DE102017218947A1

DE102017218947A1 - loader

Info

Publication number: DE102017218947A1
Application number: DE102017218947.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Groezinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges, wobei das Fahrzeug einen Energiespeicher, eine elektrische Maschine und eine Leistungselektronik aufweist, wobei die Ladevorrichtung im Bordstein einer Straßenbegrenzung angeordnet ist.The present invention relates to a charging device for charging a vehicle, preferably a hybrid or electric vehicle, wherein the vehicle has an energy store, an electric machine and power electronics, wherein the charging device is arranged in the curb of a road boundary.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung in einem Bordstein, mittels derer Fahrzeuge, vorzugsweise Hybrid- oder Elektrofahrzeug geladen werden können.The present invention relates to a loading device in a curb, by means of which vehicles, preferably hybrid or electric vehicle can be loaded.

Stand der TechnikState of the art

Elektrofahrzeuge verfügen üblicherweise über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie, die die elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ist dieser elektrische Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so muss das Elektrofahrzeug eine Ladestation ansteuern, an der der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann. Bisher ist es hierzu üblich, dass an einer solchen Ladestation das Elektrofahrzeug mittels einer Kabelverbindung an die Ladestation angeschlossen wird. Diese Verbindung muss nachteilig von einem Benutzer üblicherweise manuell hergestellt werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass Ladestation und Elektrofahrzeug ein zueinander korrespondierendes Verbindungssystem aufweisen.Electric vehicles usually have an electrical energy storage, such as a traction battery, which provides the electrical energy for the drive. If this electrical energy store is completely or partially discharged, then the electric vehicle has to control a charging station, at which the energy store can be recharged. So far, it is customary for this purpose that the electric vehicle is connected to the charging station by means of a cable connection at such a charging station. This connection must be made disadvantageously by a user usually manually. It is also necessary that charging station and electric vehicle have a mutually corresponding connection system.

Ferner sind vereinzelt auch kabellose Ladesysteme für Elektrofahrzeuge bekannt. Beim induktiven Laden der Elektrofahrzeuge sind im oder auf dem Boden eine oder mehrere Spulen (Sendespulen) verbaut. Weiterhin sind im Elektrofahrzeug ebenfalls eine oder mehrere Spulen (Empfangsspule) angeordnet. Wird ein Elektrofahrzeug über der Sendespule abgestellt, sendet diese ein magnetisches Wechselfeld aus. Das magnetische Wechselfeld wird von der Empfangsspule innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Mittels dieser elektrischen Energie kann daraufhin durch die kontaktlose Energieübertragung eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen werden. Bei dem kabellosen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeuges befindet sich zwischen der Sendespule der Ladestation und der Empfangsspule in dem Fahrzeug ein Luftspalt. Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beträgt dieser Luftspalt einige Zentimeter. Luftspalte sind dabei sehr verbreitet, wenn nicht durch Maßnahmen wie Absenken der fahrzeugfesten Spule, des gesamten Fahrzeugs oder Anheben der ortsfesten Spule oder einer Kombination dieser Maßnahmen ein ideal kleiner Luftspalt erreicht wird. Der Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung hängt unter anderem vom Luftspalt (Abstand) zwischen der/den im Boden und der/den im Fahrzeugboden verbauten Spulen ab. Je kleiner der Luftspalt, desto größer ist der zu erreichende Wirkungsgrad. Weiterhin kann der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs auch zur Rückspeisung verwendet werden. Hierzu kann gegebenenfalls eine Kabelverbindung oder auch eine induktive Leistungsübertragung verwendet werden.Furthermore, occasionally wireless charging systems for electric vehicles are known. When inductive charging of electric vehicles, one or more coils (transmitting coils) are installed in or on the floor. Furthermore, one or more coils (receiving coil) are also arranged in the electric vehicle. If an electric vehicle is parked above the transmitter coil, it sends out an alternating magnetic field. The magnetic alternating field is absorbed by the receiving coil within the vehicle and converted into electrical energy. By means of this electrical energy, a traction battery of the vehicle can then be charged by the contactless energy transfer. In the wireless charging of a battery of an electric vehicle is located between the transmitting coil of the charging station and the receiving coil in the vehicle, an air gap. Due to the required ground clearance of motor vehicles, this air gap is a few centimeters. Air gaps are very common, if not by measures such as lowering the vehicle-fixed coil, the entire vehicle or lifting the stationary coil or a combination of these measures, an ideal small air gap is achieved. The efficiency of the inductive energy transfer depends inter alia on the air gap (distance) between the / in the floor and / built in the vehicle floor coils. The smaller the air gap, the greater the efficiency to be achieved. Furthermore, the energy storage of the electric vehicle can also be used for feeding back. For this purpose, if necessary, a cable connection or an inductive power transmission can be used.

