DE202010014316U1

DE202010014316U1 - Ladestation für ein elektrisches Fahrzeug

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Publication number: DE202010014316U1
Application number: DE202010014316U
Authority: DE
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2020-10-15

Abstract

Ladestation (1) zum elektrischen Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (2), mit einer Steuereinheit (16) und zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) wobei die Steuereinheit (16) mit den zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) verbunden ist und wobei von den zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) zumindest eine mit dem zu ladenden Fahrzeug (2) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ladeeinheit (31, 31) eine Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) ist und dass zumindest eine andere Ladeeinheit (41, 42) eine Gleichstrom-Ladeeinheit (41, 42) ist, und dass das Fahrzeug (2) durch die Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) oder die Gleichstromladeeinheit (41, 42) ladbar und/oder entladbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum elektrischen Laden oder Entladen von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen kann es sich neben Automobilen auch um Motorräder oder Roller handeln.
In der heutigen Zeit gewinnen elektrische Antriebskonzepte immer stärker an Bedeutung. Kamen früher elektrisch angetriebene Fahrzeuge selten über Versuchsstadien großer Automobilhersteller hinaus, so wird heutzutage der Kauf von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wie auch von vollständig elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, vielfach staatlich gefördert, was sich positiv auf das Angebot der Automobilhersteller ausgewirkt hat. Haben vollständig elektrisch angetriebene Fahrzeuge einzig einen Elektromotor als Antriebsquelle, so weisen teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge noch einen Verbrennungsmotor auf, der bei Bedarf zugeschalten werden kann und für den Antrieb des Fahrzeugs sorgt, oder die im Fahrzeug befindlichen Energiespeicher, wie z. B. Batterien, über einen Generator wieder auflädt.
Auf Grund des höheren Materialeinsatzes von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bei gleichzeitig großen Fortschritten in der Erforschung von Energiespeichern mit hohen Energiedichten, werden zukünftige Fahrzeuge wahrscheinlich über rein elektrische Antriebe verfügen. Um mit einem vollständig elektrisch angetriebenen Fahrzeug möglichst große Distanzen zurücklegen zu können, ist einerseits ein großer Energiespeicher notwendig und andererseits muss die Möglichkeit bestehen, dass dieser Energiespeicher in einer möglichst kurzen Zeit vollständig oder bis zu einem gewissen Wert aufgeladen werden kann. Hierfür sind komplexe Ladestationen von Nöten, die zum einen möglichst schnell den Energiespeicher vollständig oder bis zu einem bestimmten Wert wieder aufladen können und zum anderen diesen Ladevorgang für den Energiespeicher möglichst schonend gestalten.
Aus der DE 200 13 399 U1 ist eine Ladestation für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bekannt, die mehrere Ladesteckdosen aufweist und eine Stromüberwachungseinheit beinhaltet. Sobald ein über die Ladesteckdosen fließender Strom einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, wird von der Stromüberwachungseinheit ein Auslösealarm ausgegeben, welcher zum Öffnen der Relaisschalter führt und dadurch den Stromfluss zu den Ladesteckdosen unterbricht.
Nachteilig an der DE 200 13 399 U1 ist, dass es keine unterschiedlichen Ladesteckdosen für Gleichstrom und Wechselstrom gibt. Gerade kleinere Fahrzeuge, wie z. B. Motorräder oder Roller, haben meist keinen integrierten Umrichter, so dass ein Ladevorgang nur über Gleichstrom moglich ist. Größere Fahrzeuge hingegen haben meist einen eigenen Umrichter integriert, womit diese an dem öffentlichen 50 Hz Wechselstromnetz geladen werden können. Außerdem ist es nicht möglich, die Fahrzeuge zu einem gewissen Teil zu entladen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Ladestation zu schaffen, die über zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit und über zumindest eine Gleichstrom-Ladeeinheit verfügt und zum elektrischen Laden und Entladen von unterschiedlichen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladestation angegeben.
