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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, beispielsweise für Elektro-PKWs, -Busse und -LKWs, Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrräder, und ähnliche Fahrzeuge.
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Ladestationen für Elektrofahrzeuge sind bekannt. Derartige Ladestationen sind typischerweise als Ladesäulen ausgebildet, die mit einem Stromnetz verbunden sind. Die Ladesäulen umfassen typischerweise wenigstens ein Ladekabel, das über einen schaltbaren Stromrichter mit einer elektrischen Energiequelle, wie dem Stromnetz, verbunden ist, und einen Anschlußstecker zur Verbindung mit einem aufgeladenen Elektrofahrzeug aufweist. Der Anschlußstecker kann außerdem mit geeigneten Adaptern für unterschiedliche Typen von Stromanschlüssen der aufzuladenden Elektrofahrzeuge versehen sein. Bei öffentlichen Ladestationen wird man jedoch aus Sicherheitsgründen vorteilhaft mehrere Ladekabel für die unterschiedlichen Verbindungsanforderungen vorsehen. Dem Fachmann ist außerdem bekannt, dass derartige Ladestationen mit geeigneter Elektronik zur Identifikation des Nutzers und zur Abrechnung der abgegebenen Strommenge ausgerüstet sein können. Auf die herkömmliche Ausstattung derartiger Ladestationen soll daher in Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung nicht mehr eingegangen werden.
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Die teilweise oder vollständige Aufladung des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs dauert heutzutage im Vergleich mit dem Auftanken eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor noch relativ lange. Es ist daher wünschenswert, wenn der Fahrer des Elektrofahrzeugs die Ladezeit mit zusätzlichen sinnvollen Tätigkeiten, beispielsweise mit ohnehin am Fahrzeug regelmäßig durchzuführenden Serviceaufgaben, überbrücken kann. Außerdem werden Ladesäulen im Zuge des Ausbaus der Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität weniger an klassischen Tankstellen installiert, sondern in erster Linie an Orten, wo ein Fahrzeug ohnehin längere Zeit steht, wie beispielsweise auf Parkplätzen, in Parkhäusern und Parkbuchten oder auch in der heimischen Garage. Der Fahrer eines Elektrofahrzeugs müsste dann klassische Tankstellen nur noch für Serviceleistungen wie die Prüfung des Reifenluftdrucks ansteuern. Derartige Servicemöglichkeiten werden bislang von Tankstellenbetreibern in Ergänzung zum Hauptgeschäft, dem Verkauf von Betriebsstoffen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, kostenlos zur Verfügung gestellt. Bei einem zunehmenden Anteil von Elektrofahrzeugen, die für den Tankstellenbetreiber oft keinen Umsatz bringen, ist damit zu rechnen, dass derartige kostenlose Servicemöglichkeiten eingeschränkt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Ladestation für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, die es dem Fahrer des Elektrofahrzeugs ermöglicht, zusätzlich zum Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs weitere Servicearbeiten an dem Elektrofahrzeug durchzuführen.
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Gelöst wird dieses technische Problem durch die Ladestation des Schutzanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Ladestation sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft demnach eine Ladestation für Elektrofahrzeuge mit einem Lademodul, das wenigstens ein Ladekabel umfasst, das mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist und einen Anschlussstecker zur Verbindung mit einem aufzuladenden Elektrofahrzeug aufweist, wobei die erfindungsgemäße Ladestation dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ladestation außerdem wenigstens ein zusätzliches Funktionsmodul umfasst, wobei zwischen dem Lademodul und dem zusätzlichen Funktionsmodul eine elektrische Verbindung vorgesehen ist.
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Der Begriff „zusätzliches Funktionsmodul“ bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektrisch betriebene Serviceeinheit, die vom Fahrer des am Lademodul der Ladestation aufzuladenden Elektrofahrzeugs oder seinen Mitfahrern genutzt werden kann, wobei der bereitgestellte Service über die zum Aufladen des Elektrofahrzeugs erforderliche Funktionalität des Lademoduls hinausgeht.