Die Druckschrift DE102011010049 A1 offenbart ein solches System zum Laden einer Fahrzeugbatterie, bei dem die Energie induktiv übertragen wird.The publication DE102011010049 A1 discloses such a system for charging a vehicle battery, in which the energy is transmitted inductively.

Nachteilig an den herkömmlichen im Stand der Technik bekannten Ladevorrichtung, sei es kabelgebunden oder induktiv, ist der erheblich große Platzbedarf.A disadvantage of the conventional charging device known in the prior art, whether wired or inductive, is the considerable amount of space required.

Beispielsweise benötigen Ladesäulen, mittels derer das Fahrzeug kabelgebunden geladen wird, einen großen Platzbedarf. Zudem liegen die verwendeten Ladekabel zusätzlich auf dem Boden herum, kreuzen beispielsweise den Gehweg und verringern somit die verfügbare Gehwegbreite. Weiterhin benötigen induktive Ladevorrichtungen, die im Straßenboden eingelassen sind, ebenfalls großen Platz und müssen aufwändig im Boden verbaut werden.For example, charging stations, by means of which the vehicle is charged by cable, require a large amount of space. In addition, the charging cables used are additionally located on the floor, for example, they cross the sidewalk and thus reduce the available sidewalk width. Furthermore, require inductive charging devices that are embedded in the street floor, also large space and must be laboriously installed in the ground.

Es besteht daher ein Bedarf nach einer kostengünstigen, einfach zu montierenden Ladevorrichtung, die platzsparend realisiert werden kann.There is therefore a need for a cost-effective, easy to install charging device that can be realized to save space.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, dass der Platzbedarf minimiert wird. Zudem ist die Ladevorrichtung einfach zu realisieren.The device according to the invention with the characterizing part of claim 1 has the advantages that the space requirement is minimized. In addition, the loading device is easy to implement.

Erfindungsgemäß ist dazu eine Ladevorrichtung zum Laden eines Fahrzeuges vorgesehen, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges, wobei das Fahrzeug einen Energiespeicher, eine elektrische Maschine und eine Leistungselektronik aufweist. Die Ladevorrichtung ist im Bordstein einer Straßenbegrenzung angeordnet. Vorteilhafterweise ist somit die Ladevorrichtung auf die Größe eines Bordsteins beschränkt und kann einfach gegen herkömmliche Betonbordsteine ausgetauscht werden. Das Aufstellen großer Ladesäulen, die unnötig Platz auf dem Gehweg einnehmen, ist somit hinfällig. Auch können übermäßig lange Ladekabel, die evtl. den Gehweg überbrücken oder versperren, weg gelassen werden.According to the invention, a charging device is provided for charging a vehicle, preferably a hybrid or electric vehicle, the vehicle having an energy store, an electric machine and power electronics. The loading device is arranged in the curb of a road boundary. Advantageously, the loading device is thus limited to the size of a curb and can be easily replaced with conventional concrete curbs. The setting up of large charging stations, which take up unnecessary space on the sidewalk, is therefore obsolete. Also, excessively long charging cables that may bridge or obstruct the walkway may be left out.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures mentioned in the dependent claims advantageous developments of the device specified in the independent claim are possible.

