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Die Anmeldung betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, umfassend mindestens eine Ladeeinheit, mindestens ein mit der Ladeeinheit elektrisch verbundenes Ladekabel, ein Gehäuse eingerichtet zumindest zum teilweisen Aufnehmen des Ladekabels.
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Der Aufbau der Ladeinfrastruktur ist von entscheidender Bedeutung für die flächendeckende Etablierung von Elektromobilität. Dazu ist es insbesondere notwendig, in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen Ladestationen für Elektrofahrzeuge in großem Maße zu installieren. Die Ladestationen sollen sich dabei in das Straßenbild einfügen und werden daher in der Regel als Ladesäulen konzipiert.
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Ladesäulen zeichnen sich insbesondere durch eine kompakte Bauform mit einer geringen Grundfläche aus. Die Ladesäulen sind in der Regel stelenartig aufgebaut und verfügen über integrierte oder anschließbare Ladeelektronik, beispielsweise in Form einer Ladeeinheit, zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere weisen bekannte Ladestationen in der Regel ein Gehäuse auf, um eine Ladeeinheit, umfassend die Ladetechnik, aufzunehmen.
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Unter einem Elektrofahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, das zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und einen wiederaufladbaren elektrischen Speicher umfasst.
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Um die Ladezeiten an einer Ladestation zu verringern, geht der Trend zu immer höheren Ladeleistungen. Eine höhere Ladeleistung erfordert jedoch Ladekabel mit erhöhten Querschnitten. Dies wiederum erhöht dementsprechend das Gewicht der Ladekabel. Um den Nutzerkomfort zu verbessern, weisen Ladestationen vermehrt (fest) angeschlagene Ladekabel auf. Unter einem fest angeschlagenen Kabel ist zu verstehen, dass das Ladekabel von der Ladestation durch einen Nutzer nicht zerstörungsfrei und ohne Nutzung von Werkzeug getrennt werden kann.
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In der Regel ist ein Gehäuse der Ladestation eingerichtet, dass Ladekabel zumindest teilweise, insbesondere in einem unbenutzten Zustand, aufzunehmen. Dies dient insbesondere dem Schutz des Ladekabels vor Beschädigung.
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Um den Nutzerkomfort weiter zu verbessern und insbesondere eine einfache Handhabung des Ladekabels durch einen Nutzer zu gewährleisten, weisen bekannte Ladestationen in ihrem Gehäuse ein Umlenkrollensystem auf. Eine schematische Ansicht einer beispielhaften bekannten Ladestation 100 ist in der Figur dargestellt.
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Die Ladestation 100 umfasst ein Gehäuse 106, welches zumindest teilweise eine Ladeeinheit 104 und ein Ladekabel 102 aufnimmt. Ein Ende 122 des Ladekabels 102 ist elektrisch und mechanisch mit der Ladeeinheit 104 verbunden. Das weitere Ende 114 des Ladekabels 102 ist insbesondere in Form eines Ladeanschlusses 114 gebildet. Der Ladeanschluss 114 des Ladekabels 102 korrespondiert vorzugsweise zu einem Ladeanschluss eines zu ladenden Elektrofahrzeugs korrespondiert.
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Wie ferner zu erkennen ist, weist die Ladestation 100 ein Umlenkrollensystem 108 mit einer Vielzahl von Umlenkrollen 110 auf. Die Umlenkrollen sind eingerichtet zum Führen des Ladekabels 102. Insbesondere dient das Umlenkrollensystem 108 dazu, das Ladekabel 102 aufzuwickeln und ein (einfaches) Herausziehen aus dem Gehäuse 106 zu ermöglichen, um insbesondere den Ladeanschluss 114 des Ladekabels 102 mit einem Ladeanschluss eines Elektrofahrzeugs elektrisch und mechanisch zu koppeln.
