DE102018116947A1 - Charging station and charging park for electric cars - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung stellt eine Ladesäule für Elektroautos mit den folgenden Merkmalen bereit: Die Ladesäule umfasst eine Trägerplatte mit Befestigungselementen; die Ladesäule umfasst Schienen mit mehreren Segmenten zum Aufnehmen vertikaler Belastungen; und die Schienen (11) sind dazu angepasst, die Befestigungselemente (14) aus der Ladesäule (10) wahlweise herauszufahren.Die Erfindung stellt ferner einen entsprechenden Ladepark bereit.The invention provides a charging station for electric cars with the following features: the charging station comprises a carrier plate with fastening elements; the charging station includes rails with multiple segments to accommodate vertical loads; and the rails (11) are adapted to selectively move the fastening elements (14) out of the charging column (10). The invention also provides a corresponding charging park.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladesäule für Elektroautos. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen entsprechenden Ladepark.The present invention relates to a charging station for electric cars. The present invention also relates to a corresponding charging park.
Stand der TechnikState of the art
Als Ladestation wird in der Elektrotechnik jedwede stationäre Vorrichtung oder elektrische Anlage bezeichnet, welche dazu dient, mobilen akkubetriebenen Geräten, Maschinen oder Kraftfahrzeugen durch einfaches Einstellen oder Einstecken Energie zuzuführen, ohne den Energiespeicher - etwa die Traktionsbatterie eines Elektroautos - entnehmen zu müssen. Ladestationen für Elektroautos werden umgangssprachlich auch als „Stromtankstellen“ bezeichnet und können mehrere Ladepunkte umfassen, die je nach Bauform als „Ladesäulen“ charakterisiert werden.In electrical engineering, any charging device or electrical system that serves to supply energy to mobile battery-operated devices, machines or motor vehicles by simply setting or plugging in is referred to as a charging station without having to remove the energy storage device, such as the traction battery of an electric car. Charging stations for electric cars are colloquially referred to as "charging stations" and can include several charging points, which are characterized as "charging stations" depending on the design.
Bekannt sind hier insbesondere Gleichstrom-Schnellladesysteme (high performance charging, HPC) wie das in Europa verbreitete sogenannte kombinierte Ladesystem (combined charging system, CCS). Beim gattungsmäßigen Gleichstromladen wird Gleichstrom aus der Ladesäule direkt in das Fahrzeug eingespeist und hierzu durch einen leistungsstarken Gleichrichter vom Stromnetz oder durch große Pufferakkumulatoren an Solartankstellen bereitgestellt. Im Fahrzeug befindet sich ein Batteriemanagementsystem, das mit der Ladesäule kommuniziert, um die Stromstärke anzupassen oder bei Erreichung einer Kapazitätsgrenze den Vorgang zu beenden.DC high-speed charging systems (HPC), such as the so-called combined charging system (CCS), which is widespread in Europe, are known here in particular. In the case of generic direct current charging, direct current is fed directly into the vehicle from the charging station and is provided for this purpose by a powerful rectifier from the power grid or by large buffer accumulators at solar filling stations. There is a battery management system in the vehicle that communicates with the charging station to adjust the current or to end the process when a capacity limit is reached.
Die Leistungselektronik befindet sich hierbei üblicherweise in der Ladesäule. Da die Gleichstromanschlüsse der Ladesäule direkt mit entsprechenden Anschlüssen der Traktionsbatterie verbunden werden, lassen sich verlustarm hohe Ladeströme übertragen, was kurze Ladezeiten ermöglicht.The power electronics are usually located in the charging station. Since the DC connections of the charging station are connected directly to the corresponding connections of the traction battery, high charging currents can be transmitted with little loss, which enables short charging times.
Jede der Druckschriften
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung stellt eine Ladesäule für Elektroautos und einen entsprechenden Ladepark gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.The invention provides a charging station for electric cars and a corresponding charging park according to the independent claims.
