DE102017102251A1

DE102017102251A1 - Ladesäule

Info

Publication number: DE102017102251A1
Application number: DE102017102251.1A
Authority: DE
Inventors: Marco Masur
Original assignee: EnBW Energie Baden Wuerttemberg AG
Current assignee: Amperfied GmbH
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2018-08-09

Abstract

Eine Ladesäule mit öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile hat ein Gehäuse und zwei Türen (3, 4). Das Innere des Gehäuses umfasst einen ersten Einbauraum (23) und einen zweiten Einbauraum (24). Die erste Tür (3) gewährt Zugang zu dem ersten Einbauraum (23). Die zweite Tür (4) gewährt Zugang zu dem zweiten Einbauraum (24). Die Türen (3, 4) haben Verschlussmittel mit unterschiedlichen Zugangsberechtigungen. Die beiden Einbauräume (23, 24) sind dadurch selektiv zugänglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine ortsfeste Ladestation mit öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile.
Eine Ladesäule, auch Ladestation oder Stromtankstelle genannt, muss heute der Verordnung über technische Mindestanforderungen an den sicheren und interoperablen Aufbau und Betrieb von öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile, kurz: Ladesäulenverordnung, entsprechen. Danach muss jeder Ladepunkt mindestens mit Steckdosen und/oder Fahrzeugkupplungen des Typs 2 nach DIN EN 62196-2 ausgerüstet sein. Ferner sind die geltenden technischen Anforderungen, insbesondere an die technische Sicherheit von Energieanlagen, zu beachten.
Da Ladesäulen im öffentlichen Raum aufgestellt werden, müssen sie robust und widerstandsfähig sein und so gut wie möglich gegen Vandalismus geschützt sein. An die Betriebssicherheit und Bedienfreundlichkeit werden hohe Anforderungen gestellt. Da die Ladeinfrastruktur für Elektromobile flächendeckend ausgerollt werden soll, muss die Ladesäule leicht transportierbar sein und vor Ort schnell und einfach aufgestellt und an das öffentliche Stromnetz anschließbar sein. Wünschenswert sind ferner die Möglichkeit, Zusatzfunktionen zu integrieren, die entweder den Betrieb als Ladestation oder andere Infrastrukturmaßnahmen im öffentlichen Raum unterstützen, wie zum Beispiel drahtlose Telekommunikation oder Parkraummanagement.
Die Ladesäule sollte nicht nur rationell und kostengünstig herstellbar sein, sondern auch eine hohe Flexibilität hinsichtlich unterschiedlicher Ausstattungsvarianten und Nutzungsmöglichkeiten haben. Selektive Zugänglichkeit der eingebauten elektrischen und elektronischen Komponenten durch autorisierte Personen ist eine weitere Forderung. Schließlich muss die Ladesäule reparaturfreundlich sein und nicht zuletzt sollte sie auch ästhetischen Anforderungen genügen und individuell gestaltbar sein.
Die erfindungsgemäße Ladesäule hat einen modularen Aufbau und besteht im Wesentlichen aus einem tragenden Gestell und daran angebauten flächigen Verkleidungsteilen. Das Gestell (Rack) besteht aus Profilen, die vorzugsweise aus Aluminium stranggepresst sind. An dieses Grundgerüst sind flächige Verkleidungsteile wie insbesondere Vorderseite und Rückseite sowie Türen, angebaut. Die Verkleidungsteile und Türen können ebenfalls aus Aluminium bestehen. Alle Verkleidungsteile sind leicht abnehmbar, so dass sie unterschiedlichen Anforderungen an Funktion und Design angepasst werden können oder im Falle eines Schadens schnell und einfach austauschbar sind. Auch die Verkleidungsteile können als flache Aluminium-Strangpressprofil ausgeführt sein. Ergänzt wird die Konstruktion durch einen Deckel, der das Dach der Ladesäule bildet, und einen Boden bzw. eine Bodenplatte, die einen flachen Sockel bildet.
Ein wesentliches kennzeichnendes Merkmal ist die Aufteilung des Innenraums in zwei Einbauräume. Dies erlaubt eine Trennung zwischen Netz- bzw. Anschlussbereich und Bereich der Ladetechnik. Der erste, vorzugsweise größere Einbauraum bietet Platz für die Heranführung des Anschlusses an das öffentliche Stromverteilnetz, die Übergabestelle vom Verteilungsnetz des Verteilnetzbetreibers zur Verbraucheranlage, den so genannten Hausanschlusskasten, und einen Zähleranschlussbereich. Der zweite Einbauraum nimmt die Ladeelektronik und gegebenenfalls weitere Einbauten der Verbraucheranlage auf.