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Nachteilig an der derartigen bekannten Ladestationen ist, neben der aufwendigen Konstruktion des Umlenkrollensystems, dass der Aufrollmechanismus, in Form eines Umlenkrollensystems, des Ladekabels innerhalb des Gehäuses der Ladestation über Umlenkrollen für eine hohe Walkarbeit sorgt, welche wiederum zu einer erhöhten Reibung und einem dementsprechend höherem Verschleiß führt. Durch den Verschleiß wird die Langlebigkeit eines Ladekabels signifikant eingeschränkt. Zudem erfordert das Herausziehen des Ladekabels bei einem derartigen Umlenkrollensystem die Art des Aufrollens eine hohe aufzubringende Zugkraft.
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Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Verfügung zu stellen, welche die Langlebigkeit eines Ladekabels erhöht und insbesondere gleichzeitig den Nutzerkomfort beim Betrieb der Ladestation verbessert.
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Anmeldung durch eine Ladestation für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1 gelöst. Die Ladestation umfasst mindestens eine Ladeeinheit. Die Ladestation umfasst mindestens ein mit der Ladeeinheit elektrisch verbundenes Ladekabel. Die Ladestation umfasst ein Gehäuse, eingerichtet zumindest zum teilweisen Aufnehmen des Ladekabels. Mindestens eine Trommeleinheit ist in dem Gehäuse angeordnet. Die Trommeleinheit ist eingerichtet zum zumindest teilweisen Aufwickeln des Ladekabels.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß eine Ladestation bereitgestellt, die die Langlebigkeit eines Ladekabels der Ladestation erhöht und insbesondere gleichzeitig den Nutzerkomfort beim Betrieb der Ladestation verbessert, indem anstelle eines Umlenkrollensystems eine Trommeleinheit in dem Gehäuse der Ladestation angeordnet ist.
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Die Reibung und somit der Verschleiß des Ladekabels wird reduziert. Die aufzuwendende Zugkraft beim Herausziehen des Ladekabels kann reduziert werden. Zudem kann die Ladestation in einfacherer Weise hergestellt werden, da ein komplexes Umlenkrollensystem entfallen kann. Durch eine Integration einer Trommeleinheit bzw. eines Trommelsystems in eine Ladestation zur Aufwicklung des Ladekabels lassen sich insbesondere Schleifringe, die zu Verschleiß führen, vermeiden.
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Die Ladestation kann in Form einer Ladesäule gebildet sein. Die Ladestation weist ein Gehäuse auf. In dem Gehäuse kann die Ladeeinheit zumindest teilweise integriert sein. Die Ladeeinheit umfasst insbesondere Ladetechnik, die für einen elektrischen Leistungsaustausch zwischen der Ladestation und einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Neben Sicherheitstechnik kann die Ladeeinheit insbesondere Steuertechnik zum Steuern des Ladevorgangs, insbesondere des elektrischen Stromflusses zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug, umfassen. Es versteht sich, dass eine Ladestation zwei oder mehr Ladeeinheiten (beispielsweise für zwei oder mehr Ladekabel) aufweisen kann.
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Ferner weist die Ladestation mindestens ein Ladekabel auf. Es versteht sich, dass eine Ladestation zwei oder mehr Ladekabel aufweisen kann. Das mindestens eine Ladekabel ist ein (fest) an der Ladestation angeschlagenes Ladekabel. Das Ladekabel wird, insbesondere in einem unbenutzten Betriebszustand, zumindest teilweise in dem Gehäuse aufbewahrt. Unter einem unbenutzten Betriebszustand ist insbesondere zu verstehen, dass das Ladekabel nicht mit einem Elektrofahrzeug gekoppelt wird/ist. In diesem unbenutzten Betriebszustand ist das Ladekabel insbesondere aufgewickelt, so dass auch von einem aufgewickelten Betriebszustand des Ladekabels gesprochen werden kann.
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Um das Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug zu koppeln, kann es während eines benutzten Betriebszustands aus dem Gehäuse zumindest teilweise herausgezogen werden. Anschließend kann der Ladeanschluss des Ladekabels mit dem Elektrofahrzeug gekoppelt werden. In entsprechender Weise kann das Ladekabel während des benutzten Betriebszustands wieder entkoppelt und in das Gehäuse zurückgeführt werden.
