DE102017118327A1

DE102017118327A1 - Ladesäule zum Laden eines elektrischen Energiespeichers mit einer Luftkühlung

Info

Publication number: DE102017118327A1
Application number: DE102017118327.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Hakenberg
Original assignee: Paxos Consulting and Engineering GmbH and Co KG
Current assignee: Paxos Consulting and Engineering GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2019-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladesäule (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule (10) einen säulenförmigen Grundkörper (11) und eine Ladeelektrik (30) aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem säulenförmigen Grundkörper (11) ein Dach (13) ausgebildet, welches von dem Grundkörper (11) absteht, wobei dieses Dach (13) wenigstens eine Lüftungsöffnung (14) aufweist. Die Ladesäule (10) weist ferner Lüftungsmittel (40) auf, die dazu ausgebildet sind, Umgebungsluft durch die Lüftungsöffnung (14) in das Innere der Ladesäule (10) zu saugen. Insbesondere kann so die Ladeelektrik (13) mit angesaugter Umgebungsluft gekühlt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladesäule zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Ladesäule einen säulenförmigen Grundkörper und eine Ladeelektrik für den Betrieb der Ladesäule aufweist.
Zum Aufladen der elektrischen Speicher von Elektrofahrzeugen werden Ladestationen eingesetzt, die sich im privaten oder im öffentlichen Bereich befinden können. Dabei können derartige Ladestationen auf vielfältige Arten ausgebildet sein, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere können für verschiedene Fahrzeugtypen verschiedene Stecker bereitgestellt werden, aber auch Zusatzfunktionen können angeboten werden. Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 112 799 A1 eine Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge, die zwei verschiedene Module aufweist. Ein erstes rechteckiges Steuermodul umfasst eine Steuereinrichtung zur Umwandlung eines Netzstroms in einen Ladestrom für das Fahrzeug. Ein zweites rechteckiges Funktionsmodul ist hingegen ausgebildet, um eine weitere Funktion der Ladestation zu erfüllen, wobei es sich hierbei beispielsweise um ein Briefkastenmodul oder ein Feuerlöschermodul handeln kann.
Ladesäulen weisen daher oftmals ein säulenförmiges Gehäuse auf, in dem Funktionskomponenten der Ladesäule untergebracht sind. Insbesondere handelt es sich bei diesen Funktionskomponenten um die erforderliche Ladeelektrik bzw. Leistungselektronik der Ladestation. Dabei müssen Ladesäulen im öffentlichen Raum nicht nur witterungsbeständig, sondern auch gegen Beschädigung oder sogar Vandalismus geschützt sein. Die Funktionskomponenten der Ladestation sind daher vorzugsweise in einem stabilen Gehäuse untergebracht, das gegenüber Umwelteinflüssen wie Wind und Nässe geschlossen ausgebildet ist. Der Zugriff auf die Funktionskomponenten erfolgt beispielsweise über Zugangstüren.
Wenn sich elektronische Funktionskomponenten in einem solchen geschlossenen Gehäuse befinden, kann es beim Ladevorgang jedoch zu erheblichen Erwärmungen kommen. Insbesondere die Ladeelektronik kann sich in unzulässigem Maße erwärmen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ladesäule für elektrisch betreibbare Fahrzeuge bereitzustellen, mit der sich eine zu starke Erwärmung von Funktionskomponenten der Ladesäule vermeiden lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ladesäule gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Ladesäule ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Die erfindungsgemäße Ladestation dient zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Sie weist einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle und ein Ladekabel zur ladenden Verbindung dieser Stromquelle mit einem Fahrzeug auf. Das Ladekabel weist einen Stecker auf, der von einem Nutzer der Ladestation mit einer Buchse am Fahrzeug verbunden wird. Die Ladestation kann zur Verbindung mit einer Stromquelle mit einem Stromnetz verbunden sein. Die Ladestation könnte zukünftig jedoch auch als Solartankstelle ausgebildet sein, wenn sie in Verbindung mit Solarzellen und entsprechend großen Pufferakkus steht. Eine solche Ladestation kann auch als Ladesäule oder Stromtankstelle bezeichnet werden und wird von Fahrzeugen angefahren, um die Batterie bzw. Batterien des Fahrzeugs aufzuladen. Im Fahrzeug befindet sich ein Batteriemanagementsystem, welches mit der Ladestation kommuniziert. Die zugehörige Leistungselektronik befindet sich vorzugsweise in der Ladestation.