Die beiden Einbauräume sind unabhängig voneinander und getrennt von außen zugänglich, beispielsweise durch je eine Tür, die durch ein eigenes Schloss gesichert sind. Dadurch wird es möglich, dass nur die jeweils zuständigen und zugelassenen Personen Zugang zu dem jeweiligen Einbauraum haben, also zum Beispiel Mitarbeiter des Verteilnetzbetreibers auf der einen Seite und Mitarbeiter des Betreibers der Ladesäule auf der anderen Seite.
Bevorzugt ist die Ladesäule zumindest abschnittsweise in vertikaler Richtung in einen rechten und einen linken Einbauraum unterteilt. Dabei ist es zweckmäßig, dass sich zumindest der Einbauraum für die Übergabestelle zum Verteilungsnetz bis zum Boden erstreckt, so dass das Stromkabel vom Verteilungsnetz direkt in diesen Einbauraum in die Ladesäule eintritt.
Besonders bevorzugt ist der Boden bzw. die Grundplatte der erfindungsgemäßen Ladestation so ausgebildet, dass der Hausanschlusskasten auf der Stromleitung angebracht werden kann, bevor die Ladesäule aufgestellt wird. Das hat den großen Vorteil, dass bei einer eventuellen Demontage der Ladesäule, zum Beispiel zum Zwecke des Austauschs im Defekts- oder Beschädigungsfall, der Hausanschlusskasten auf der Leitung verbleiben kann und nicht angerührt werden muss. Arbeiten am Stromnetz sind nämlich dem Verteilnetzbetreiber vorbehalten, der hierfür nur besonders geschultes Personal einsetzen darf. Erfindungsgemäß ist die Boden- oder Grundplatte konstruktiv so ausgebildet, dass die Ladesäule von der Seite an den vorher installierten Hausanschlusskasten herangeschoben bzw. von diesem weggerückt werden kann. Zu diesem Zweck ist im Boden bzw. Sockel eine schlitzförmige Ausnehmung, die vom Rand ausgeht, vorgesehen. Diese Ausnehmung muss nur so groß sein, dass sie das Stromkabel aufnehmen kann. Nach seitlicher Einführung des Stromkabels kann die Ausnehmung teilweise verschlossen werden durch eine einschiebbare Abdeckung.
Die Ladesäule kann als selbständige Verbraucheranlage betrieben werden. Sie kann aber auch einem Gebäude zugeordnet werden; in diesem Falle kann der in der Ladestation eingebaute Hausanschlusskasten gleichzeitig auch der Hausanschlusskasten für das zugehörige Gebäude darstellen. Der Stromzähler erfasst dann die Gesamtleistung des Gebäudes und der Ladepunkte, die für Fahrzeuge zugänglich außerhalb oder innerhalb des Gebäudes, zum Beispiel in der Garage, stehen kann.
Das Lademanagement der Ladesäule kann in das Strommanagement des Gebäudes integriert werden. Die Ladepunkte der Ladesäule werden dann wie Stromverbraucher des Gebäudes behandelt. An die Ladepunkte angeschlossene Elektromobile werden nur dann aufgeladen, wenn die zulässige Gesamtleistung noch nicht erreicht ist. Zu diesem Zweck wird der von dem Gebäude bezogene Strom erfasst und dem Ladecontroller gemeldet. Beispielsweise darf die Maximalleistung eines Hotels 150 kW nicht überschreiten. Kommen nun Gäste mit Elektromobilen und schließen ihre Autos an die Ladepunkte an, würde insbesondere in den Abendstunden die zulässige Maximalleistung überschritten werden. Der Controller des Lademanagements der Ladesäule reguliert nun die Leistung der Ladepunkte so, dass die Grenze nicht überschritten wird. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn das Gebäude weniger Strom verbraucht, wird die den Ladepunkten zugestandene Ladeleistung nach oben reguliert.
Der modulare Aufbau der Ladungssäule aus wenigen tragenden Profilen und leicht austauschbaren Verkleidungsteilen ermöglicht problemlos den optionalen Einbau zusätzlicher Komponenten wie zum Beispiel eines oder mehrerer Bildschirme, auch zu Werbezwecken, Sensoren zur Parkraumüberwachung, Antennen für Mobilfunknetze und Wireless LAN (WLAN) oder auch die Berücksichtigung spezieller Design-Wünsche bis hin zu großflächigen Werbetafeln und Beleuchtungseinrichtungen. Auch eine nachträgliche Auf- oder Umrüstung der Ladesäule ist möglich, zum Beispiel im Zuge einer Modernisierung oder Aufrüstung. Bei unveränderter Grundkonstruktion müssen gegebenenfalls nur einzelne Verkleidungsteile, also zum Beispiel eine Vorderwand oder eine Tür, ausgetauscht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladesäule wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen 1 - 5 näher erläutert.
