daneben lässt sich die erfindungsgemäße Lösung auch im halböffentlichen oder privaten Raum anwenden.
  • Aus der WO 2010/094519 A2 geht eine Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum hervor. Die Ladeeinrichtung umfasst eine Stromübertragungseinrichtung, die zum Aufladen einer Batterie mit dem Elektrofahrrad verbindbar ist sowie eine Zweiradhaltevorrichtung zum Verhindern des Umfallens oder des Entfernens des Elektrofahrrades während des Ladevorgangs an der Ladeeinrichtung. Somit umfasst diese Ladeeinrichtung des Standes der Technik sowohl eine Lade- als auch eine Sicherungsfunktion. Ferner wird vorgeschlagen, aufgrund der Eingabe personenbezogener Daten, das Elektrofahrrad mit der Ladeeinrichtung zu verriegeln und den Ladevorgang zu starten. Dabei ist die Stromübertragungsvorrichtung in die Zweiradhaltevorrichtung integriert und führt eine induktive Stromübertragung an die wiederaufladbare Batterie des Elektrofahrrades durch.
  • Nachteilhaft bei dieser Lösung erscheint die recht großbauende Ausführung der Zweiradhaltevorrichtung mit der hierin integrierten oder separat ausgeführten Stromübertragungseinrichtung, deren Größe und Form an das hieran anzukoppelnde Elektrofahrrad anzupassen ist.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum zu schaffen, welche zu verschiedenen Arten von Elektrofahrrädern baulich kompatibel ist und eine platzsparend einfache Sicherung sowie Aufladung eines Elektrofahrrades gestattet.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer Ladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden Abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Hinsichtlich eines dem Elektrofahrrad zugeordneten mobilen Lademittels wird die Aufgabe durch Anspruch 10 gelöst.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das stationäre Lademittel als eine an einer ortsfesten Trägerstruktur fixierte Halteöse mit integrierter Sende-Induktionsspule zur induktiven Stromübertragung an ein mobiles Lademittel ausgebildet ist, welches nach Art eines ringförmigen Fahrradschlosses ausgebildet ist, um das Elektrofahrrad an der Halteöse zu befestigen, wobei mindestens eine an das ringförmige Fahrradschloss integrierte Empfangs-Induktionsspule, die hierin von der Sende-Induktionsspule induzierte Spannung über einen Ladekabel an die wiederaufladbare Batterie leitet.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass hiermit ein Wiederaufladen von Elektrofahrrädern über deren Fahrradschlösser möglich wird, und zwar draht-, kabel- und steckerlos. Dabei können die ringförmigen Fahrradschlösser beispielsweise als Kettengliedschloss, Bügelschloss, Faltschloss oder Stahlseilschloss oder dergleichen ausgebildet sein. Das Fahrradschloss umfasst weiterhin auch ein per Schlüssel oder Zahlencode bedienbares Schlossteil, mit welchem die geschlossene Ringform hergestellt werden kann, über welche das Elektrofahrrad mit der Trägerstruktur diebstahlsicher verbunden werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das ringförmige Fahrradschloss als ein Faltschloss, Bügelschloss oder ummanteltes Kettengliedschloss ausgebildet, dessen Ummantelung eine stabile Gliederkette sowie die mindestens eine Empfangs-Induktionsspule umgibt. Hierdurch kann die Empfangs-Induktionsspule und ggf. weitere elektrische oder elektronische Bauteile geschützt im Rahmen des Fahrradschlosses untergebracht werden, ohne dessen Flexibilität und Gebrauchseigenschaften als Sicherungsmittel zu beeinträchtigen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass an dem endseitig der Gliederkette oder dergleichen angebrachten Schlossteil ein Ladekabel angebracht ist, welches seitens des distalen Endes in ein Steckerteil zur elektrisch lösbaren Verbindung mit der wiederaufladbaren Batterie mündet. Hierrüber wird in einfacher Weise die Stromübertragung von der Empfangs-Induktionsspule des Fahrradschlosses zur wiederaufladbaren Batterie hergestellt.