Oftmals sind Ladestationen für elektrisch betriebene Fahrzeuge säulenförmig ausgebildet, so dass sie als Ladesäulen zu bezeichnen sind. Die erfindungsgemäße Ladesäule weist einen säulenförmigen Grundkörper und eine Ladeelektrik auf. An dem säulenförmigen Grundkörper ist ferner ein Dach ausgebildet, welches von dem Grundkörper absteht. Das Dach dient einerseits zum Schutz der Ladesäule gegen Umwelteinflüsse von oben, d.h. gegen Schmutz und Nässe. Gleichzeitig kann das Dach bei entsprechend großer Ausbildung von einem Nutzer der Ladesäule als Unterstand genutzt werden. Das Dach befindet sich daher vorzugsweise auf einer Höhe oberhalb von 1,80 m, insbesondere oberhalb von 2 m. Die Ladesäule ist dann wie eine Art Schirm mit einem relativ schlanken säulenförmigen Grundkörper und einem abstehenden Dach ausgebildet. Das Dach kann auf allen Seiten über den Grundkörper hinausragen und so ein umlaufendes Dach bilden. Das Dach kann jedoch auch nur an einer Seiter signifikant abstehen und dort ein Dach bilden.
Dabei weist dieses Dach erfindungsgemäß wenigstens eine Lüftungsöffnung auf, und die Ladesäule weist Lüftungsmittel auf, die dazu ausgebildet sind, Umgebungsluft durch die Lüftungsöffnung in das Innere der Ladesäule zu saugen. Die angesaugte Umgebungsluft kann insbesondere dazu genutzt werden, die Ladeelektrik der Ladesäule beim Ladevorgang durch Konvektion zu kühlen. Die Ladeelektrik ist hierzu im Dach oder im säulenförmigen Grundkörper der Ladesäule angeordnet. Wird sie im Dach angeordnet, hat dies beispielsweise den Vorteil, dass der säulenförmige Grundkörper relativ schmal ausgestaltet werden kann, da wesentliche Teile im Dach untergebracht sind. Ferner kann angesaugte Luft auf direktem Weg der Ladeelektronik zugeführt werden. Wird die Ladeelektronik hingegen im säulenförmigen Grundkörper der Ladesäule untergebracht, wird die angesaugte Umgebungsluft vom Dach in den Grundkörper geführt.
In jedem Fall wird angesaugte Umgebungsluft zu der Ladeelektrik geführt, wobei der Bereich der Ladeelektrik ausgebildet ist für eine Kühlung der Ladeelektrik durch vorbeiströmende Umgebungsluft. Die Lüftungsmittel werden durch einen oder mehrere Kühlventilatoren gebildet, die geeignet in Bezug zu der Lüftungsöffnung angeordnet sind. Vorzugsweise sind als Lüftungsöffnung mehrere Lüftungsschlitze vorgesehen, durch welche Umgebungsluft angesaugt wird. Ferner sind optional zusätzliche Ventilatoren vorgesehen, welche angesaugte Luft gezielt auf zu kühlende Komponenten der Ladesäule leiten.
Die angesaugte Umgebungsluft tritt nach einer Kühlung der Ladeelektrik aus der Ladesäule aus. Hierzu sind an der Ladesäule eine oder mehrere Austrittsöffnungen ausgebildet. Der Austritt der Luft kann bereits im Dach erfolgen oder im Grundkörper der Ladesäule. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Luft durch den Grundkörper geführt und im Bodenbereich des Grundkörpers ist wenigstens eine Austrittsöffnung vorgesehen. Diese Austrittsöffnung wird vorzugsweise durch mehrere Austrittsschlitze gebildet, die im unteren Teil über den Umfang des Grundkörpers verteilt sind. So kann Umgebungsluft in alle Richtungen austreten. Der Austritt im Bodenbereich der Ladesäule hat dabei den Vorteil, dass die von der Ladeelektrik erwärmte Luft zur Trocknung von Bauteilen innerhalb des Grundkörpers genutzt werden kann. Insbesondere kann so ein außen feuchtes Ladekabel, welches nach dem Ladevorgang in die Ladesäule gezogen wurde, von der erwärmten Luft getrocknet werden.