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Zum Lagern und insbesondere zum verschleißarmen Herausziehen (bzw. Einziehen) des Ladekabels wird anmeldungsgemäß vorgeschlagen, eine Trommeleinheit insbesondere in Form einer drehbaren zylindrischen Trommel, in dem Gehäuse, insbesondere in einer unteren Hälfte des Gehäuses, angeordnet ist.
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Die Trommeleinheit ist derart konfiguriert, dass das Ladekabel um die Trommeleinheit wickelbar ist. Insbesondere kann das Ladekabel bei einem Herausziehen des Ladekabels durch ein Drehen der Trommeleinheit von dieser abgewickelt werden und bei einer Rückführung des Ladekabels auf die Trommeleinheit durch Drehen in die entgegengesetzte Richtung aufgewickelt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation kann in dem Gehäuse der Ladestation mindestens ein Trommellager angeordnet sein. Insbesondere kann das Trommellager in dem Gehäuse fixiert sein. Das Trommellager kann eingerichtet sein zum drehbaren Lagern der Trommeleinheit. Insbesondere kann das Trommellager die insbesondere zylindrische Trommeleinheit an der Drehachse lagern. In einfacher Weise kann eine Trommeleinheit in dem Gehäuse montiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation kann das Ladekabel ein erstes als Ladeanschluss gebildetes Ende und ein weiteres Ende aufweisen, welches insbesondere unmittelbar oder mittelbar an der Ladestation mechanisch gekoppelt bzw. angeschlagen sein kann. Zwischen dem weiteren Ende des Ladekabels und der Ladeeinheit kann vorzugsweise eine Antitorsionseinrichtung angeordnet sein. Die Antitorsionseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, den (insbesondere beim Auf- und/oder Abwickeln des Ladekabels) auf das Ladekabel wirkenden Torsionskräften entgegen zu wirken, insbesondre zu reduzieren.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Ladestation kann das Ladekabel eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Leitern (bzw. Adern) aufweisen. Beispielsweise können zwischen zwei und acht elektrisch leitfähige Adern vorgesehen sein. Zur Implementierung der Antitorsionseinrichtung kann die Mehrzahl von Leitern zwischen einem Ladekabelgehäuseanschluss und einem Ladeeinheitenanschluss vorverdreht bzw. vorverdrillt sein. Beispielsweise kann das weitere Ende des Ladekabels in ein Verbindungskabel (welches einstückig mit dem Ladekabel gebildet sein kann) übergehen.
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Dieses Verbindungskabel kann an einem Ladekabelgehäuseanschluss mechanisch befestigt sein. Zumindest die Adern bzw. Leiter des Verbindungskabels bzw. Ladekabels können von dem Ladekabelgehäuseanschluss zu dem Ladeeinheitenanschluss führen. Der Ladekabelgehäuseanschluss kann eingerichtet sein, die Leiter bzw. Adern zu vereinzeln.
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Der Ladekabelgehäuseanschluss kann insbesondere an dem Trommellager (unmittelbar) angeordnet sein. Die Adern sind vorverdreht bzw. vorverdrillt, so dass sie sich beim Abwickeln entdrehen bzw. entdrillen und beim Aufwickeln (wieder) verdrehen bzw. verdrillen. Das Vorverdrehen kann auch als Gegeneinandervorverwinden bezeichnet werden. Die Vorverdrehung bezieht sich insbesondere auf den unbenutzten bzw. aufgewickelten Betriebszustand des Ladekabels.
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Die Anzahl an vorverdrehten vollständigen Umdrehungen, also 360° Verdrehungen, kann von der Anzahl an Umdrehungen der Trommeleinheit zum vollständigen Abwickeln bzw. Aufwickeln des Ladekabels abhängen. Die Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Leitern kann zwischen einer vollständigen Umdrehung und vier vollständigen Umdrehungen, insbesondere zwischen einer vollständigen Umdrehung und drei vollständigen Umdrehungen, vorverdreht sein.