Die erfindungsgemäße Ladestation zum elektrischen Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen weist eine Steuereinheit und zumindest zwei Ladeeinheiten auf. Die Steuereinheit ist dabei mit den zumindest zwei Ladeeinheiten verbunden, wobei von den zumindest zwei Ladeeinheiten zumindest eine Ladeeinheit mit dem zu ladenden Fahrzeug verbindbar ist. Bei zumindest einer Ladeeinheit handelt es sich um eine Wechselstrom-Ladeeinheit und bei der zumindest anderen Ladeeinheit handelt es sich um eine Gleichstrom-Ladeeinheit, wobei das Fahrzeug durch die Wechselstrom-Ladeeinheit oder die Gleichstromladeeinheit ladbar und/oder entladbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Ladestation eine Wechselstrom-Ladeeinheit und eine Gleichstrom-Ladeeinheit aufweist. Dadurch ist es der Ladestation möglich, dass sowohl kleine elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie z. B. Motorräder oder Roller, aufgeladen werden können, gleichzeitig aber auch Fahrzeuge mit eigenem Umrichter angeschlossen werden können. Eine solche in der Öffentlichkeit aufgestellte Ladesäule stellt sicher, dass alle Fahrer elektrisch angetriebenen Fahrzeugen stets eine passende Ladestation vorfindet. Dadurch, dass die Ladestation das Fahrzeug auch entladen kann, kann der Memory-Effekt (dt. Gedächtnis-Effekt) z. B. von Nickel-Cadmium-Batterien vermindert werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ladestation besteht, wenn zumindest ein Spulensystem in den die Ladestation umgebenden Untergrund eingelassen ist und wenn dieses zumindest eine Spulensystem über eine nicht sichtbare Verbindung mit der zumindest einen Wechselstrom-Ladeeinheit verbunden ist und wenn das zu ladende Fahrzeug durch eine induktive Kopplung ladbar ist. Durch einen solchen berührungslosen Lade- bzw. Entladevorgang können Ermüdungen in den Ladekabeln, die zu Kabelbrüchen führen können, vermieden werden. In dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug sind weiterhin keine Gehäusedeckel von Nöten, die z. B. die fahrzeugeigene Steckdose abdecken und störend auf die Optik des Fahrzeugs wirken können.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ladestation besteht, wenn eine Datenübertragung zwischen der Ladestation und dem zu ladenden Fahrzeug über die Ladekabel und/oder das Spulensystem und/oder WLAN (engl. wireless local area network; dt. drahtloses lokales Netzwerk) und/oder UMTS (engl. universal mobile telecommunications system; dt. universelles mobiles Telekommunikationssystem) und/oder RFID (engl. radiofrequency identification; dt. Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen) und/oder Bluetooth erfolgt. Über eine solche Datenverbindung lassen sich sehr schnell Informationen zwischen der Ladestation und dem zu ladenden Fahrzeug, wie z. B. Fehlermeldungen austauschen. Das zu ladende Fahrzeug kann über eine solche Datenverbindung der erfindungsgemäßen Ladestation auch die Ladecharakteristik seiner Energiespeicher mitteilen, sodass die Ladestation in der Lage ist, diese möglichst schonend aufzuladen.
Außerdem besteht ein weiter Vorteil der erfindungsgemäßen Ladestation, wenn die Ladestation zu Spitzenlastzeiten und/oder bei Netzausfällen die Fahrzeuge zu einem Teil entlädt. Dadurch ist es ganz gezielt möglich, dass die Fahrzeuge als Energiespeicher dazu verwendet werden, um kurze Fluktuationen oder ungewollte Lastflüsse im Energieversorgungsnetz auszugleichen und stabilisierend auf das gesamte Netz zu wirken. Gerade im Hinblick auf das zum Teil sehr dynamische Einspeiseverhalten von regenerativen Energiequellen, können viele Ladestationen im dezentralen Verbund dazu verwendet werden, die Stellreserve eines Kraftwerks zu senken und damit den Wirkungsgrad dieses zu erhöhen.
