DE102022214126B3 - Sensor module for collecting environmental data for charging stations and charging infrastructure - Google Patents

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Abstract

Überwachungsmodul (1) mit integrierten Sensoren, einer Befestigungsmöglichkeit an einer Ladesäule (7), sowie einer Datenschnittstelle, wobei die Sensoren umfassen: mindestens eine Kamera (2) mit Bewegungssensor, einen Erschütterungssensor (5), sowie ein Mikrophon (4) mit Lautsprecher und eine Lichtquelle (3).Monitoring module (1) with integrated sensors, a fastening option on a charging station (7), and a data interface, the sensors comprising: at least one camera (2) with a motion sensor, a vibration sensor (5), and a microphone (4) with a loudspeaker and a light source (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte sensorische Vorrichtung zur Erfassung von Umfelddaten für Ladeplätze.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ladeinfrastruktur mit einer Vielzahl von Ladesäulen, wobei zumindest eine Ladesäule ein Überwachungsmodul enthält.The invention relates to an integrated sensory device for recording environmental data for charging locations.
The invention further relates to a charging infrastructure with a large number of charging stations, with at least one charging station containing a monitoring module.

Stand der TechnikState of the art

Laut den neuesten Zahlen der Bundesnetzagentur vom 1. Oktober 2022 sind in Deutschland insgesamt 70.751 Ladesäulen im Betrieb gemeldet. Davon sind 59.228 Normalladepunkte, also mit einer Ladeleistung bis 22 kW und 11.523 Schnellladepunkte mit einer Leistung ab 22 kW.
Die Zahl der in der Bundesrepublik Deutschland nutzbaren Ladestationen steigt kontinuierlich.
Damit steigt auch das Risiko, dass Ladestationen Opfer von Vandalismus werden. Schon in der Vergangenheit wurden zahlreiche Ladesäulen für Elektroautos mutwillig zerstört. Auch Ladekabel wurden entweder zerstört oder komplett entwendet. Einen gewissen Schutz bieten dabei Überwachungskameras, die in der Nähe der Ladesäulen installiert sind. Allerdings wird nicht jede Ladesäule von einer Kamera im Umfeld erfasst.According to the latest figures from the Federal Network Agency dated October 1, 2022, a total of 70,751 charging stations are registered in operation in Germany. Of these, 59,228 are normal charging points, i.e. with a charging capacity of up to 22 kW, and 11,523 are fast charging points with a capacity of 22 kW or more.
The number of charging stations available in the Federal Republic of Germany is continuously increasing.
This also increases the risk that charging stations will fall victim to vandalism. In the past, numerous charging stations for electric cars have been deliberately destroyed. Charging cables have also been either destroyed or completely stolen. Surveillance cameras installed near the charging stations offer a certain level of protection. However, not every charging station is recorded by a camera in the area.

Ein weiteres Problem tritt im Zusammenhang mit der Bewirtschaftung einer Ladesäuleninfrastruktur auf.Another problem arises in connection with the management of a charging station infrastructure.

Zwar können Betreiber von Ladesäulen meist feststellen, ob ein strombetriebenes Fahrzeug gerade aufgeladen wird. Unklar bleibt aber, ob ein vermeintlich freier Parkplatz nicht tatsächlich durch beispielsweise ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor blockiert wird.Charging station operators can usually determine whether an electrically powered vehicle is currently being charged. However, it remains unclear whether a supposedly free parking space is actually blocked by, for example, a vehicle with a combustion engine.

Hierzu existieren Systeme, die den Betriebszustand der Ladesäule und den Belegungszustand der Parkfläche an den Betreiber übertragen. Dazu sind Sensoren im Boden eingelassen und die erhobenen Daten werden zusammen mit den Daten der Ladesäule an ein Netz übertragen.For this purpose, there are systems that transmit the operating status of the charging station and the occupancy status of the parking area to the operator. For this purpose, sensors are embedded in the ground and the data collected is transmitted to a network together with the data from the charging station.

In vielen Fällen gibt es Einzellösungen, die aber das Gesamtproblem, dass die Ladestationen und Ladesäulen nicht komplett überwacht werden, nicht lösen.In many cases there are individual solutions, but they do not solve the overall problem that the charging stations and charging columns are not completely monitored.

