DE102013202127A1 - Energy transmission assembly for energy transmission system located in public space, has sensing unit that detects motion quantity and provides sensor signal based on motion quantity - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieübertragungsanordnung, insbesondere eine Ladestation, mit einer Anschlusseinheit, die mit einem elektrischen Energiespeicher eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs koppelbar ist, und mit einer Energieübertragungseinheit, die mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist und die mit der Anschlusseinheit elektrisch koppelbar ist, um elektrische Energie zwischen dem Energieversorgungsnetz und dem elektrischen Energiespeicher auszutauschen. The present invention relates to an energy transmission arrangement, in particular a charging station, with a connection unit which can be coupled to an electrical energy store of an electrically driven vehicle, and to an energy transmission unit which is connected to a power supply network and which can be electrically coupled to the connection unit to generate electrical energy to exchange between the power grid and the electrical energy storage.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Energieübertragungssystem mit einer Mehrzahl von Energieübertragungsanordnungen gemäß der oben beschriebenen Art. Furthermore, the present invention relates to a power transmission system with a plurality of power transmission arrangements according to the type described above.
Stand der Technik State of the art
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebstechnik ist es allgemein bekannt, eine elektrische Maschine als alleinigen Antrieb oder gemeinsam mit einem Antriebsmotor eines anderen Typs (Hybridantrieb) zu verwenden. Bei derartigen Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden typischerweise elektrische Maschinen als Antriebsmotor verwendet, die durch einen elektrischen Energiespeicher, wie z.B. einen Akkumulator, mit elektrischer Energie versorgt werden. Die elektrischen Energiespeicher von Elektrofahrzeugen oder Plug-in-Hybridfahrzeugen müssen regelmäßig je nach Ladezustand mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden werden, um den Energiespeicher mit elektrischer Energie zu laden. In the field of motor vehicle drive technology, it is well known to use an electric machine as a sole drive or together with a drive motor of another type (hybrid drive). In such electric or hybrid vehicles, electric machines are typically used as a drive motor, which are powered by an electrical energy storage, such. an accumulator to be supplied with electrical energy. The electrical energy storage of electric vehicles or plug-in hybrid vehicles must be regularly connected depending on the state of charge with an electrical power grid to load the energy storage with electrical energy.
Für den Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers muss das Fahrzeug mit einer sog. Ladestation elektrisch verbunden werden. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines Kabels, das mit einer Anschlussbuchse der Ladestation verbunden wird. For the charging of the electrical energy storage, the vehicle must be electrically connected to a so-called charging station. This is usually done by means of a cable which is connected to a socket of the charging station.
Elektrische Energiespeicher mit einer hohen Ladekapazität weisen zum einen ein hohes Gewicht auf und führen zum anderen zu hohen Kosten. Aus diesem Grund werden in Elektrofahrzeugen oder Plug-in-Hybridfahrzeugen in vielen Fällen Energiespeicher mit einer geringeren Ladekapazität verbaut. Infolgedessen muss das Fahrzeug so oft wie möglich mit einer Ladestation verbunden werden, um die Fahrbereitschaft des Fahrzeugs gewährleisten zu können. Dafür ist es erforderlich, dass eine große Anzahl von Ladestationen im öffentlichen (oder semi-öffentlichen) Raum bereitgestellt wird. Electric energy storage with a high load capacity, on the one hand, a high weight and on the other hand lead to high costs. For this reason, in many cases energy storage devices with a lower charging capacity are installed in electric vehicles or plug-in hybrid vehicles. As a result, the vehicle must be connected to a charging station as often as possible in order to ensure the vehicle is ready to drive. This requires that a large number of charging stations be provided in public (or semi-public) space.
Da die Ladestationen im öffentlichen Raum angeordnet sind, müssen diese sehr massiv konstruiert werden, um auch große Schläge/Stöße (z.B. durch Vandalismus, Fahrzeugkollisionen etc.) aufnehmen zu können. Dies führt jedoch zu einem sehr kostenintensiven Gesamtaufbau der Ladestation. Dieser Nachteil wiegt um so schwerer, da eine sehr große Anzahl von Ladestationen benötigt wird. Since the charging stations are arranged in public space, they must be constructed very solid in order to be able to absorb even large shocks (for example due to vandalism, vehicle collisions, etc.). However, this leads to a very costly overall construction of the charging station. This disadvantage weighs the heavier, since a very large number of charging stations is needed.