Schlussendlich besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ladestation, wenn die Ladestation eine Bildschirmeinheit aufweist, auf der aktuelle Fahrzeuginformationen, insbesondere die restliche Ladezeit und/oder der Ladezustand und/oder der Reifendruck und/oder die Batterie-, bzw. Motortemperatur darstellbar sind. Gerade das Auswerten bzw. Darstellen der Batterie-, bzw. Motortemperatur führt dazu, dass von der Ladestation eine optimale Ladecharakteristik gewählt werden kann, um dadurch z. B. die Batterie möglichst schonend zu Laden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladestation zusammen mit einem zu ladenden oder zu entladenden elektrisch angetriebenen Fahrzeug;
2 ein Übersichtsschaltbild über die erfindungsgemäße Steuereinheit mit einem zu ladenden oder zu entladenden elektrisch angetriebenen Fahrzeug; und
3 ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladestation in einer Vorderansicht mit abgenommener Gehäuseverkleidung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladestation 1 zum elektrischen Laden oder Entladen von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen 2. Die erfindungsgemäße Ladestation 1 eignet sich sowohl zum Aufbau innerhalb von Gebäuden, wie z. B. Garagen, als auch zum Betrieb auf öffentlichen Plätzen, die der Witterung unterworfen sind. In dem dargestellten Ausführungsbespiel aus 1 weist die Ladestation 1 zwei Wechselstrom-Ladeeinheiten 31, 32 auf. Weiterhin weist die Ladestation 1 zwei Gleichstrom-Ladeeinheiten 41, 42 auf. In anderen nicht dargestellten Ausführungsformen ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Ladestation 1 nur eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31 und nur eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41 aufweist. Im Gegensatz dazu, ist es in einem weiteren nicht dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel möglich, dass die Ladestation 1 mehr als zwei Wechselstrom-Ladeeinheiten 31, 32 bis 3n und mehr als zwei Gleichstrom-Ladeeinheiten 41, 42 bis 4n aufweist, mit n > 2.
Die Wechselstrom-Ladeeinheiten 31, 32 stellen z. B. eine übliche Spannung von 230 Volt bei 13 Ampere oder 16 Ampere zur Verfügung. Damit wird eine Ladeleistung von 3 kW, bzw. 3,7 kW erreicht. Die Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 stellt eine Spannung von bis zu 400 Volt bei 16 Ampere oder 32 Ampere bis hin zu 63 Ampere zur Verfügung. Damit werden Ladeleistungen von mehr als 22 kW erreicht. Auf Grund der hohen Ladeleistung der Gleichstrom-Ladeeinheiten 41, 42 ist ein Ladekabel 51, 52 für die Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 mit einem großen Aderquerschnitt notwendig. Das daraus resultierende hohe Gewicht und die hohe Steifigkeit des Ladekabels 51, 52 der Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 führt dazu, dass das Ladekabel 51, 52 dauerhaft an der Ladestation 1 angebracht ist. Bevorzugt weist das Ladekabel 51, 52 einen siebenpoligen Anschlussstecker auf, über den das Ladekabel 51, 52 der Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 über eine entsprechende Anschlussbuchse 6 mit dem zu ladenden oder zu entladenden zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug 2 verbindbar ist.
Im Gegensatz dazu, weist die zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 innerhalb der Ladestation 1 eine Steckdose 81, 82 auf. Das entsprechende Ladekabel 7 wird in dem zu ladenden oder entladenden Fahrzeug 2 mitgeführt.