Aus der DE 10 2017 215 882 A1 ist Vorrichtung zur Ladung eines Traktionsenergiespeichers eines Fortbewegungsmittels bekannt, wobei die Vorrichtung umfasst:- einen Energiespeicher zur Ladung des Traktionsenergiespeichers, einen Ladestecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zum Traktionsenergiespeicher, eine Auswerteeinheit, eine Sendeeinrichtung und ein Ortungsmodul, wobei das Ortungsmodul eingerichtet ist, eine Position der Vorrichtung festzustellen und mittels der Sendeeinrichtung an eine zentrale Verwaltungseinrichtung zu senden.From the EN 10 2017 215 882 A1 A device for charging a traction energy storage device of a means of transport is known, the device comprising: an energy storage device for charging the traction energy storage device, a charging plug for establishing an electrical connection to the traction energy storage device, an evaluation unit, a transmitting device and a locating module, the locating module being designed to determine a position of the device and to send it to a central management device by means of the transmitting device.

DE 10 2019 108 666 A1 zeigt eine Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen, umfassend mindestens eine Kamera, eingerichtet zum Aufnehmen mindestens eines Bilddatensatzes von zumindest einem Teil der Umgebung der Ladestation, mindestens einen mit der Kamera verbundenen Sicherheitsdatenspeicher, eingerichtet zum Speichern des mindestens einen aufgenommenen Bilddatensatzes, mindestens einen Zustandsüberwachungssensor, eingerichtet zum Überwachen der inneren Integrität der Ladestation, und mindestens ein Steuermodul, eingerichtet zum Bewirken des Aufnehmens mindestens eines Bilddatensatzes und des Speicherns des aufgenommenen mindestens einen Bilddatensatzes bei Detektion einer Anomalie der inneren Integrität der Ladestation. DE 10 2019 108 666 A1 shows a charging station for charging electric vehicles, comprising at least one camera, set up to record at least one image data set of at least part of the surroundings of the charging station, at least one security data memory connected to the camera, set up to store the at least one recorded image data set, at least one condition monitoring sensor, set up for monitoring the internal integrity of the charging station, and at least one control module, set up to cause the recording of at least one image data set and the storage of the recorded at least one image data set upon detection of an anomaly in the internal integrity of the charging station.

DE 10 2016 111 094 A1 zeigt eine Ladestation mit einem fest an die Ladestation angeschlossenem Ladekabel, zumindest einem an der Ladestation angeordnetem Ladekabelhalter und zumindest einer Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist gegenständlich dazu eingerichtet, zu überwachen, ob das Ladekabel an der Ladestation korrekt angeordnet ist, wobei die Überwachungseinrichtung überwacht, ob das Ladekabel in zumindest einer Schlaufe um den Ladekabelhalter gelegt ist. DE 10 2016 111 094 A1 shows a charging station with a charging cable permanently connected to the charging station, at least one charging cable holder arranged on the charging station and at least one monitoring device. The monitoring device is essentially set up to monitor whether the charging cable is correctly arranged at the charging station, the monitoring device monitoring whether the charging cable is placed in at least one loop around the charging cable holder.

DE 10 2021 203 705 A1 zeigt ein Verfahren zum Überwachen eines Tankvorgangs eines Fahrzeugs umfasst einen Schritt des Einlesens eines Sensorsignals von einer Schnittstelle zu mindestens einer Erfassungseinrichtung. Das Sensorsignal repräsentiert eine Anwesenheit oder Abwesenheit eines Zapfventils in einem Kraftstoffeinlass des Fahrzeugs. DE 10 2021 203 705 A1 shows a method for monitoring a refueling process of a vehicle comprising a step of reading in a sensor signal from an interface to at least one detection device. The sensor signal represents a presence or absence of a nozzle in a fuel inlet of the vehicle.

DE 10 2020 206 067 A1 zeigt eine Ladevorrichtung für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug weist ein Ladekabel mit einer Anschlussvorrichtung zum Verbinden mit dem Kraftfahrzeug auf, wobei die Anschlussvorrichtung an einem ersten Ende des Ladekabels angeordnet ist. Die Ladevorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die an einem zweiten Ende des Ladekabels mit diesem verbunden ist, und das Ladekabel weist eine Messleitung auf, die mit der Steuereinheit verbunden ist und sich zwischen der Steuereinheit und der Anschlussvorrichtung erstreckt. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, einen elektrischen Widerstand der Messleitung zu bestimmen und abhängig von dem Widerstand ein mechanisches Durchtrennen der Messleitung und damit des Ladekabels zu detektieren. DE 10 2020 206 067 A1 shows a charging device for an electrically driven motor vehicle has a charging cable with a connecting device for connecting to the motor vehicle, the connecting device being arranged at a first end of the charging cable. The charging device has a control unit that is connected to the charging cable at a second end, and the charging cable has a measuring line that is connected to the control unit and extends between the control unit and the connection device. The control unit is set up to determine an electrical resistance of the measuring line and, depending on the resistance, to detect a mechanical cutting of the measuring line and thus of the charging cable.