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Darüber hinaus kann die Antitorsionseinrichtung mindestens eine Umlenkeinheit umfassen. Insbesondere kann eine Vorverdrehung zusammen mit der Umlenkeinheit die Antitorsionseinrichtung bilden. Die Umlenkeinheit kann eingerichtet sein zum Umlenken eines zwischen dem weiteren Ende des Ladekabels und dem Ladekabelgehäuseanschluss angeordneten (zuvor bereits beschriebenen) Verbindungskabels zwischen insbesondere zumindest 45 ° und 135 ° (beispielsweise 90°). Vorzugsweise kann die Umlenkeinheit mindestens ein Kegelrad, vorzugsweise mindestens zwei zusammenwirkende Kegelräder, umfassen.
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Insbesondere alternativ zu der zuvor beschriebenen Antitorsionseinrichtung, umfassend eine Vorverdrehung und/oder Umlenkeinheit, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwischen dem weiteren Ende des Ladekabels und einem Ladekabelgehäuseanschluss als Antitorsionseinrichtung eine Wickelfeder angeordnet sein.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation ein erstes Ende des Ladekabels als Ladeanschluss gebildet sein. Der Ladeanschluss kann ausgewählt sein aus der Gruppe, umfassend:
- - Ladeanschluss Typ 2 nach der Norm IEC 62196-2,
- - ein CCS Ladeanschluss, und
- - Chademo Ladeanschluss.
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Anders ausgedrückt kann ein Ladeanschluss, bevorzugt in Form eines Steckers, ein Ladestecker Typ 2, nach der Norm IEC 62196-2, sein. Alternativ kann als Ladeanschluss eine Buchse Typ 2, nach der Norm IEC 62196-2, vorgesehen sein. Ferner kann ein Ladeanschluss (Buchse oder Stecker) insbesondere nach Typ 1, 2 oder 3 sowie CCS (Combined Charging System) nach IEC 62196 oder auch eine Chademo gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ladestation eine Gleichstrom-Ladestation sein. Eine Gleichstrom-Ladestation ist besonders zur Übertragung von hohen Leistungen geeignet. Es versteht sich, dass die Ladestation bei anderen Varianten auch eine Wechselstrom-Ladestation sein kann.
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Die Merkmale der Ladestationen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße Ladestation auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht einer Ladestation nach dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 3 eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung, und
- 4 eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation 200 gemäß der Anmeldung.
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Die dargestellte Ladestation 200, beispielsweise eine Gleichspannungs-Ladestation 200, weist ein Gehäuse 206 auf. Das Gehäuse 206 nimmt eine Ladeeinheit 204 zumindest teilweise auf. Anders ausgedrückt kann das Gehäuse die Ladeeinheit vorzugsweise vollständig umschließen. Insbesondere kann die Ladeeinheit 204 zuvor beschriebene Ladetechnik umfassen.
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Ferner weist die Ladestation 200 vorliegend ein Ladekabel 202 auf. Das Ladekabel 202 ist insbesondere in einem unbenutzten bzw. aufgewickelten Betriebszustand dargestellt. Es versteht sich, dass zwei oder mehr Ladeeinheiten und/oder zwei oder mehr Ladekabel an einer Ladestation vorgesehen sein können.
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Wie ferner zu erkennen ist, ist in dem Gehäuse 206 eine Trommeleinheit 220 angeordnet. Die Trommeleinheit 220 kann vorzugsweise eine zylindrische Trommel 220 sein, die von einem Trommellager 232 gelagert sein kann. Das Ladekabel 202 kann um die Trommeleinheit 220 gewickelt sein. Durch Drehen der Trommeleinheit 220 kann das Ladekabel 202 ab- und (in der entgegengesetzten Drehrichtung) aufgewickelt werden.
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Das Ladekabel 202 ist elektrisch über einen Ladekabelgehäuseanschluss 222, eine elektrische Verbindung 226 und einen Ladeeinheitenanschluss 224 mit der Ladeeinheit 204 verbunden. Vorliegend ist das weitere Ende 212 des Ladekabels mechanisch mit dem Ladekabelgehäuseanschluss 222 gekoppelt.
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Das Ladekabel 202 weist ein freies Ende 214 auf, welches durch eine Öffnung 230 in dem Gehäuse 206 aus dem Gehäuse 206 geführt ist. Die Ladestation 200 kann über eine (nicht gezeigte) Trageinheit verfügen, um das Ladekabel 202 oder den Ladeanschluss 214 in dem unbenutzten Zustand zu halten.