  • Als weiteres im Rahmen des Ladeschlosses integriertes elektronisches Bauteil kann eine Gleichrichtereinheit zur Erzeugung von Gleichstrom für die wiederaufladbare Batterie vorgesehen werden, welche eingangsseitig an die Empfangs-Induktionsspule angeschlossen wird. Durch örtliche Verlagerung dieses bei der induktiven Stromübertragung erforderlichen elektrischen Bauteils in das Ladeschloss, sind keine weiteren baulichen Änderungen am Elektrofahrrad selbst erforderlich, so dass das erfindungsgemäße Fahrradschloss direkt an die standardisierte elektrische Steckverbindung der wiederaufladbaren Batterie des Elektrofahrrades angeschlossen werden kann.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das ringförmige Fahrradschloss eine Nahfeld-Funksendeeinheit zur drahtlosen Identifikation des Fahrradschlosses und/oder des Elektrofahrrades umfasst. Hierfür kann beispielsweise ein RFID-Transponder zum Einsatz kommen, in dessen Speicherelement eine Identifikationskennung des Fahrradschlosses und/oder des Elektrofahrrades fest oder programmierbar hinterlegt werden kann. Diese Identifikationsmöglichkeit kann beispielsweise zur Abrechnung des Stromverbrauchs über die Ladeeinrichtung verwendet werden, indem in der Halteöse der Ladeeinrichtung eine mit der Nahfeld-Funksendeeinheit des Fahrradschlosses korrespondierende Nahfeld-Empfangseinheit integriert wird. Diese kann mit einer ebenfalls in der Halteöse integrierte Steuerungseinheit verbunden werden, welche neben dem Identifikationsmanagement zu Berechtigungs- und Abrechnungszwecken des Stromverbauchs der Ladeeinrichtung auch zur Ladesteuerung des Ladevorgangs der wiederaufladbaren Batterie verwendet werden kann.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass diese im Bereich einer oder mehrerer Halteösen integrierte elektronische Steuerungseinheit mit einer Funksendeeinheit zum Datenaustausch mit einer übergeordneten zentralen Rechnereinheit verbunden werden kann. Eine solche Funksendeeinheit kann dabei beispielsweise eine WLAN-Einheit oder eine Mobilfunk-Einheit sein.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum.
  • Gemäß Figur umfasst die schematisch dargestellte Ladeeinrichtung für ein – hier nicht weiter dargestelltes – batteriebetriebenes Elektrofahrzeug ein stationäres Lademittel in Form einer an einer Trägerstruktur 1 unlösbar angebrachten Halteöse 2 aus einem widerstandsfähigen Material. Die Trägerstruktur 1 kann hierbei Teil eines Gebäudes sein oder als ein im Erdreich verankerter Pfahl oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Innerhalb des Ringbereiches der Halteöse 2 ist eine elektrische Sende-Induktionsspule 3 integriert, hier eingegossen. Die im stationären Lademittel integrierte Sende-Induktionsspule 3 dient einer induktiven Stromübertragung an ein mobiles Lademittel, welchen bei diesem Ausführungsbeispiel nach Art eines ringförmigen als ummanteltes Kettengliedschloss ausgebildetes Fahrradschloss 4 ausgestaltet ist. Mit Hilfe des Fahrradschlosses 4 lässt sich das Elektrofahrrad an der Halteöse 2 über ein Verschlussteil 5 lösbar befestigen. Andererseits sorgt eine hierin integrierte elektrische Empfangs-Induktionsspule 6 für die Gewinnung elektrischer Energie, die drahtlos von der Sende-Induktionsspule 3 zum Fahrradschloss 4 durch Induktion übertragen wird und über ein elektrisches Ladekabel 7 und einen elektrischen Stecker 8 an die wiederaufladbare Batterie 9 des Elektrofahrrades geleitet wird.
  • Zur Umwandlung der durch diese induktive Stromübertragung erzeugten Wechselspannung in Gleichspannung ist der Empfangs-Induktionsspule 6 des Fahrradschlosses 4 eine ebenfalls im Fahrradschloss 4 integrierte Gleichrichtereinheit 10 nachgeordnet, welche die ausgangsseitig erzeugte Gleichspannung über das Ladekabel 7 an die wiederaufladbare Batterie 9 überträgt.
  • Ferner umfasst das ringförmige Fahrradschloss 4 eine Nahfeld-Funksendeeinheit 11, welche einer drahtlosen Identifikation des Fahrradschlosses 4 dient, um in Richtung der stationären – die elektrische Energie bereitstellenden – Lademittel eine Information über den Nutzer der Energieversorgung weiter zu geben, damit seitens des Betreibers der Ladeeinrichtung eine Abrechnung der verbrauchten elektrischen Energie durchgeführt werden kann.
  • Zu diesem Zweck umfasst die Halteöse 2 eine zur Nahfeld-Funksendeeinheit 11 – vorzugsweise einen Transponder – korrespondierende Nahfeld-Funkempfangseinheit 12. Seitens des Fahrradschlosses 4 können sich mehrere Nahfeld-Sendeeinheiten 11 mit dazwischen angeordneten Empfangs-Induktionsspulen 6 der Reihe nach abwechseln, um unabhängig von der Lage des Fahrradschlosses 4 relativ zur Halteöse 2 stets eine zuverlässige Energie- und Informationsübertragung zu gewährleisten.
  • In die Halteöse 2 ist außerdem eine elektronische Steuerungseinheit 13 integriert, welche der Informationsverarbeitung hinsichtlich der Identifikation des Verbrauchers über die Nahfeld-Kommunikation sowie der Ladesteuerung über die Bauteile der induktiven Stromübertragung dient. An die elektronische Steuerungseinheit 13 ist auch die externe Energiequelle 14 anschließbar, hier in Form des öffentlichen Stromversorgungsnetzes.