CN 2 10 918 413 U zeigt eine Tankstelle mit geeigneten Überwachungen.
Diese Übersetzung wurde maschinell erstellt. Es kann keine Gewähr für die Verständlichkeit, Richtigkeit, Vollständigkeit, Verlässlichkeit oder Zweckmäßigkeit übernommen werden. Wichtige Entscheidungen - wie geschäftliche oder finanzielle Entscheidungen - sollten nicht auf der Grundlage einer maschinellen Übersetzung getroffen werden. CN 2 10 918 413 U shows a gas station with appropriate monitoring.
This translation was machine-generated. No guarantee can be given for the comprehensibility, correctness, completeness, reliability or usefulness. Important decisions - such as business or financial decisions - should not be made based on machine translation.

CN 2 06 481 077 U zeigt einen intelligenten Ladepunkt mit Überwachungs- und Kommunikationsfunktionen. CN 2 06 481 077 U shows an intelligent charging point with monitoring and communication functions.

DE 10 2017 118 330 A1 betrifft eine Ladesäule zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle, eine Ladeelektrik und Anschlussmittel zur ladenden Verbindung der Stromquelle mit dem Fahrzeug aufweist. DE 10 2017 118 330 A1 relates to a charging station for charging an electrical energy storage device of an electrically operated vehicle, wherein the charging station has a power connection for connection to a power source, charging electrics and connection means for charging connection of the power source to the vehicle.

DE 10 2021 102 258 A1 betrifft eine Technik zur elektrischen Funktionsprüfung zwischen dem Laden eines Traktionsenergiespeichers eines Elektrofahrzeugs eine Ladestation, welche einen mit der Ladestation über ein Ladekabel leitend verbundener Ladestecker mit ladesteckerseitigen Kontakten zum Laden des Traktionsenergiespeichers umfasst. Eine Halterung nimmt den Ladestecker in einem mit dem Elektrofahrzeug unverbundenen Zustand auf. Die Halterung umfasst halterungsseitige Kontakte, um im in der Halterung aufgenommenen Zustand die ladesteckerseitigen Kontakte zu kontaktieren. DE 10 2021 102 258 A1 a technology for electrical function testing between charging a traction energy storage device of an electric vehicle relates to a charging station, which comprises a charging plug which is conductively connected to the charging station via a charging cable and has contacts on the charging plug side for charging the traction energy storage device. A holder holds the charging plug in a state that is not connected to the electric vehicle. The holder includes contacts on the holder side in order to contact the contacts on the charging plug side when accommodated in the holder.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Sensoreinheit zu schaffen, die das Umfeld von Ladesäulen überwachen kann und auf einfache Art und Weise als Zusatz an jeder Ladesäule als Nachrüstung angebracht wird.It is the object of the invention to create a sensor unit that can monitor the surroundings of charging stations and can be easily attached as an addition to each charging station as a retrofit.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Überwachungsmodul mit integrierten Sensoren, einer Befestigungsmöglichkeit an einer Ladesäule, sowie einer Datenschnittstelle, wobei die Sensoren umfassen: mindestens eine Kamera mit Bewegungssensor, einen Erschütterungssensor, optional einen optischen Sensor für die Erfassung von Verschleiß an einem elektrischen Ladeanschluss für ein elektrisches Fahrzeug, sowie ein Lautsprecher und eine Lichtquelle, wobei der Ladeanschluss des Überwachungsmoduls mit dem Ladeanschluss der Ladesäule verbunden ist.The task is solved with a monitoring module with integrated sensors, a fastening option on a charging station, and a data interface, the sensors comprising: at least one camera with a motion sensor, a vibration sensor, optionally an optical sensor for detecting wear on an electrical charging connection for a electric vehicle, as well as a loudspeaker and a light source, with the charging port of the monitoring module being connected to the charging port of the charging station.