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Wie bereits beschrieben wurde, ist das Ladekabel 202 vorliegend auf der Trommeleinheit 220 aufgewickelt. Hierbei ist das weitere Ende 212 des Ladekabels 202 vorliegend an dem Ladekabelgehäuseanschluss 222 befestigt. Die Mehrzahl (vorliegend beispielhaft sechs Adern 228) von elektrisch leitfähigen Leitern 228 des Ladekabels 202 bildet hierbei die elektrische Verbindung 226 zu dem Ladeeinheitenanschluss 224.
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Wie noch näher beschrieben wird, kann vorzugsweise eine Antitorsionseinrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise können die Adern 228 (im dargestellten aufgewickelten Betriebszustand) vorverdreht sein, beispielsweise um zwei bis drei Umdrehungen.
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Das erste Ende 214 des Ladekabels 202 ist vorliegend als Ladeanschluss 214, vorzugsweise als ein Ladestecker 214 Typ 2 gemäß der Norm IEC 62196-2 gebildet.
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Die 3 zeigt eine Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation 300 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede der Ladestation 300 zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben. Insbesondere ist in der 3 der Bereich des Ladekabelgehäuseanschlusses 322 der Ladestation 300 näher dargestellt.
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Das weitere Ende 312 des Ladekabels 302 geht vorliegend in ein Verbindungskabel 346 und dann in die elektrische Verbindung 326 über. Die elektrische Verbindung 326 führt insbesondere zu einem (nicht dargestellten) Ladeeinheitenanschluss. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Adern 328 an dem Ladekabelgehäuseanschluss 322 durch den Ladekabelgehäuseanschluss 322 vereinzelt werden.
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Insbesondere ist vorliegend eine Antitorsionseinrichtung 331 vorgesehen. Die Antitorsionseinrichtung 331 ist vorliegend durch eine Vorverdrehung bzw. Vorverdrillung (durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 334 angedeutet) und optional durch eine Umlenkeinheit 340 realisiert. Vorzugsweise können zwei bis drei Vorverdrehungen vorgesehen sein.
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Die Umlenkeinheit 340 ist vorliegend durch zwei Kegelräder 336, 338 gebildet, zusammenwirken und eine Umlenkung des Verbindungskabels 346 von vorliegend ca. 90° ermöglicht. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Anmeldung auch drei oder mehr Kegelräder vorgesehen sein können.
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Anders ausgedrückt ist bei dem Ausführungsbeispiel ein Trommelsystem mit kontrollierter Torsion des Ladekabels vorgesehen, bei dem die vereinzelten Adern vorverdreht sind und das Ladekabel umgelenkt ist.
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Die 4 zeigt eine schematische Teilansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation 400 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Insbesondere ist der Bereich der Trommeleinheit 420 der Ladestation 400 mit einem aufgewickelten Ladekabel 402 dargestellt.
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Vorliegend ist als Antitorsionseinrichtung 431 eine Wickelfeder 444 vorgesehen. Insbesondere ist eine Trommeleinheit 420 vorgesehen, die über ein Trommellager 432 und Verbindungspeichen 442 mechanisch in dem (nicht dargestellten) Gehäuse gelagert ist.
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Das Ladekabel 402 ist im aufgewickelten Betriebszustand dargestellt. Das weitere Ende 412 des Ladekabels 402 ist mit einem Ende der Wickelfeder 444 (elektrisch und mechanisch) verbunden.
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Das andere Ende der Wickelfeder 444 ist insbesondere (elektrisch und mechanisch) mit einem Ladekabelgehäuseanschluss 422 verbunden, der vorzugsweise an dem Trommellager 432 angeordnet ist.
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Anders ausgedrückt wird in dem Ausführungsbeispiel nach 4 ein Trommelsystem mit einer innenliegenden Wickelfeder bereitgestellt. Hierbei ist die Trommeleinheit drehbar gelagert und insbesondere zylinderförmig gebildet. Während das Innenteil (also das andere Ende) der Wickelfeder feststehend gebildet ist, ist das Außenteil (also das eine Ende) der Wickelfeder mitdrehend gebildet.