Weiterhin weist die Anschlussbuchse 6, wie auch die Steckdose 81, 82 der Wechselstrom-Ladeeinheit 31 und 32 einen Verriegelungsmechanismus auf, der dafür sorgt, dass während des Ladevorgangs die Ladekabel 51, 52 oder 7 nicht aus der entsprechenden Steckdose 6 oder 81, 82 herausgezogen werden können.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Ladestation 1 zusätzlich über zumindest ein Spulensystem 9 verfügen, über welches die zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeuge 2 berührungslos geladen oder entladen werden können. Das zumindest eine Spulensystem 9 ist dabei in den die Ladestation 1 umgebenen Untergrund 10 eingelassen. Das zumindest eine Spulensystem 9 ist dabei über eine nicht sichtbare Verbindung 11 mit zumindest einer Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 verbunden. Die Verbindung 11 ist deshalb nicht sichtbar, weil sie im Untergrund 10 verläuft. Zumindest ein weiteres Spulensystem 12 ist dabei am Unterboden des Fahrzeugs 2 angebracht. Bei dem Spulensystem 9 kann auch von einer Primärspule und bei dem Spulensystem 12 von einer Sekundärspule gesprochen werden. Das zumindest eine Spulensystem 12 kann optional über eine mechanische Vorrichtung vom Unterboden des Fahrzeugs 2 auf den Untergrund 10 abgesenkt werden. Der Luftspalt zwischen dem Spulensystem 9 und dem Spulensystem 12 wird dadurch verringert, wodurch der Koppelfaktor erhöht wird.
Ein niedriger Koppelfaktor kann allerdings auch durch den Einsatz von Kompensationskapazitäten kompensiert werden. Diese Kompensationskapazitäten müssen die primärseitige Streufeldinduktivität, die Hauptfeldinduktivität und die sekundärseitige Streufeldinduktivität bestmöglichst kompensieren. Bevorzugt sind die Kapazitäten zur Kompensation der primärseitigen Streufeldinduktivität in der Ladestation integriert. Die Kapazitäten zur Kompensation der Hauptfeldinduktivität und der sekundärseitigen Streufeldinduktivität sind bevorzugt im Fahrzeug 2 untergebracht. Die Ladestation 1 kann über eine nicht dargestellte Umschalteinrichtung verfügen, um zusätzliche Kompensationskapazitäten dem Spulensystem 9 zuschalten zu können.
Die mit dem Spulensystem 9 verbundene Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 weist bevorzugt eine Betriebsfrequenz von mehr als 15 kHz auf. Um den Fluss des magnetischen Feldes besser zu führen, kann es notwendig sein, dass oberhalb des Spulensystems 12 eine Ferritschicht ausgebildet ist. Bei besonders eisenhaltigen Untergründen 10 kann ebenfalls eine Ferritschicht unterhalb des Spulensystems 9 zur Erhöhung des Koppelfaktors beitragen.
Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Ladestation 1 eine Datenübertragung zwischen der Ladestation 1 und dem zu ladenden oder entladenden Fahrzeug 2. Diese Datenübertragung findet z. B. uber die Ladekabel 51, 52 oder 7 statt. Dabei ist es möglich, dass neben den Adern zur Stromübertragung noch zusätzliche Adern zur Datenübertragung in die Ladekabel 51, 52 oder 7 integriert sind. Die Ladekabel 51, 52 oder 7 konnen einfach mit einem zusätzlichen Stecker ausgeführt werden. Die Datenübertragung kann auch realisiert werden, indem z. B. auf das Wechselstromsignal an der Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 ein Datensignal hochfrequent aufmoduliert wird. Die Datenübertragung kann auch über das Spulensystem 9 und 12 erfolgen. Das Datensignal wird hierzu einfach auf den Wechselstrom aufmoduliert. Dies kann z. B. mittels einer OFDM-Modulation erfolgen. Weiterhin kann eine Datenübertragung auch über WLAN und/oder UMTS und/oder Bluetooth und/oder LAN (engl. local area network; dt. lokales Netzwerk) und/oder GSM (global system for mobile communications; dt. weltweites System zur drahtlosen Kommunikation) und/oder GPRS (engl. general packet radio service; dt. allgemeiner paketorientierter Funkdienst) erfolgen, vorausgesetzt, dass im Fahrzeug 2 die notwendigen Schnittstellen vorhanden sind.