Die Anordnung der Lüftungsöffnung im Dach hat den Vorteil, dass keine Blätter oder Schmutz in die Ladesäule gesaugt werden. Dabei ist die wenigstens eine Lüftungsöffnung vorzugsweise auf der Unterseite des Daches ausgebildet. So ist sie durch das Dach vor Eintritt von Niederschlag und Schmutz von oben geschützt. Ferner ist die Lüftungsöffnung damit so weit oben angeordnet, dass sie außerhalb des für Personen einfach zugänglichen Bereiches liegt. So können Manipulationen wie absichtliche Verstopfungen von Lüftungsöffnungen vermieden werden. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die wenigstens eine Lüftungsöffnung an einem freien Ende des Daches auszubilden, d.h. nicht in der Nähe des Grundkörpers, sondern möglichst weit von ihm entfernt.
Die Kühlung der Ladeelektrik und damit das Ansaugen von Umgebungsluft werden durch eine Steuereinheit der Ladesäule veranlasst. Hierzu werden die Lüftungsmittel durch diese Steuereinheit angesteuert. Dies kann beispielsweise sofort zu Beginn eines Ladevorgangs erfolgen. Die Lüftungsmittel können jedoch auch in Abhängigkeit von einer Temperaturmessung durch die Steuereinheit der Ladesäule angesteuert werden. Dies umfasst eine Messung der Temperatur innerhalb der Säule an relevanten Stellen, so dass die Kühlung mit Umgebungsluft gestartet wird, wenn diese Temperaturmessungen einen Temperaturwert ergeben, der einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der 1. Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule 10. Die Ladesäule 10 ist auf einer Bodenfläche 50 aufgestellt und ist an eine Stromquelle 20 angeschlossen. Die Ladesäule 10 weist einen schlanken, säulenförmigen Grundkörper 11 auf, an dessen oberem Ende ein Dach 13 angebracht ist. Der Grundkörper 11 bildet ein Gehäuse für Funktionskomponenten der Ladesäule 10 und kann durch ein oder mehrere Gehäuserohre gebildet werden.
Das Dach 13 steht auf einer Seite weit vom Grundkörper 11, so dass ein Unterstand gebildet wird, unter den sich Personen bei der Nutzung der Ladesäule 10 stellen können. Das Dach 13 wird in dieser Ausführungsform durch einen rechteckigen, flachen Körper gebildet. Andere Formen von Dächern können jedoch ebenfalls verwendet werden.
Die Ladesäule 10 weist eine Bedienvorrichtung 12 auf, über welche Vorgänge an der Ladesäule 10 von einem Nutzer initiiert werden können. Ferner kann ein Ladekabel 16 aus der Ladesäule 10 herausgezogen werden, um es mit einem Fahrzeug zu verbinden. Im Ruhezustand der Ladesäule 10 befindet sich das Ladekabel 16 innerhalb des Grundkörpers 11, wobei beispielsweise ein Aufrollmechanismus verwendet wird (nicht dargestellt). 1 zeigt ein herausgezogenes Ladekabel 16 durch gestrichelte Linien.