Auch wenn größere Beschädigungen der Ladestationen nur äußerst selten vorkommen, müssen die Ladestationen trotzdem für derartige Situationen konstruiert sein, da die Ladestationen im öffentlichen Raum stehen und bei Beschädigungen ein Sicherheitsrisiko darstellen können. Beispielsweise können nach einer Beschädigung spannungsführende Teile der Ladestation mit dem Gehäuse der Ladestation in Kontakt kommen. Nicht zuletzt besteht auch ein Haftungsrisiko für den Betreiber der Ladestationen, der aus diesem Grund an einer zuverlässigen Sicherung der Ladestationen interessiert ist. Even though major damage to the charging stations is extremely rare, the charging stations must nevertheless be designed for such situations, as the charging stations are located in public areas and can pose a safety risk in the event of damage. For example, after damage, live parts of the charging station can come into contact with the housing of the charging station. Last but not least, there is also a liability risk for the operator of the charging stations, who for this reason is interested in reliably securing the charging stations.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt daher eine Energieübertragungsanordnung mit einer Anschlusseinheit, die mit einem elektrischen Energiespeicher eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs koppelbar ist, einer Energieübertragungseinheit, die mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist und die mit der Anschlusseinheit elektrisch koppelbar ist, um elektrische Energie zwischen dem Energieversorgungsnetz und dem elektrischen Energiespeicher auszutauschen, einer Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Bewegungsgröße zu erfassen und auf der Grundlage der Bewegungsgröße ein Sensorsignal bereitzustellen, und einer Auswerteeinheit bereit, die mit der Sensoreinheit elektrisch gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage des Sensorsignals vordefinierte Maßnahmen einzuleiten, wobei die Maßnahmen ein Aussenden eines Nachrichtensignals mittels einer Datenübertragungseinheit und/oder ein elektrisches Entkoppeln der Energieübertragungseinheit von der Anschlusseinheit aufweisen. The present invention therefore provides an energy transmission arrangement with a connection unit that can be coupled to an electrical energy store of an electrically driven vehicle, a power transmission unit that is connected to a power supply network and that can be electrically coupled to the connection unit in order to generate electrical energy between the power supply network and the electrical system Energy storage to replace, a sensor unit which is adapted to detect at least one motion variable and on the basis of the amount of motion to provide a sensor signal, and an evaluation ready, which is electrically coupled to the sensor unit and which is designed to predefined on the basis of the sensor signal Initiate measures, wherein the measures a sending a message signal by means of a data transmission unit and / or an electrical decoupling of the power transmission unit of the terminal have unit.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Energieübertragungssystem mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Energieübertragungsanordnungen und einer zentralen Verarbeitungseinheit bereit, die über ein Kommunikationsnetz mit den Energieübertragungsanordnungen verbunden ist und die dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage einer Reihenfolge der empfangenen Nachrichtensignale mittels eines Modells ein Ablaufmuster zu ermitteln, gemäß dem die Energieübertragungsanordnungen einer Beschleunigungseinwirkung ausgesetzt sind. Further, the present invention provides a power transmission system having a plurality of power transmission devices according to the present invention and a central processing unit connected to the power transmission devices via a communications network and configured to determine a routing pattern based on an order of the received communications signals using a model. according to which the energy transmission arrangements are exposed to an acceleration effect.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die Sensoreinheit können Schläge/Stöße gegen die Energieübertragungsanordnung zuverlässig erfasst werden. Mit Hilfe der Auswerteeinheit werden die erfassten Stöße ausgewertet und entsprechende Maßnahmen eingeleitet. Beispielsweise kann ein Nachrichtensignal ausgesendet werden, um die erfassten Stöße in einer Datenverarbeitungseinheit zu registrieren. Des Weiteren kann die Energieübertragungseinheit von der Anschlusseinheit elektrisch entkoppelt werden, um sicherzustellen, dass z.B. keine spannungsführenden Teile mit einem Gehäuse der Energieübertragungsanordnung in Kontakt stehen. Infolgedessen können die Energieübertragungsanordnungen weniger massiv konstruiert und damit Kosten eingespart werden. By the sensor unit shocks / shocks can be reliably detected against the power transmission arrangement. With the help of the evaluation unit, the detected shocks are evaluated and appropriate measures have been initiated. For example, a message signal may be sent out to register the detected bursts in a data processing unit. Furthermore, the energy transmission unit can be electrically decoupled from the connection unit to ensure that, for example, no live parts are in contact with a housing of the energy transmission arrangement. As a result, the power transmission assemblies can be constructed less massive and thus cost savings.