Mittels einer funktionierenden Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug 2 und der Ladestation 1 ist es möglich, dass Ladeparameter und/oder Entladeparameter von dem Fahrzeug 2 an die Ladestation 1 übertragbar sind. Dadurch ist es möglich, dass von der Ladestation 1 Lade- bzw. Entladeprofile für das Fahrzeug 2 erstellt werden, sodass die Energiespeicher im Fahrzeug 2 möglichst schonend geladen oder entladen werden. Über die Datenübertragung können auch Fahrzeuginformationen von dem Fahrzeug 2 an die Ladestation 1 übertragen werden. Dabei kann es sich um Parameter, wie z. B. die Batterie-, bzw. Motortemperatur und/oder den Reifendruck und/oder den Ladezustand und/oder die verbleibende Ladezeit handeln. Auch eine defekte Beleuchtung kann in den Fahrzeuginformationen enthalten sein. Diese Fahrzeuginformationen können anschließend auf einer Bildschirmeinheit 13 angezeigt werden, die in der Ladestation 1 integriert ist.
Die Datenübertragung kann auch dazu benutzt werden, um z. B. Softwareupdates von der Ladestation 1 an das Fahrzeug 2 zu übertragen, sobald das Fahrzeug 2 eindeutig von der Ladestation 1 identifiziert ist. Diese Softwareupdates werden direkt vom Fahrzeughersteller zur Verfügung gestellt und können auf Grund der definierten Position des Fahrzeugs 2 sicher in dieses eingespielt werden. Es ist weiterhin möglich, dass die Datenübertragung dazu verwendet wird, das Unterhaltungssystem des Fahrzeugs 2 mit dem Internet zu verbinden und so die Wartezeit für den Fahrer zu verkürzen und gleichzeitig aktuelle Streckeninformationen zu laden, um gegebenenfalls eine neue Fahrtroute zu berechnen.
Bei der Bildschirmeinheit 13 kann es sich auch um ein Touchpannel handeln. Über dieses Touchpannel können z. B. Informationen aus der Umgebung abgefragt werden und/oder Buchungen z. B. für Hotels getätigt werden. Über dieses Touchpannel ist z. B. eine Eingabe einer Handynummer möglich, um eine Benachrichtigung zu erhalten, sobald die Energiespeicher in dem Fahrzeug 2 einen bestimmten Füllstand erreicht haben. Die Ladestation 1 verfügt ferner noch über einen Drucker 14, über den z. B. Buchungsbestätigungen und/oder der Kassenzettel für das Aufladen des Fahrzeugs 2 ausgegeben werden kann. Weiterhin weist die Ladestation 1 einen Kartenlaser 15 auf, mit dem z. B. Kreditkarten und/oder EC-Karten (engl. electronic cash; dt. elektronisches Bargeld) und/oder RFID-Karten lesbar sind.
Anhand der Informationen, die die Ladestation 1 durch den Kartenlaser 15 erhält, ist eine Identifikation des Fahrzeugs 2 möglich. Weiterhin kann nach dem Aufladen des Fahrzeugs 2 das entsprechende Kreditkarten- und/oder EC-Karten- und/oder Kundenkonto belastet werden. Sobald der Ladevorgang beendet ist, kann sich der Fahrzeugführer durch das erneute Einlegen der Kreditkarte und/oder EC-Karte und/oder RFID-Karte gegenüber der Ladestation 1 identifizieren und die Verriegelung an den Ladekabeln 51, 52 oder 7 lösen. Im Gegensatz dazu beginnt der Ladevorgang oder Entladevorgang erst, sobald eine Steuereinheit 16 den Inhaber über die Kreditkarte und/oder EC-Karte und/oder RFID-Karte eindeutig identifiziert hat.
In 1 ist außerdem zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Ladestation 1 über eine weitere Kabelverbindung 17 mit dem öffentlichen Stromversorgungsnetz verbunden ist. Diese Kabelverbindung 17 kann auch eine zusätzliche Kabelverbindung beinhalten, um z. B. eine Datenverbindung zu einem übergeordneten Steuernetz und/oder dem Internet herzustellen. In ländlichen Gebieten ist es allerdings auch möglich, dass die erfindungsgemäße Ladestation 1 über ein eingebautes Modem mit dem Steuernetz und/oder dem Internet verbindbar ist. Dabei kommen GSM, UMTS, WiMAX (engl. worldwide interoperability for microwave access; dt. weltweit kompatibler drahtloser Zugang) und/oder LTE (engl. long term evolution; dt. Langzeitentwicklung) in Frage. Über diese Datenverbindung können über ein übergeordnetes Steuernetz sämtliche Ladestationen 1 verwaltet werden.