Eine Ladeelektrik 30 zur Durchführung eines Ladevorgangs ist in dieser Ausführungsform in dem Dach 13 untergebracht. Sie könnte jedoch auch innerhalb des Grundkörpers 11 angeordnet sein. Die Ladeelektrik 13 steht in Verbindung mit der Stromquelle 20 und dem Ladekabel 16. Zur Kühlung wenigstens dieser Ladeelektrik 13 sind an der Unterseite es Daches 13 mehrere Lüftungsschlitze 14 ausgebildet. Die Ladesäule 10 weist ferner Lüftungsmittel 40 wie ein Gebläse oder einen Ventilator auf, mit denen Umgebungsluft durch die Lüftungsschlitze 14 in das Dach gesaugt werden kann (dargestellt durch Pfeile). Diese Lüftungsmittel 40 sind im Dach 13 oder im Grundkörper 11 angeordnet. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher schematisch dargestellte Lüftungsmittel 40 im Grundkörper 11 angeordnet sind. Es besteht eine Verbindung zwischen Dach 13 und Grundkörper 11, durch welche Luft von den Lüftungsmitteln 40 angesaugt werden kann.
Die durch die Lüftungsschlitze 14 angesaugte Luft wird der Ladeelektrik 13 zugeführt und kühlt diese bei Bedarf. Nach dieser Kühlung tritt die Luft aus der Ladesäule 10 aus. In der Ausführungsform der 1 sind hierzu im Bereich der Bodenfläche 50 mehrere Austrittsöffnungen 15 in Form von Schlitzen vorgesehen. Diese Schlitze verteilen sich über den Umfang des Grundkörpers 11, so dass Luft rundum austreten kann (dargestellt durch Pfeile). Diese Anordnung von Austrittsschlitzen 15 hat den Vorteil, dass die von der Ladeelektrik 13 erwärmte Luft vor ihrem Austritt durch den gesamten Grundkörper 11 geführt wird. So kann die erwärmte Luft für eine Kühlung von Komponenten der Ladesäule 10 genutzt werden. Insbesondere kann die erwärmte Luft an einem aufgerollten Ladekabel 16 vorbeigeführt werden, um es zu trocknen.
Bezugszeichenliste

10: Ladestation, Ladesäule
11: Grundkörper, Gehäuserohr
12: Bedienvorrichtung
13: Dach
14: Lüftungsöffnung, Lüftungsschlitz
15: Austrittsöffnung, Austrittsschlitz
16: Ladekabel
20: Stromquelle
30: Ladeelektrik
40: Lüftungsmittel, Gebläse, Ventilator
50: Bodenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014112799 A1 [0002]

Claims

Ladesäule (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule (10) einen säulenförmigen Grundkörper (11) und eine Ladeelektrik (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem säulenförmigen Grundkörper (11) ein Dach (13) ausgebildet ist, welches von dem Grundkörper (11) absteht, wobei dieses Dach (13) wenigstens eine Lüftungsöffnung (14) aufweist, und dass die Ladesäule (10) Lüftungsmittel (40) aufweist, die dazu ausgebildet sind, Umgebungsluft durch die Lüftungsöffnung (14) in das Innere der Ladesäule (10) zu saugen.
Ladesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass angesaugte Umgebungsluft zu der Ladeelektrik (30) geführt ist, wobei der Bereich der Ladeelektrik (30) ausgebildet ist für eine Kühlung der Ladeelektrik (30) durch vorbeiströmende Umgebungsluft.
Ladesäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeelektrik (30) im Dach (13) oder im säulenförmigen Grundkörper (11) der Ladesäule (10) angeordnet ist.
Ladesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass angesaugte Umgebungsluft nach einer Kühlung der Ladeelektrik (30) aus der Ladesäule (10) austritt.
Ladesäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenbereich des Grundkörpers (11) wenigstens eine Austrittsöffnung (15) vorgesehen ist.
Ladesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lüftungsöffnung (14) auf der Unterseite des Daches (13) ausgebildet ist.
Ladesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lüftungsöffnung (14) an einem freien Ende des Daches (13) ausgebildet ist.
Ladesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (13) auf einer Höhe von wenigstens 1,80 m an dem Grundkörper (11) angebracht ist.
Ladesäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsmittel (40) durch eine Steuereinheit der Ladesäule (10) angesteuert werden.
Ladesäule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsmittel (40) in Abhängigkeit von einer Temperaturmessung durch die Steuereinheit der Ladesäule (10) angesteuert werden.