Vorteilhaft weist die Ladevorrichtung eine Energiezuführung auf, über die die Ladevorrichtung innerhalb des Bordsteines mit Strom versorgt wird. Die Energiezuführung erlaubt es, die Ladevorrichtung mit dem öffentlichen Stromnetz oder mit einem Hausanschluss zu verbinden.Advantageously, the charging device has a power supply, via which the charging device is supplied with power within the curb. The energy supply makes it possible to connect the charging device to the public power grid or to a house connection.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Energiezuführung per Kabel oder Stromschiene erfolgt. Stromschienen sind insoweit von Vorteil, als dass sie durch den möglichen größeren Querschnitt einen geringeren Spannungsabfall aufweisen. Gerade bodennahe Stromschienen sind in der Instandhaltung einfacher und preiswerter. Zudem ist die Installation und der Aufbau ebenfalls kostengünstiger und sie weisen sich durch Verschleißfestigkeit und Robustheit aus. Furthermore, it is advantageous that the energy supply is done by cable or busbar. Busbars are advantageous in that they have a smaller voltage drop due to the possible larger cross-section. Ground-level busbars are easier and cheaper to maintain. In addition, the installation and construction are also cheaper and they are characterized by wear resistance and ruggedness.

Zusätzlich zu der Ladevorrichtung weist der Bordstein einen elektrischen Energiespeicher auf, in dem Ladung vorteilhaft gespeichert werden kann. Durch diesen Energiespeicher kann beispielsweise ein kurzfristiger Spannungsabfall z.B. im Falle eines Ausfalls des Stromnetzes kompensiert werden.In addition to the charging device, the curb has an electrical energy storage in which charge can be advantageously stored. By means of this energy store, for example, a short-term voltage drop can occur, for example. be compensated in case of failure of the power grid.

Vorteilhafterweise wird als elektrischer Energiespeicher eine Batterie oder eine Kondensator eingesetzt. Kondensatoren haben dabei gegenüber Batterien zusätzlich den Vorteil, quasi abnutzungsfrei zu sein. Sie haben hohe Zyklusfestigkeit und hohe Lebenserwartung, hohe Energieeffizienz und hohe Wartungsfreiheit. Insbesondere Superkondensatoren zeichnen sich durch die genannten Vorteile aus.Advantageously, a battery or a capacitor is used as the electrical energy store. In addition, capacitors have the advantage over batteries of being virtually wear-free. They have high cycle stability and high life expectancy, high energy efficiency and high maintenance freedom. In particular, supercapacitors are characterized by the advantages mentioned.

Weiterhin sieht die Ladevorrichtung eine erste Ladeschnittstelle an dem Bordstein vor. Über die erste Ladeschnittstelle kann ein Fahrzeug, das vor dem Bordstein parkt, bequem aufgeladen werden. Die Ladeschnittstelle kann an der der Straßenseite zugewandten Seite angeordnet sein oder auf der Bordsteinoberseite angeordnet sein.Furthermore, the loading device provides a first charging interface on the curb. Via the first charging interface, a vehicle parked in front of the curb can be comfortably charged. The charging interface may be located on the side facing the road side or arranged on the curb top.

Um das Fahrzeug vorteilhaft aufladen zu können, wird die erste Ladeschnittstelle mit einem Ladekabel verbunden. Das Ladekabel stellt die Verbindung zwischen der Ladevorrichtung in dem Bordstein und dem Fahrzeug her. Da das Fahrzeug dicht neben dem Bordstein positioniert wird, kann vorteilhafterweise ein stark verkürztes Ladekabel eingesetzt werden. Entsprechend liegt auch kein überschüssiges Kabel auf dem Gehweg und behindert evtl. vorbeigehende Passanten.In order to be able to charge the vehicle advantageously, the first charging interface is connected to a charging cable. The charging cable establishes the connection between the charging device in the curb and the vehicle. Since the vehicle is positioned close to the curb, advantageously a much shorter charging cable can be used. Accordingly, there is no excess cable on the sidewalk and hinders possibly passers-by.