Die Ladestation 1 erlaubt es auch, dass zu Spitzenlastzeiten und/oder bei Netzausfällen die Fahrzeuge 2 bis zu einem gewissen Teil entladen werden. In diesem Fall wird elektrische Energie von den Fahrzeugen 2 zurück in das öffentliche Netz gespeist. Dieser Vorgang wird über die Datenverbindung von dem übergeordneten Steuernetz gesteuert. Gerade im Hinblick darauf, dass regenerative Energie zum Teil sehr dynamisch erzeugt wird, kann bei Verwendung von mehreren Ladestationen eine nennenswerte Stellreserve aufgebaut werden, sodass die Stellreserve in den Kraftwerksanlagen dadurch gesenkt werden kann. Dadurch können die großen Kraftwerksanlagen mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden. Der Einsatz vieler dezentral ausgebildeter Ladestationen 1 ermöglicht eine zusätzliche Stabilisierung des öffentlichen Energieversorgungsnetzes. Je nach verwendetem Batterietyp innerhalb des Fahrzeugs 2 kann durch gezieltes Entladen der Memory-Effekt vermindert werden und die Lebensdauer der Batterien erhöht werden. Ist z. B. nur noch wenig Energie in den Batterien gespeichert oder hat der Fahrzeugführer über die Bildschirmeinheit 13 angegeben, dass er ausreichend Zeit hat, so kann die Ladeeinheit die Restenergie der Batterien erst entladen, bevor die Batterien neu aufgeladen werden. Die entladene Energiemenge wird dabei dem Fahrzeugführer gutgeschrieben.
2 zeigt ein Übersichtsschaltbild der erfindungsgemäßen Ladestation 1 zusammen mit einem zu ladenden oder entladenden zumindest teilweile elektrisch betriebenen Fahrzeug 2. Zu erkennen ist, dass eine Steuereinheit 16 den Kern der Ladestation 1 bildet. Die Steuereinheit 16 ist mit der Bildschirmeinheit 13, dem Drucker 14, dem Kartenleser 15, und der Kommunikationseinheit 18 verbunden. Bei den Verbindungen handelt es sich um übliche Schnittstellen, wie z. B. PCI (engl. peripheral component interconnect; dt. dezentrale Bauteilverbindung), PCI-Express (dt. PCI-Express), DVI (engl. digital visual interface; dt. Digitale Visualisierungsschnittstelle), RS-232 (engl. radio sector; dt. Funkbereich), LAN, CAN (engl. controller area network; dt. lokales Controllernetzwerk). Über die Kommunikationseinheit 18 ist die Steuereinheit 16 mit dem Steuernetz und/oder dem Internet verbindbar. Die Kommunikationseinheit 18 kann diese Datenverbindung z. B. über eine Kabelverbindung innerhalb der Kabelverbindung 17 herstellen. Alternativ kann die Kommunikationseinheit 18 die Datenverbindung auch über eine drahtlose Verbindung herstellen. Die Kommunikationseinheit 18 ist bevorzugt zusätzlich mit einem Modem verbunden, um hierüber eine Kurznachricht auf das Mobiltelefon des Fahrzeugführers zu schicken, in welcher der Ladezustand angegeben ist.
Die Steuereinheit 16 ist darüber hinaus noch mit der zumindest einen Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und mit der zumindest einen Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 verbunden. Weiterhin ist die Steuereinheit 16 noch mit dem Spulensystem 9 verbunden. Über die Verbindung zwischen der zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und der zumindest einen Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 mit der Steuereinheit 16 werden von der Steuereinheit 16 kommende Sollwerte an die zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und an die zumindest eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 übertragen. Auf der anderen Seite können Ist-Werte von der Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und der Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 an die Steuereinheit 16 übertragen werden. Bei den Soll-Werten kann es sich z. B. um eine zu stellende Frequenz und/oder um eine Spannung und/oder um einen Strom handeln.