Durch das Versenden der Nachrichtensignale an die zentrale Verarbeitungseinheit werden Beschädigungen der Energieübertragungsanordnungen umgehend erfasst. Mit Hilfe einer Auswertung der Reihenfolge der empfangenen Nachrichtensignale in der zentralen Verarbeitungseinheit können weitere Gefährdungen verringert bzw. weitere Beschädigungen vermieden werden. So kann anhand der Auswertung eine Vorhersage getroffen werden, welche Energieübertragungsanordnung möglicherweise einer weiteren Vandalismusattacke ausgesetzt sein wird. Somit kann mit Hilfe der zentralen Erfassung der Nachrichtensignale die Sicherheit des Energieübertragungssystems erhöht werden. By sending the message signals to the central processing unit damage to the power transmission arrangements are detected immediately. With the help of an evaluation of the order of the received message signals in the central processing unit further hazards can be reduced or further damage can be avoided. Thus, based on the evaluation, a prediction can be made as to which energy transmission arrangement will possibly be exposed to another vandalism attack. Thus, by means of the central detection of the message signals, the security of the power transmission system can be increased.
Durch die umgehende Erfassung der Beschädigungen kann außerdem abgeschätzt werden, ob eine Reperatur sofort erledigt werden muss oder im Rahmen einer regelmäßigen Wartung der Energieübertragungsanordnung durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, aufgrund der Art der erfassten Stöße die erforderlichen Ersatzteile zu bestimmen. Damit können die Ersatzteile bei der anstehenden Reparatur gleich mitgeführt werden. By the immediate detection of the damage can also be estimated whether a repair must be done immediately or can be carried out as part of a regular maintenance of the power transmission arrangement. In addition, it is possible to determine the required spare parts due to the nature of the shocks detected. Thus, the spare parts can be carried along with the upcoming repair.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Sensoreinheit wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Beschleunigung der Energieübertragungsanordnung als die Bewegungsgröße zu erfassen. It is particularly advantageous if the sensor unit has at least one acceleration sensor which is designed to detect an acceleration of the energy transmission arrangement as the movement variable.
Mit Hilfe des Beschleunigungssensors können Schläge/Stöße gegen die Energieübertragungsanordnung oder auch Erschütterungen der Energieübertragungsanordnung sehr zuverlässig erkannt werden. Durch die daraufhin eingeleiteten Maßnahmen wird die größtmögliche Sicherheit gewährleistet. With the aid of the acceleration sensor, shocks against the energy transmission arrangement or even vibrations of the energy transmission arrangement can be detected very reliably. The resulting measures ensure the greatest possible security.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, eine Selbstüberwachung auszuführen. In a further embodiment, the sensor unit is designed to carry out a self-monitoring.
Mit Hilfe der Selbstüberwachungsfunktion wird sichergestellt, dass die Sensoreinheit korrekt funktioniert. Somit kann die Zuverlässigkeit der Sensoreinheit und der Energieübertragungsanordnung erhöht werden. The self-monitoring function ensures that the sensor unit is working properly. Thus, the reliability of the sensor unit and the power transmission device can be increased.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Energieübertragungsanordnung auch eine Mehrzahl von Sensoreinheiten mit jeweils einem Beschleunigungssensor aufweisen. Damit können die jeweiligen Sensorsignale zur Plausibilisierung miteinander verglichen werden. Durch die damit verbundene Redundanz ist die Energieübertragungsanordnung außerdem gegen den Ausfall einer der Sensoreinheiten abgesichert. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit der Energieübertragungsanordnung. In a further embodiment, the energy transmission arrangement can also have a plurality of sensor units each having an acceleration sensor. Thus, the respective sensor signals can be compared for plausibility. Due to the associated redundancy, the power transmission arrangement is also protected against the failure of one of the sensor units. This leads to increased safety of the energy transmission arrangement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sensoreinheit an einer im Wesentlichen starren Rahmenstruktur der Energieübertragungsanordnung angeordnet. According to a further embodiment, the sensor unit is arranged on a substantially rigid frame structure of the energy transmission arrangement.