Um zu vermeiden, dass etwaige stromführende Kontakte aus dem Bordstein ragen und Passanten unnötig durch möglichen Stromschlag gefährden, wird die Verbindung mit dem Ladekabel induktiv hergestellt.In order to avoid that any current-carrying contacts protrude from the curb and passers-by unnecessarily endangered by possible electric shock, the connection with the charging cable is made inductively.

Um das Kabel, über das das Fahrzeug mit der Ladeschnittstelle verbunden wird, einfach mit der Ladeschnittstelle zu verbinden, ist die Ladeschnittstelle magnetisch. Das Kabel muss somit nicht umständlich an die Ladeschnittstelle geschraubt oder anderweitig angebunden werden. Stattdessen ist das Kabel ebenfalls magnetisch ausgeführt und wird mit der magnetischen Ladeschnittstelle des Bordsteins verbunden.To simply connect the cable that connects the vehicle to the charging interface to the charging interface, the charging interface is magnetic. The cable does not have to be cumbersome screwed to the charging interface or otherwise connected. Instead, the cable is also magnetic and connects to the cradle's magnetic charging interface.

Alternativ weist die Ladevorrichtung eine Sendespule auf, über den der Energiespeicher des Fahrzeugs induktiv geladen werden kann. In diesem Fall kann ein Fahrzeug, dass über eine induktive Ladevorrichtung und somit entsprechend eine Empfangsspule verfügt, neben dem Bordstein parken und induktiv aufgeladen werden, ohne eine Kabelverbindung zu benötigen.Alternatively, the charging device has a transmitting coil via which the energy store of the vehicle can be charged inductively. In this case, a vehicle that has an inductive charging device and thus a receiving coil can park next to the curb and be inductively charged without the need for a cable connection.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung der Ladevorrichtung;
2: eine weitere schematische Darstellung der Ladevorrichtung;
3: eine weitere schematische Darstellung der Ladevorrichtung.

Show it:

1 : a schematic representation of the loading device;
2 a further schematic representation of the charging device;
3 : another schematic representation of the charging device.

Die in den Figuren dargestellten Zeichnungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleichwirkende Komponenten.The drawings shown in the figures are not necessarily drawn to scale for the sake of clarity. Like reference numerals generally designate like or equivalent components.