Auch die Temperaturen der einzelnen Baugruppen werden von der Steuereinheit 16 zentral erfasst. Weiterhin ist das Spulensystem 9 mit zumindest einer Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 oder einer separaten, nicht dargestellten Ladeeinheit verbunden. Die Steuereinheit 16 erfasst von dem Spulensystem 9, z. B. die aufgenommene Blindleistung, und kann je nach Höhe dieser zusätzliche Kompensationskapazitäten hinzu- oder wegschalten. Je nach aufgenommener Blindleistung durch das Spulensystem 9, werden von der Steuereinheit 16 angepasste Soll-Werte an die zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 oder an die nicht dargestellte separate Ladeeinheit übertragen. Weiterhin ist die Steuereinheit 16 noch mit dem Fahrzeug 2 verbunden. Diese Datenverbindung wird entweder über die Ladekabel 51, 52 oder 7, oder über das Spulensystem 9, 12 hergestellt. Wie in 1 beschrieben, ist auch eine Datenverbindung zwischen Fahrzeug 2 und Steuereinheit 16 denkbar, die verschiedene drahtlose Kommunikationsstandards, wie z. B. WLAN, UMTS, Bluetooth, usw. nutzt.
3 zeigt ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladestation 1 in einer Vorderansicht mit abgenommener Gehäuseverkleidung. Die Ladestation 1 hat im Ausführungsbeispiel eine Höhe von ungefähr 2,4 m und weist ein vorstehendes Dach 19 auf, so dass die Bedienelemente, wie z. B. die Bildschirmeinheit 13, der Drucker 14, der Kartenleser 15, als auch die Steckdosen 81, 82 und die Ladekabel 51, 52 vor Witterungseinflüssen, wie z. B. Regen und Schnee geschützt sind. Auf dem Dach 19 werden bevorzugt Antennen angebracht, die mit der Kommunikationseinheit 18 verbunden sind.
Weiterhin ist ein Einbauraum 20 für die Bedienelemente, wie Bildschirmeinheit 13, Drucker 14 und Kartenleser 15 gezeigt. Die Steuereinheit 16 und das Kommunikationsmodul 18 werden bevorzugt ebenfalls in dem Einbauraum 20 untergebracht, der gegenüber den weiteren Komponenten innerhalb der Ladestation 1 elektromagnetisch abgeschirmt ist, um Störeinflüsse zu vermeiden.
Unterhalb des Einbauraums 20 befinden sich auf jeder Seite zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und zumindest eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42. Bei kleineren Ladestationen 1 ist bevorzugt nur eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31 und nur eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41 vorhanden. Bei größeren Ladestationen können bis zu n solcher Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 bis 3n und Gleichstrom-Ladeeinheiten 41, 42 bis 4n vorhanden sein, mit n > 2. In dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladeeinheit 1 aus 3 ist die zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und die zumindest eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 auf der Seite ausgebildet und nicht wie in 1 auf der Vorderseite der Ladeeinheit 1. Dabei sind auf jeder Seite eine Wechselstrom-Ladeeinheit 31, 32 und eine Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 dargestellt, damit z. B. zwei Fahrzeuge 2 an je einer Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 parallel geladen werden können. Nicht dargestellt sind die Ladekabel 51, 52 für das Gleichstromladegerät 41, 42.
Unterhalb der Ladeeinheit 31, 32, 41 und 42 befindet sich die Sicherungsverteilung 21. Zu hohe Ströme, die z. B. durch einen Kurzschluss hervorgerufen werden können, werden detektiert und die Stromzufuhr zu der betroffenen Ladeeinheit 31, 32, 41 und 42 wird unterbrochen. Es gibt für jede Seite eine Sicherungsverteilung 21.
Unterhalb der Sicherungsverteilung 21 befindet sich der Hauptschalter 22. Dieser ist mit dem Abgangsklemmen 23 verbunden, die wiederum mit der Sicherungsverteilung 21 verbunden sind. Der Hauptschalter 22 ist über einen Stromzähler 24 mit dem Hausanschlusskasten 25 verbunden, der über die Leitung 17 mit dem öffentlichen Stromversorgungsnetz verbunden ist. Nicht gezeigt sind in 3 die die Anschlussmöglichleiten für das Spulensystem 9.