Ein solches Überwachungsmodul lässt sich an jeden Typ von Ladesäule nachträglich anbringen oder auch bereits vom Hersteller der Ladesäule während der Herstellung in die Ladesäule integrieren.Such a monitoring module can be retrofitted to any type of charging station or integrated into the charging station by the manufacturer of the charging station during production.

Das Überwachungsmodul weist ein Gehäuse auf, das an oder in einer Ladesäule verbaut ist.The monitoring module has a housing that is installed on or in a charging station.

Die mindestens eine Kamera überstreicht einen Überwachungsbereich von 360°, was aber auch bedeutet, dass die Kamera baulich oberhalb der Ladesäule angebracht werden muss. Alternativ dazu ist auch ein kleinerer Überwachungsbereich denkbar, der zum Beispiel nur den Parkplatz überstreicht.The at least one camera covers a surveillance area of 360°, which also means that the camera must be installed above the charging station. Alternatively, a smaller surveillance area is also conceivable, for example only covering the parking lot.

Die Lichtquelle überstreicht den Überwachungsbereich der Kamera oder ist auf vorbestimmte Bereiche fokussiert.The light source covers the surveillance area of the camera or is focused on predetermined areas.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst mit einer Ladeinfrastruktur mit einer Vielzahl von Ladesäulen, wobei jede Ladesäule ein Überwachungsmodul aufweist.The task is also solved with a charging infrastructure with a large number of charging stations, with each charging station having a monitoring module.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

  • 1 zeigt ein Überwachungsmodul in einer ersten Ausführungsform, 1 shows a monitoring module in a first embodiment,
  • 2 zeigt ein Überwachungsmodul in einer zweiten Ausführungsform, 2 shows a monitoring module in a second embodiment,
  • 3 zeigt eine beispielhafte Parkplatzsituation. 3 shows an example parking situation.

Die 1 und 2 zeigen je ein Überwachungsmodul 1, wie es an eine Ladesäule 7, die in 1 nicht dargestellt ist, angebracht wird.The 1 and 2 show a monitoring module 1 as it is connected to a charging station 7, which is in 1 is not shown, is attached.

Das Überwachungsmodul 1 besteht aus einem Gehäuse 8, das unterschiedliche Sensoren umfasst und das mindestens eine Vorrichtung aufweisen muss, mit der das Überwachungsmodul 1 mit beliebigen Ladesäulen zu verbinden ist. Alternativ dazu kann das Überwachungsmodul 1 auch in die Ladesäulen 7 direkt verbaut werden, wobei die Gehäuseform dem Einbauort angepasst wird.The monitoring module 1 consists of a housing 8, which includes different sensors and which must have at least one device with which the monitoring module 1 can be connected to any charging stations. Alternatively, the monitoring module 1 can also be installed directly in the charging stations 7, with the housing shape being adapted to the installation location.

Das Überwachungsmodul 1 weist eine Kamera 2 auf, die auch einen Bewegungssensor enthält. Der Bewegungssensor aktiviert die Kamera 2, die auch eine Nachtsichtfunktion aufweist.The monitoring module 1 has a camera 2, which also contains a motion sensor. The motion sensor activates camera 2, which also has a night vision function.

Als weiterer Sensor ist ein Mikrofon 4 vorgesehen, das einen Überwachungsbereich von 360° um das Überwachungsmodul 1 herum überstreicht. Eine Lautsprecherausgabe ist ebenfalls vorgesehen.A microphone 4 is provided as a further sensor and covers a monitoring area of 360° around the monitoring module 1. A loudspeaker output is also provided.

Um für die Kamera eine bessere Lichtausbeute zu gewährleisten, ist eine Lichtquelle 3 mit oder ohne Fokusfunktion verbaut.In order to ensure better light output for the camera, a light source 3 with or without a focus function is installed.

Am Überwachungsmodul ist ein Erschütterungssensor 5 platziert, der detektiert, wenn eine Person oder ein Gegenstand das Überwachungsmodul von der Ladesäule trennen, abschlagen oder abstreifen will.A vibration sensor 5 is placed on the monitoring module, which detects when a person or object violates the monitoring module Dul wants to separate, knock off or strip off from the charging station.