Die in den 1 bis 3 dargestellte Ladesäule hat ein schlankes aufrechtstehendes Gehäuse 1 mit ungefähr quadratischem Grundriss. An der Unterseite ist eine Bodenplatte mit flachem Sockel 2 ausgebildet.
Die linke Seite des Gehäuses 1 wird fast vollständig von einer linken Tür 3 eingenommen. Auf der gegenüberliegenden rechten Seite befindet sich eine rechte Tür 4. In die Vorderseite ist ein großes rechteckiges Display 5 eingelassen, das vorzugsweise als Touchscreen ausgebildet ist und die öffentliche Benutzerschnittstelle bildet. Im unteren Bereich sind zwei Sensoren 6 angeordnet, die der Überwachung der Parkfläche vor der Ladesäule dienen.
An beiden Seitenflächen des Gehäuses 1 sind Ladepunkte angeordnet. Beispielhaft sind hier an der linken Seitenfläche die Aufhängung eines fest angeschlagenen Ladekabels 7 und darüber eine Typ-2-Steckdose 8 angeordnet. Auf der rechten Seite (2) sind zwei Schuko-Steckdosen 9 angeordnet.
Der Innenraum des Gehäuses 1 ist zugänglich durch die Türen 3, 4. Die Türen 3, 4 sind mittels Scharnieren an der hinteren Kante des Gehäuses 1 schwenkbar angeschlagen. Versenkbare und verriegelbare Griffe 10 dienen der Betätigung beim Öffnen und Schließen der Türen. Sofern die Griffe 10 mit unterschiedlichen Schlössern 11 ausgerüstet sind, kann die Zugangsberechtigung zum Öffnen der rechten und der linken Tür 3, 4 unterschiedlichen Personenkreisen zugeordnet werden. Zum Beispiel kann der Betreiber des Verteilnetzes grundsätzlich nur die rechte Tür 4 öffnen, um an die dahinterliegenden Einbauten zu gelangen, wohingegen die linke Tür 3 ausschließlich vom Besitzer bzw. Betreiber der Ladesäule geöffnet werden kann, zum Beispiel zum Zwecke der Konfiguration der Ladeelektronik oder zu Wartungs- und Reparaturzwecken.
In 3 ist die rechte Tür 4 offen und gibt den Blick in den Innenraum der Ladesäule frei. Das Innere des Gehäuses 1 ist vertikal in zwei getrennte Bereiche unterteilt. In dem in 3 zu sehenden rechten Teil sitzt die Übergabestelle vom Verteilungsnetz des Stromlieferanten zur Verbraucheranlage, der so genannte Hausanschlusskasten (HAK). Darüber ist der Zähleranschlussbereich 13. Weiter oben sitzt der Übergabepunkt zur Ladeelektronik. Ganz oben sind die beiden Schuko-Steckdosen 9 eines Ladepunkts erkennbar; diese bleiben auch nach dem Schließen der Tür 4 von außen zugänglich, da die Tür 4 eine rechteckige Öffnung 15 hat, durch welche die Schuko-Steckdosen 9 bei geschlossener Tür hindurchragen (vgl. 2).
Um die Ladesäule an das Stromverteilnetz anzuschließen, muss ein relativ dickes Stromkabel durch den Sockel 2 und die Unterseite des Gehäuses 1 hindurchgeführt und mit dem Hausanschlusskasten 12 verbunden werden. Hierzu hat der Sockel 2 bzw. der Boden des Gehäuses 1 eine schlüssellochartig ausgebildete Ausnehmung 16 mit einem Schlitz 17, der vom Rand des Sockels 2 bzw. der Bodenplatte ausgeht. Die Breite des Schlitzes 17 ist dabei so bemessen, dass das (nicht dargestellte) Stromkabel knapp hindurchpasst. Dies ermöglicht es, noch vor Anlieferung der Ladesäule den Hausanschlusskasten 12 auf die Stromleitung zu montieren. Die Ladesäule kann dann zu einem späteren Zeitpunkt aufgestellt werden, indem das Gehäuse 1 über den HAK 12 geschoben wird, ohne dabei das Stromkabel zu beschädigen. Sobald das Gehäuse 1 korrekt ausgerichtet ist und das Stromkabel in dem zentralen Bereich der Ausnehmung 16 sitzt, kann der Schlitz 17 verschlossen werden, indem ein Verschlussstück 18 in den Sockel 2 bzw. die Bodenplatte des Gehäuses 1 eingesetzt wird. Bevorzugt wird dieses Verschlussstück 18 vom Rand her in zwei rechts und links am Schlitz 17 eingearbeitete Nuten eingeschoben und zum Beispiel mittels einer Rastverbindung fixiert.
Sollte später die Ladesäule demontiert werden, so kann diese einfach wieder seitlich weggeschoben werden, ohne dass das Stromkabel vom HAK 12 abgeklemmt werden müsste.