Die Wechselstrom-Ladeinheit 31, 32 und die Gleichstrom-Ladeeinheit 41, 42 beinhaltet die gesamte Ladeelektronik zusammen mit den ggf. notwendigen Zwischenkreis.
Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20013399 U1 [0004, 0005]

Claims

Ladestation (1) zum elektrischen Laden von zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (2), mit einer Steuereinheit (16) und zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) wobei die Steuereinheit (16) mit den zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) verbunden ist und wobei von den zumindest zwei Ladeeinheiten (31, 32, 41, 42) zumindest eine mit dem zu ladenden Fahrzeug (2) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ladeeinheit (31, 31) eine Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) ist und dass zumindest eine andere Ladeeinheit (41, 42) eine Gleichstrom-Ladeeinheit (41, 42) ist, und dass das Fahrzeug (2) durch die Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) oder die Gleichstromladeeinheit (41, 42) ladbar und/oder entladbar ist.
Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Gleichstrom-Ladeeinheit (41, 42) zumindest ein Ladekabel (51, 52) mit einer Steckverbindung aufweist, das mit dem zu ladenden Fahrzeug (2) verbindbar ist.
Ladestation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) zumindest eine Steckdose (81, 82) aufweist, um ein Ladekabel (7) von dem zu ladenden Fahrzeug (2) aufzunehmen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spulensystem (9) in den die Ladestation (1) umgebenen Untergrund (10) eingelassen ist und dass dieses zumindest eine Spulensystem (9) über eine nicht sichtbare Verbindung (11) mit der zumindest einen Wechselstrom-Ladeeinheit (31, 32) verbunden ist und dass das zu ladende Fahrzeug (2) durch eine induktive Kopplung ladbar ist.
Ladestation nach einem oder mehreren Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung zwischen der Ladestation (1) und dem zu ladenden Fahrzeug (2) über die Ladekabel (51, 52, 7) und/oder das Spulensystem (9, 12) und/oder WLAN und/oder UMTS und/oder RFID und/oder BlueTooth erfolgt.
Ladestation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ladeparameter und/oder Endladeparameter von dem Fahrzeug (2) an die Ladestation (1) übertragbar sind und/oder dass über die Datenübertragung Softwareupdates für das Fahrzeug (2) ladbar sind und/oder dass das Unterhaltungssystem des Fahrzeugs (2) über die Datenübertragung mit dem Internet verbindbar ist und/oder dass das Fahrzeug (2) über die Datenverbindung identifizierbar ist.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Bildschirmeinheit (13) aufweist, auf der aktuelle Fahrzeuginformationen insbesondere restliche Ladezeit und/oder Ladezustand und/oder Reifendruck und/oder Batterie-, bzw. Motortemperatur darstellbar sind.
Ladestation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bildschirmeinheit (13) um ein Touch-Panel handelt und dass dieses Informationen aus der Umgebung darstellt und/oder Buchungen entgegennimmt und/oder Informationen über einen angeschlossenen Drucker (14) ausgibt.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) zu Spitzenlastzeiten und/oder bei Netzausfällen das Fahrzeug (2) zu einem Teil entlädt.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) das Rückspeisen von elektrischer Energie in das Stromversorgungsnetz erlaubt und hierzu über eine Datenverbindung (17) mit einem ubergeordneten Steuernetz verbunden ist.
Ladestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung (17) für Abrechnungszwecke und/oder Steuerzwecke und/oder einem Internetzugang verwendbar ist.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) einen Kartenleser (15) aufweist mit dem Kreditkarten und/oder EC-Karten und/oder RFID-Karten lesbar sind.
Ladestation nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang beginnt, sobald die Steuereinheit (16) einen Inhaber über die Kreditkarte und/oder EC-Karte und/oder RFID-Karte identifiziert.