  • Die elektronische Steuerungseinheit 13 ist darüber hinaus mit einer Funksendeeinheit 15 verbunden, welche als WLAN-Einheit einen Datenaustausch mit einer – nicht weiter dargestellten – zentralen Rechnereinheit eines Systems von vielen Ladeeinrichtungen eines örtlichen Gebietes dient. Hierüber kann die Abrechnung des Stromverbrauchs für verschiedene Nutzer, statistische Informationen über die Systemauslastung und/oder Informationen die Einsatzbereitschaft oder den Wartungszustand der Ladeeinrichtung oder der hiermit verbundenen wiederaufladbaren elektrischen Batterie gewonnen werden.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, das Fahrradschloss anders als ein Kettengliedschloss auszubilden, nämlich als Faltschloss, Bügelschloss oder dergleichen. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung nicht allein die elektrische Energie für ein Elektrofahrrad übertragen werden, sondern auch die elektrische Energie für andere elektrisch betriebene Fahrzeuge. Elektrische und elektronische Bauteile des Fahrradschlosses können darüber hinaus auch teilweise in den Bereich des elektrisch betriebenen Fahrzeugs verlagert werden, wie beispielsweise die Gleichrichtereinheit oder die Nahfeld-Kommunikationseinheit zur Identifikation des Fahrzeuges.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Trägerstruktur
    2
    Halteöse
    3
    Sende-Induktionsspule
    4
    Fahrradschloss
    5
    Verschlussteil
    6
    Empfangs-Induktionsspule
    7
    elektrisches Ladekabel
    8
    Steckerteil
    9
    wiederaufladbare Batterie
    10
    Gleichrichtereinheit
    11
    Nahfeld-Funksendeeinheit
    12
    Nahfeld-Funkempfangseinheit
    13
    elektronische Steuereinheit
    14
    Energiequelle
    15
    Funksendeeinheit
    16
    zentrale Rechnereinheit
    17
    optische Betriebsanzeige
  • 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
    • WO 2010/094519 A2 [0003]

Claims (10)

  1. Ladeeinrichtung für ein batteriebetriebenes Elektrofahrrad im öffentlichen Raum, mit einem stationären Lademittel, das zur Bereitstellung elektrischer Energie ortsfest im öffentlichen Raum an einer Trägerstruktur (1) installiert ist, und das mit einem mobilen Lademittel zur induktiven Stromübertragung an eine wiederaufladbare Batterie (9) des Elektrofahrrades angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Lademittel als eine an der Trägerstruktur (1) fixierte Halteöse (2) mit integrierter Sende-Induktionsspule (3) zur induktiven Stromübertragung an das mobile Lademittel ausgebildet ist, welches nach Art eines ringförmigen Fahrradschlosses (4) ausgebildet ist, um das Elektrofahrrad an der Halteöse (2) zu befestigen, wobei mindestens eine in das ringförmige Fahrradschloss (4) integrierte Empfangs-Induktionsspule (6) die hierin von der Sende-Induktionsspule (3) induzierte Spannung über einen Ladekabel (7) an die wiederaufladbare Batterie (9) leitet.
  2. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Fahrradschloss (4) als ein Faltschloss, Bügelschloss oder ummanteltes Kettengliedschloss ausgebildet ist, in welchem die mindestens eine Empfangs-Induktionsspule (6) integriert angeordnet ist.
  3. Ladeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Fahrradschloss (4) ein endseitig der Gliederkette angebrachtes Verschlussteil (5) zum Öffnen- oder Schließen des Fahrradschlosses (4) aufweist, an welchem das Ladekabel (7) angebracht ist, welches seitens des distalen Endes in ein Steckerteil (8) zur elektrisch lösbaren Verbindung mit der wiederaufladbaren Batterie (9) mündet.
  4. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs-Induktionsspule (6) des Fahrradschlosses (4) mit einer ebenfalls hierin integrierten Gleichrichtereinheit (10) zur Erzeugung von Gleichstrom für die wiederaufladbare Batterie (9) verbunden ist.
  5. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Fahrradschloss (4) eine Nahfeld-Funksendeeinheit (11) zur drahtlosen Identifikation des Fahrradschlosses (4) und/oder des Elektrofahrrads umfasst.
  6. Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteöse (2) eine mit der Nahfeld-Funksendeeinheit (11) des Fahrradschlosses (4) korrespondierende Nahfeld-Funkempfangseinheit (12) umfasst.
  7. Ladeeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Halteöse (2) eine Steuerungseinheit (13) zur Ladesteuerung integriert ist.
  8. Ladeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (13) mit einer Funksendeeinheit (15) zum Datenaustausch mit einer zentralen Rechnereinheit (16) verbunden ist.
  9. Ladeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funksendeeinheit (15) als eine WLAN-Einheit oder eine Mobilfunk-Einheit ausgebildet ist.
  10. Mobiles Lademittel zur induktiven Stromübertragung an eine wiederaufladbare Batterie (9) eines Elektrofahrrades, dadurch gekennzeichnet, dass dieses nach Art eines ringförmigen Fahrradschlosses (4) zum Befestigen des Elektrofahrrades an einer Trägerstruktur (1) ausgebildet ist, wobei mindestens eine in das ringförmige Fahrradschloss (4) integrierte Empfangs-Induktionsspule (5) die hierin von außerhalb induzierte Spannung über ein elektrisches Ladekabel (7) an die wiederaufladbare Batterie (9) leitet.
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