Wie aus 4 ersichtlich, ist das Gehäuse 1 der Ladesäule aus einer Anzahl von Strangpressprofilen zusammengesetzt. Zwei Flachprofile 19 sind parallel und mit Abstand voneinander angeordnet. An den Ecken sitzen Vertikalholme. Nutensteine 20 verbinden die Flachprofile 19 mit dem Deckel bzw. der Basis. Auch die Türen 3, 4 sind als flächige Strangpressprofile ausgebildet. Vorzugsweise besteht das ganze Gehäuse 1 aus Aluminium, damit es ebenso leicht wie stabil ist.
Ungefähr in der Mitte des Gehäuses 1 erstreckt sich ein Vertikalträger 21 und ein T-Träger 22 in vertikaler Richtung durch den Innenraum. Der Vertikalträger 21 und der T-Träger 22 dienen dem Anbau elektrischer und elektronischer Komponenten und sind zu diesem Zweck an beiden Seiten mit Nuten bzw. mit Hutprofilen versehen.
Wie insbesondere aus 5 ersichtlich, ist das Innere des Gehäuse 1 in zwei rechteckige Einbauräume unterteilt, nämlich einen linken Einbauraum 23 und einen rechten Einbauraum 24. Vertikalträger 21 und T-Träger 22 sind ungefähr in der Mitte zwischen den beiden Einbauräumen 23, 24 angeordnet. Elektrische und elektronische Komponenten können sowohl rechts als auch links an den Vertikalträger 21 und/oder den T-Träger 22 angebaut werden. Der - von der Front aus gesehene - rechte Einbauraum 24 nimmt etwa zwei Drittel der Fläche ein, während der linke Einbauraum 23 nur etwa ein Drittel des Grundrisses des Gehäuses 1 einnimmt. Der rechte Einbauraum 24 nimmt den HAK 12 und weitere Einbauten, die dem Verteilnetzbetreiber zugeordnet sind, auf (vgl. 3). Der linke Einbauraum 23 ist für den Einbau der Ladeelektronik sowie aller weiterer Komponenten vorgesehen, welche der Sphäre und dem ausschließlichen Zugang des Besitzers bzw. Betreibers der Ladesäule zugeordnet sind.
Nach dem Einbau der elektrischen und elektronischen Komponenten lassen sich diese nur noch selektiv erreichen durch Öffnen entweder der rechten Tür 4 oder der linken Tür 3. Die Zugangsberechtigung lässt sich über die Schlösser 11 der Türen 3, 4 organisieren. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass zum Beispiel autorisierte Personen des Verteilnetzbetreibers ausschließlich Zugang zum Hausanschlusskasten 12 und zum Zähleranschlussbereich 13 haben, während die vom Besitzer oder Betreiber der Ladesäule autorisierten Personen ausschließlich und selektiv Zugang zur Ladeelektronik haben.
Die ebenfalls als Alu-Strangpressprofile ausgeführten flächigen Verkleidungsteile 25 bilden die Front und die Rückseite der Ladesäule. Auf dem Dach sitzt ein Antennenmodul 26 (2).
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Sockel
3: Tür (links)
4: Tür (rechts)
5: Display
6: Sensor
7: Ladekabel
8: Steckdose
9: Schuko-Steckdose
10: Griff
11: Schloss
12: Hausanschlusskasten (HAK)
13: Zähleranschlussbereich
14: Übergabepunkt
15: Öffnung
16: Ausnehmung
17: Schlitz (von 16)
18: Verschlussstück
19: Flachprofil
20: Nutenstein
21: Vertikalträger
22: T-Träger
23: erster Einbauraum (links)
24: zweiter Einbauraum (rechts)
25: Verkleidungsteil
26: Antennenmodul

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 Nicht-Patentliteratur

DIN EN 62196-2 [0002]

Claims

Ladesäule mit öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile, umfassend ein Gehäuse (1) und wenigstens eine Tür (3, 4) dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Gehäuses einen ersten Einbauraum (22) und einen zweiten Einbauraum (23) hat, die beiden Einbauräume (22, 23) selektiv von außen zugänglich sind.
Ladesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zwei öffenbare Türen (3, 4) hat, die erste Tür (3) Zugang zu dem ersten Einbauraum (22) gewährt, die zweite Tür (4) Zugang zu dem zweiten Einbauraum (23) gewährt, die Türen (3, 4) Verschlussmittel mit unterschiedlichen Zugangsberechtigungen haben.
Ladesäule mit öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile, mit einem Gehäuse (1) einem Sockel (2), wenigstens eine Tür (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (2) eine Ausnehmung (16) zur Durchführung eines Stromkabels hat, die Ausnehmung (16) einen Schlitz 17 umfasst, der vom Rand des Sockels (2) ausgeht, bei geöffneter Tür (3) das Stromkabel durch den Schlitz (17) in die Ausnehmung (16) einführbar ist.