Durch diese Maßnahme können Schläge/Stöße gegen die Energieübertragungsanordnung besonders zuverlässig erkannt werden. By this measure, shocks / shocks against the energy transmission arrangement can be detected particularly reliable.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das erfasste Sensorsignal mit einem vordefinierten Schwellenwert zu vergleichen und die Maßnahmen einzuleiten, sofern das erfasste Sensorsignal den Schwellenwert überschreitet. In a further embodiment, the evaluation unit is designed to compare the detected sensor signal with a predefined threshold value and to initiate the measures if the detected sensor signal exceeds the threshold value.
Somit werden die vordefinierten Maßnahmen erst bei einem als relevant erachteten Schlag gegen die Energieübertragungsanordnung eingeleitet. Dadurch kann beispielsweise ein Abkoppeln der Energieübertragungseinheit von der Anschlusseinheit infolge von kleinen Stößen oder Erschütterungen vermieden werden. Dies führt zu einem zuverlässigeren Betrieb der Energieübertragungsanordnung. Die Anzahl von Fehlalarmen wird minimiert. As a result, the predefined measures are only initiated when the impact against the energy transmission arrangement is deemed to be relevant. As a result, for example, a decoupling of the power transmission unit can be avoided by the terminal unit due to small shocks or shocks. This leads to a more reliable operation of the power transmission arrangement. The number of false alarms is minimized.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das erfasste Sensorsignal mit einem vordefinierten Werteprofil zu vergleichen und die Maßnahmen auf der Grundlage des Vergleichs auszuwählen und einzuleiten. According to a further embodiment, the evaluation unit is configured to compare the detected sensor signal with a predefined value profile and to select and initiate the measures based on the comparison.
Beispielsweise können Messungen von charakteristischen Schlägen als Werteprofile in der Auswerteeinheit abgespeichert werden. Ein steiler Anstieg der Beschleunigung kann auf ein hartes Objekt wie z.B. einen Hammer hindeuten. Damit liegt aller Wahrscheinlichkeit nach eine Vandalismusattacke vor. Wird im Gegensatz dazu ein sehr flacher Anstieg der Beschleunigung verzeichnet, so deutet dies auf weichere Teile wie z.B. eine Stoßstange hin. Demnach könnte lediglich ein Fahrzeug mit der Energieübertragungsanordnung kollidiert sein. In Abhängigkeit des durch den Vergleich ermittelten Werteprofils wird die geeignete Maßnahme ausgewählt und eingeleitet. Wird beispielsweise aufgrund der erfassten Beschleunigung ein Risiko für die Umwelt außerhalb der Energieübertragungsanordnung eingeschätzt, dann wird der Strom der Energieübertragungsanordnung durch ein Entkoppeln der Energieübertragungseinheit von der Anschlusseinheit abgeschaltet. For example, measurements of characteristic impacts can be stored as value profiles in the evaluation unit. A steep increase in acceleration may indicate a hard object such as a hammer. This is in all likelihood a vandalism attack. By contrast, if a very flat increase in acceleration is recorded, this indicates softer parts such as a bumper. Thus, only one vehicle could collide with the energy transfer assembly. Depending on the value profile determined by the comparison, the appropriate measure is selected and initiated. If, for example, due to the detected acceleration, a risk for the environment outside the energy transmission arrangement is estimated, then the flow of the Power transmission arrangement by decoupling the power transmission unit of the connection unit off.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, das erfasste Sensorsignal mittels eines mathematischen Modells auszuwerten und die Maßnahmen auf der Grundlage der Auswertung auszuwählen und einzuleiten. According to a further embodiment, the evaluation unit is designed to evaluate the detected sensor signal by means of a mathematical model and to select and initiate the measures on the basis of the evaluation.