1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Die Ladevorrichtung 10 ist in einem Bordstein 15 angeordnet. Der Bordstein 15 bzw. Kantstein 15 ist Teil einer Straßenbegrenzung 16 (Gehweg, Fahrradweg, etc.) und zeichnet sich durch vergleichbare Maße aus, wie herkömmliche Bordsteine. Neben dem Bordstein 15 steht ein Fahrzeug 11, welches vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug ist. Das Fahrzeug 11 verfügt über einen Energiespeicher 12 (Batterie bzw. Traktionsbatterie), eine Leistungselektronik 14 und eine elektrische Maschine 13. Der Energiespeicher 12 des Fahrzeugs 11 wird mittels der Ladevorrichtung 10 aufgeladen. Die Ladevorrichtung 10 ist entweder an das öffentliche Stromnetz oder eine Hausstromversorgung über eine Energiezuführung 18 angeschlossen und wird so mit Strom versorgt. Dabei erfolgt die Stromversorgung / Energiezuführung per Kabel 19 oder mittels einer Stromschiene. Weiterhin weist die Ladevorrichtung 10 eine erste Ladeschnittstelle 16 auf. Die Ladeschnittstelle 16 ist an dem Bordstein 15 vorgesehen (seitlich bzw. auf der Oberseite) und kann mit einem Ladekabel 22 verbunden werden. Die Anbindung des Ladekabels 22 an die Ladeschnittstelle 16 kann konduktiv oder induktiv erfolgen. Dabei kann in beiden Fällen das Ladekabel 22 über Magnete mit der Ladeschnittstelle verbunden und gehalten werden. 1 shows a schematic representation of the charging device according to the invention 10 , The loading device 10 is in a curb 15 arranged. The curb 15 or curb 15 is part of a road boundary 16 (Sidewalk, bike path, etc.) and is characterized by comparable dimensions, as conventional curbs. Next to the curb 15 there is a vehicle 11 which is preferably an electric vehicle or a hybrid vehicle. The vehicle 11 has an energy storage 12 (Battery or traction battery), a power electronics 14 and an electric machine 13 , The energy storage 12 of the vehicle 11 is by means of the charger 10 charged. The loading device 10 is either to the public grid or a home power supply via a power supply 18 connected and is thus supplied with power. The power supply / energy supply is done by cable 19 or by means of a busbar. Furthermore, the loading device 10 a first charging interface 16 on. The charging interface 16 is at the curb 15 provided (side or on the top) and can with a charging cable 22 get connected. The connection of the charging cable 22 to the charging interface 16 can be done conductively or inductively. In both cases, the charging cable 22 be connected and held by magnets with the charging interface.

2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Bordstein 15 ein elektrischer Energiespeicher 21 vorgesehen. Bei diesem Energiespeicher 21 handelt es sich um eine Batterie oder um einen Kondensator (z.B. Superkondensator), in dem Energie / Ladung zwischengespeichert werden kann. 2 shows a further schematic representation of the charging device according to the invention 10 , Same elements in terms of 1 are provided with the same reference numerals and are not explained in detail. In this embodiment of the invention is in the curb 15 an electrical energy store 21 intended. In this energy storage 21 it is a battery or a capacitor (eg supercapacitor), in which energy / charge can be cached.

3 zeigt eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ladevorrichtung 10 eine Sendespule 17 auf. Ein Fahrzeug 11, welches über eine geeignete Empfangsspule verfügt, kann mit der Ladevorrichtung koppeln und den Energiespeicher 12 induktiv aufladen. Die Ladevorrichtung 10 ist entsprechend eine induktive Ladevorrichtung. 3 shows a further schematic representation of the charging device according to the invention 10 , Same elements in terms of 1 and 2 are provided with the same reference numerals and are not explained in detail. In this embodiment, the loading device 10 a transmitting coil 17 on. A vehicle 11 which has a suitable receiving coil can couple with the charger and the energy storage 12 Inductively recharge. The loading device 10 is accordingly an inductive charging device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011010049 A1 [0004]

Claims

Charging device (10) for charging a vehicle (11), preferably a hybrid or electric vehicle, wherein the vehicle (11) has an energy store (12), an electric machine (13) and power electronics (14), characterized in that the Loading device (10) in the curb (15) of a road boundary (16) is arranged.

Loading device (10) after Claim 1 , characterized in that the charging device (10) has a power supply (18).

Loading device (10) after Claim 2 , characterized in that the energy supply (18) by means of cable (19) or busbar (20).

Loading device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the curb (15) has an electrical energy store (21).

Charging device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical energy store (21) is a battery or a capacitor.

Loading device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device (10) provides a first charging interface (16) on the curb (15).

Loading device (10) after Claim 6 , characterized in that the first charging interface (16) is connected to a charging cable (22).

Loading device (10) after Claim 7 , characterized in that the connection with the charging cable (22) is produced inductively.

Charging device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the charging interface (16) is magnetic.

Loading device (10) after Claim 1 , characterized in that the charging device (10) has a transmitting coil (17) via which the energy store (12) of the vehicle (11) can be charged inductively.