Das erfindungsgemäße Ladesystem zielt auf eine möglichst schlanke aber hohe Ladesäule ab. Aus diesem Grund ist der Bauraum im Inneren der Ladesäule extrem begrenzt. Die eigentliche Leistungselektronik wird deshalb bereits vorzugsweise in eine andere Einheit ausgelagert und die Energie per Kabel angeliefert, die lediglich an das eigentliche Ladekabel weitergeleitet wird. An der Ladesäule findet dagegen jegliche Interaktion mit dem Benutzer, etwa zur Bezahlung statt. Sie umfasst daher neben dem Ladekabel insbesondere ein Display für eine entsprechende Benutzerschnittstelle.The charging system according to the invention aims for a charging station that is as slim as possible but tall. For this reason, the installation space inside the charging station is extremely limited. The actual power electronics are therefore preferably outsourced to another unit and the energy supplied by cable, which is only passed on to the actual charging cable. On the other hand, any interaction with the user, such as payment, takes place on the charging station. In addition to the charging cable, it therefore includes in particular a display for a corresponding user interface.
Vorzugsweise sind ferner alle für die Abrechnung nötigen Bauteile - bspw. ein Energiemesser, der direkt in der Ladesäule oder sogar am Kabelende im Stecker die wirklich geladene Energie misst, oder ein Zeitzähler - sowie die Peripherie der Steuerung - zu denken ist hier an Display, Ladesteuerung, Kommunikation mit der Leistungselektronik, Beleuchtungsmodule der Ladesäule, Niederspannungsstromversorgung der genannten Komponenten und deren Absicherung - in der Ladesäule integriert.Preferably, all components required for billing - e.g. an energy meter that measures the energy actually charged directly in the charging station or even at the end of the cable in the connector, or a time counter - as well as the periphery of the control system - should be considered here: display, charging control system , Communication with the power electronics, lighting modules of the charging station, low-voltage power supply of the components mentioned and their protection - integrated in the charging station.
Aufgrund des extrem knappen Bauraumes können im Fahrzeugbau übliche Aufbaukonzepte oder dem in der Elektrotechnik üblichen Schaltschrankbau nur schwerlich angewandt werden.Due to the extremely tight installation space, it is difficult to use the usual bodywork concepts or the construction of control cabinets in electrical engineering.
Ferner ist aufgrund des schmalen Aufbaus der Zugang über seitliche Türen sehr eingeschränkt, sofern nur eine einzige Seitenfläche über eine Tür zugänglich ist. Dennoch ermöglicht eine Ausführungsform der Erfindung, eine bestimmte Komponente zu wechseln oder zu inspizieren, ohne erst zahlreiche weitere Komponenten zu entfernen. Die vorliegende Erfindung umfasst hierzu ein Konzept, mit dem einzelne Module gebündelt, einfach entnommen und zum großen Teil bei Bedarf von vorne erreicht werden können. Hierzu dient eine Anordnung von Komponenten derart, dass nahezu alle Komponenten ohne Demontage anderer Komponenten zugänglich sind, selbst wenn nur eine Seite der Ladesäule geöffnet werden kann.Furthermore, due to the narrow construction, access via side doors is very limited if only a single side surface is accessible via a door. Nevertheless, an embodiment of the invention enables a specific component to be replaced or inspected without first removing numerous other components. For this purpose, the present invention comprises a concept with which individual modules can be bundled, simply removed and, for the most part, reached from the front if required. For this purpose, an arrangement of components is used such that almost all components are accessible without dismantling other components, even if only one side of the charging station can be opened.
Ein Großteil an Komponenten aus dem energietechnischen Bereich ist für die Montage an eine Rückwand und den Zugang von vorne ausgelegt. Zwar können bei entsprechenden herkömmlichen Vorrichtungen im Grunde alle Wände von innen genutzt werden; allerdings ist bei einer Zugangstür dann auch nur eine Rückseite frontal zugänglich und der Raum in der Mitte wird damit nicht nutzbar.The majority of components from the energy sector are designed for mounting on a rear wall and access from the front. With corresponding conventional devices, basically all walls can be used from the inside; however, only one rear of an access door is then accessible from the front and the space in the middle cannot be used.
Ferner müssen beim Verbau von Komponenten mit höheren Spannungen in der Regel sog. Kriechstrecken und Luftstrecken eingehalten werden, damit sich Spannungsdifferenzen zwischen Kontakten entlang von (ggf. auch verschmutzten) Oberflächen oder durch die Luft auch unter ungünstigsten Bedingungen nicht entladen. Gerade angesichts dieser Kriechstrecken ist ein enges Verbauen oft nur schwer möglich.Furthermore, when installing components with higher voltages, so-called creepage distances and air gaps must generally be observed so that voltage differences between contacts along (possibly also contaminated) surfaces or through the air even under the most unfavorable conditions Conditions not unloaded. In view of these creepage distances, tight installation is often difficult.