In dieser Ausführungsform erfolgt die Auswertung des Sensorsignals auf einer mathematischen Basis (z.B. ähnlich zu bekannten Airbag-Systemen). Demnach ist es in dieser Ausführungsform nicht erforderlich, Messungen von charakteristischen Schlägen auszuführen und diese in der Auswerteeinheit abzuspeichern. Konsequenterweise muss das erfasste Sensorsignal auch nicht mit den abgelegten Werteprofilen verglichen werden. Dies führt zu einer präziseren Auswertung des Sensorsignals, da das Sensorsignal individuell ausgewertet wird und nicht einem diskreten Werteprofil zugeordnet werden muss. In this embodiment, the evaluation of the sensor signal is on a mathematical basis (e.g., similar to known airbag systems). Accordingly, in this embodiment it is not necessary to carry out measurements of characteristic impacts and store them in the evaluation unit. Consequently, the detected sensor signal does not have to be compared with the stored value profiles either. This leads to a more precise evaluation of the sensor signal, since the sensor signal is evaluated individually and does not have to be assigned to a discrete value profile.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erfasste Sensorsignal mittels eines mathematischen Modells ausgewertet und zusätzlich mit den in der Auswerteeinheit abgespeicherten Werteprofilen verglichen. In a further embodiment, the detected sensor signal is evaluated by means of a mathematical model and additionally compared with the value profiles stored in the evaluation unit.
Damit kann z.B. das Ergebnis einer mathematischen Auswertung anhand der vorhandenen Werteprofile plausibilisiert werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Auswertung des Sensorsignals. Thus, e.g. the result of a mathematical evaluation based on the existing value profiles are plausibility. This increases the reliability of the evaluation of the sensor signal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenübertragungseinheit mit einem Kommunikationsnetz gekoppelt, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, das Nachrichtensignal an einen externen Empfänger des Kommunikationsnetzes zu übermitteln. According to a further embodiment, the data transmission unit is coupled to a communication network, wherein the evaluation unit is configured to transmit the message signal to an external receiver of the communication network.
Das Kommunikationsnetz kann z.B. ein drahtloses Kommunikationsnetz wie z.B. ein GSM- oder UMTS-Mobilfunknetz sein. Alternativ kann auch ein drahtgebundenes Kommunikationsnetz verwendet werden, das z.B. die Energieübertragungsanordnung mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbindet. Durch die Übermittlung des Nachrichtensignals können z.B. Einsatzkräfte informiert werden, die eine Reparatur der Energieübertragungsanordnung durchführen. Werden von der Energieübertragungsanordnung kräftige Schläge erfasst, die auf Vandalismus hindeuten, können auch Polizeikräfte rechtzeitig angefordert werden, die einer weiteren Beschädigung der Energieübertragungsanordnung entgegenwirken. The communication network may e.g. a wireless communication network such as e.g. a GSM or UMTS mobile network. Alternatively, a wired communication network may also be used, e.g. the power transmission arrangement connects to the central processing unit. By transmitting the message signal, e.g. Task forces are informed who perform a repair of the power transmission arrangement. If strong impacts are detected by the energy transmission arrangement, which indicate vandalism, police forces can also be requested in good time, which counteract further damage to the energy transmission arrangement.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel soll davon ausgegangen werden, dass der Antriebsstrang dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug
Das Elektrofahrzeug
Die Ladestation
Erfindungsgemäß weist die Ladestation
Des Weiteren kann beispielsweise auch eine Kollision
In einer weiteren Ausführungsform kann die Ladestation
Ferner weist die Ladestation
Die Datenübertragungseinheit
Wird z.B. während einer Vandalismusattacke mit einem Hammer ein Schlag
Überschreitet das erfasste Sensorsignal den Schwellenwert, so wird das Sensorsignal mit vordefinierten Werteprofilen, die in der Auswerteeinheit
Bei den Werteprofilen kann es sich beispielsweise um Messungen handeln, die im Vorfeld für charakteristische Schläge gegen die Ladestation
Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorsignal mit Hilfe eines mathematischen Modells (vergleichbar zu Algorithmen, die bei Airbag-Systemen eingesetzt werden) ausgewertet werden. Durch eine zusätzliche Auswertung mittels des mathematischen Modells wird eine weitere Absicherung der Bewertungsergebnisse erzielt. Alternatively or additionally, the sensor signal can be evaluated using a mathematical model (comparable to algorithms used in airbag systems). An additional evaluation by means of the mathematical model achieves a further assurance of the evaluation results.
Überschreitet das erfasste Sensorsignal den Schwellenwert, so werden von der Auswerteeinheit
Werden z.B. sehr starke Schläge erfasst, die auf Vandalismus hindeuten, so kann als weitere Maßnahme mittels der Datenübertragungseinheit
In
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die einzelnen Einheiten der Ladestationen
Es soll nun angenommen werden, dass die Ladestationen
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Ladestationen
Claims (9)
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