Ein Steckerhalter 6 in 2 weist einen optischen Sensor zur Erkennung der Abnutzung und/oder Verschmutzung der Steckerbuchse auf. Dieser Steckerhalter ist mit dem Stecksystem der Ladesäule verbunden und wird über diese mit Strom beaufschlagt.
Alternativ dazu kann der Steckerhalter ein Rahmen sein, der an der Steckdosenposition der Ladesäule 7 anliegt und diese Steckdose lediglich umrahmt.A plug holder 6 in 2 has an optical sensor to detect wear and/or contamination of the plug socket. This plug holder is connected to the charging station's plug-in system and is supplied with electricity via this.
Alternatively, the plug holder can be a frame that rests on the socket position of the charging column 7 and merely frames this socket.

Das Überwachungsmodul 1 wird so konfiguriert, dass mittels Hardware oder einer Software gestützten Steuerung selbstständig bewegte Objekte erkennt und die Lichtquelle 3 entsprechend der Position des identifizierten Objektes ausrichtet und wenn aktiviert ein Foto oder Kurzvideo an ein Zielsystem übermittelt. Dazu muss das Überwachungsmodul mit einer Schnittstelle zur Ladesäule oder einer eigenständigen Schnittstelle zu einem Überwachungsnetz versehen sein.The monitoring module 1 is configured so that it automatically detects moving objects using hardware or a software-based control and aligns the light source 3 according to the position of the identified object and, when activated, transmits a photo or short video to a target system. For this purpose, the monitoring module must be provided with an interface to the charging station or an independent interface to a monitoring network.

Konfigurationsparameter für die Sensorfunktion des Überwachungsmoduls 1 sind dabei z. B. eine einstellbare Größe des zu erfassenden Objekts, eine einstellbare Lautstärke, eine Funktion, die auf der Tageszeit basiert, sowie eine helligkeitsbasierte Funktion.Configuration parameters for the sensor function of the monitoring module 1 are z. B. an adjustable size of the object to be detected, an adjustable volume, a function based on the time of day and a brightness-based function.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Situation an einem Parkplatz 10 mit einer Ladesäule 7. Die Ladesäule 7 weist ein Überwachungsmodul 1 auf, das den Parkplatz 10 mit seiner Kamera 2 erfasst. 3 shows a schematic representation of the situation at a parking lot 10 with a charging station 7. The charging station 7 has a monitoring module 1, which records the parking lot 10 with its camera 2.

Claims (5)

Überwachungsmodul (1) mit integrierten Sensoren, einer Befestigungsmöglichkeit an einer Ladesäule (7), sowie einer Datenschnittstelle, wobei die Sensoren umfassen: mindestens eine Kamera (2) mit Bewegungssensor, einen Erschütterungssensor (5), sowie ein Mikrophon (4) mit Lautsprecher und eine Lichtquelle (3), und einem Steckerhalter (6), der einen optischen Sensor zur Erkennung der Abnutzung und/oder Verschmutzung der Steckerbuchse aufweist, der mit dem Stecksystem der Ladesäule verbunden und über diese mit Strom beaufschlagt ist.Monitoring module (1) with integrated sensors, a fastening option on a charging station (7), and a data interface, the sensors comprising: at least one camera (2) with a motion sensor, a vibration sensor (5), and a microphone (4) with a loudspeaker and a light source (3), and a plug holder (6), which has an optical sensor for detecting wear and/or contamination of the plug socket, which is connected to the plug-in system of the charging station and supplied with power via this. Überwachungsmodul (1) nach Anspruch 1, wobei das Überwachungsmodul (1) ein Gehäuse (8) aufweist, das an oder in einer Ladesäule (7) verbaut ist.Monitoring module (1). Claim 1 , wherein the monitoring module (1) has a housing (8) which is installed on or in a charging station (7). Überwachungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Kamera (2) einen Überwachungsbereich von 360° überstreicht.Monitoring module (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one camera (2) covers a monitoring area of 360°. Überwachungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (3) den Überwachungsbereich der Kamera (2) überstreicht oder auf vorbestimmte Bereiche fokussiert ist.Monitoring module (1) according to one of the preceding claims, wherein the light source (3) sweeps over the monitoring area of the camera (2) or is focused on predetermined areas. Ladeinfrastruktur mit einer Vielzahl von Ladesäulen, wobei zumindest eine Ladesäule (7) ein Überwachungsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1-4 aufweist.Charging infrastructure with a plurality of charging stations, at least one charging station (7) having a monitoring module (1) according to one of the Claims 1 - 4 having.
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