Ein erfindungswesentliches Element ist daher die eine Schienenführung für einen vertikalen Einschub. Dieser erlaubt es, vorzugsweise zusammengehörige Elemente zu kombinieren und auf einem gemeinsamen Träger zu montieren. Dieser Träger wiederum kann in senkrechter Richtung zu jener Seitenfläche, die eine Zugangstür oder -Öffnung aufweist, auf der Schiene oder den - vorzugsweise zwei oder drei - Schienen entweder innerhalb der Ladestation verschoben oder gar aus der Ladestation herausgezogen werden.An element essential to the invention is therefore a rail guide for a vertical insert. This allows elements that preferably belong together to be combined and mounted on a common support. This carrier in turn can either be moved within the charging station or even pulled out of the charging station in the direction perpendicular to that side surface which has an access door or opening, on the rail or on the - preferably two or three - rails.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
-
1 zeigt die Ansicht einer Ladesäule. -
2 zeigt die Ansicht einer Schiene. -
3 zeigt die Ansicht einer ersten Trägerplatte. -
4 zeigt eine Draufsicht der Schiene. -
5 zeigt eine erste Einzelheit der Schiene. -
6 zeigt eine zweite Einzelheit der Schiene. -
7 zeigt eine weitere Ansicht der Schiene. -
8 zeigt die Ansicht einer zweiten Trägerplatte. -
9 zeigt die transparente Ansicht einer dritten Trägerplatte mit zwei Schienen. -
10 zeigt eine weitere Ansicht der Ladesäule im geöffneten Zustand. -
11 zeigt eine erste Einzelheit der Ladesäule. -
12 zeigt eine zweite Einzelheit der Ladesäule. -
13 zeigt eine dritte Einzelheit der Ladesäule.
-
1 shows the view of a charging station. -
2 shows the view of a rail. -
3 shows the view of a first carrier plate. -
4 shows a top view of the rail. -
5 shows a first detail of the rail. -
6 shows a second detail of the rail. -
7 shows another view of the rail. -
8th shows the view of a second carrier plate. -
9 shows the transparent view of a third carrier plate with two rails. -
10 shows a further view of the charging station in the open state. -
11 shows a first detail of the charging station. -
12 shows a second detail of the charging station. -
13 shows a third detail of the charging station.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Alternativ oder zusätzlich zum Fixierungsmechanismus (
Auf diese Weise wird gleichsam eine auswechselbare Schublade geschaffen, die bei der Wartung durchaus vollständig mit wenigen Handgriffen ersetzt werden kann. Das oder die letzten Schienensegmente können in diesem Fall fest an die Trägerplatte (
Ein auf den beschriebenen Schienen (
In der vorliegenden Ausführungsform kann der die Trägerplatte (
In der abbildungsgemäßen Ausführungsform wird auf die beschriebene Weise eine Art Leistungs- und Kabelschienenschacht (
Beispiele für vorzugsweise von vorne zugängliche Komponenten sind Komponenten mit Anzeigen oder Knöpfen an der Vorderseite wie Energiemeter, elektronische Steuerungen mit Debug-Pins, Buchsen oder DIP-Schaltern auf der Oberfläche, die zur Diagnose oder zum Programmieren benötigt werden und so kleinteilig sind, dass eine Bedienung ohne Einsehbarkeit nicht zumutbar ist, oder viele Komponenten in DIN-Schienenmontage. In einer bevorzugten Ausführungsform sind auf der entnehmbaren Trägerplatte (
Die Trägerplatte (
Durch die Schublade gelangt die Ladesäulensteuerung im eingeschobenen Zustand in unmittelbare Nähe zum, hier nahezu exakt hinter das, Bedienfeld der Ladesäule (
Alternativ könnte das Display jedoch auch auf ähnlicher Höhe an einer anderen Seitenwand liegen, solange sich im eingefahrenen Zustand eine hinreichend kurze Distanz zwischen Ladesäulensteuerung und Display einstellt, um Leitungen anzubinden.Alternatively, however, the display could also be at a similar height on another side wall, as long as there is a sufficiently short distance between the charging station control and the display in the retracted state to connect lines.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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