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Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass zahlreiche Serviceleistungen im Umfeld eines Fahrzeugs elektrische Energie zu ihrer Bereitstellung benötigen. Da ein Lademodul zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie prinzipbedingt eine elektrische Energiequelle benötigt, schlägt die Erfindung vor, zusätzlich zu der zum elektrischen Aufladen erforderlichen Infrastruktur bei der erfindungsgemäßen Ladestation zusätzliche Servicedienstleistungen im Rahmen von einem oder mehreren Funktionsmodulen bereitzustellen, welche ebenfalls eine elektrische Energieversorgung benötigen.
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Die elektrische Verbindung kann dabei drahtgebunden, beispielsweise mittels Elektrokabel, aber auch drahtlos, beispielsweise über induktive Kopplung, ausgebildet sein.
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Die entsprechenden Funktionsmodule können unterschiedlichster Art sein. Beispielsweise kann eine Ausführungsform des zusätzlichen Funktionsmoduls einen WLAN-Hotspot umfassen, der den Fahrgästen des Elektrofahrzeugs beim Aufladen auch einen Internetzugang über eigene mobile Endgeräte, wie Handy, Laptop oder Tablet-Computer ermöglicht. Andere zusätzliche Funktionsmodule können der Versorgung der Fahrgäste des Elektrofahrzeugs mit Nahrungsmitteln und Getränken dienen, beispielsweise in Form von Kaffee- oder Teeautomaten, Nahrungsmittel- oder Süßigkeitsspendern, usw. Andere zusätzliche Funktionsmodule können Serviceleistungen rund um das Fahrzeug selbst betreffen, wie beispielsweise Drucklufteinrichtungen zur Kontrolle und Anpassung des Reifendrucks des Elektrofahrzeugs oder einen Sauger zur Innenreinigung des Fahrzeugs.
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Gemeinsam ist den erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Funktionsmodulen, dass ihre elektrische Energieversorgung über das Lademodul erfolgt, d. h. beim Laden des Elektrofahrzeugs werden die entsprechenden Funktionalitäten der zusätzlichen Funktionsmodule auf Wunsch des Fahrers oder seiner Mitfahrer freigegeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation ist zwischen dem zusätzlichen Funktionsmodul oder den zusätzlichen Funktionsmodulen und dem Lademodul außerdem eine Datenverbindung vorgesehen. Die Datenverbindung kann dann beispielsweise zum Authentifizieren des Benutzers für bestimmte Funktionsmodule über eine entsprechende, am Lademodul vorgesehene Authentifizierungseinrichtung dienen. Ferner kann die Datenverbindung dazu dienen, kostenpflichtige Dienstleistungen, welche über die zusätzlichen Funktionsmodule in Anspruch genommen werden, über eine am Lademodul vorgesehene Authentifizierungs- und Abrechnungseinheit abzurechnen. Die Datenverbindung kann drahtgebunden, beispielsweise über ein Datenkabel, oder drahtlos, beispielsweise mittel WiFi, ausgebildet sein und ist vorzugsweise verschlüsselt.
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Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation sind das Lademodul und das Zusatzmodul bzw. die Zusatzmodule in separaten Gehäusen angeordnet. Das Lademodul der erfindungsgemäßen Ladestation kann daher einheitlich und insbesondere unabhängig von den am jeweiligen Standort der Ladestation konkret vorgesehenen zusätzlichen Funktionsmodulen ausgebildet sein. Das sicherheits- und zulassungstechnisch anspruchsvolle Lademodul kann somit unabhängig von den Funktionsmodulen ausgelegt, optimiert und zugelassen werden. Ferner wird die Flexibilität der Ladestation hinsichtlich unterschiedlicher Zusatzmodule erhöht.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform sind das Lademodul und die jeweiligen Zusatzmodule in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation ist zumindest ein Zusatzmodul vorgesehen, welches eine Drucklufteinrichtung aufweist, mit der das aufzuladende Elektrofahrzeug mit Druckluft versorgt werden kann. Dieser Ausführungsform der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass die allermeisten Elektrofahrzeuge mit Druckluft befüllte Reifen aufweisen, so dass die Kontrolle des Reifendrucks und ein gegebenenfalls erforderlicher Ausgleich von Druckverlusten zu den regelmäßigen Servicearbeiten gehören, die ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs durchführen muss. Zur Durchführung derartiger Servicearbeiten bietet sich die Zeit an, die das Elektrofahrzeug ohnehin an einer Ladestation zum Aufladen seiner Batterien verbringen muss. Mit der erfindungsgemäßen Ladestation ist es daher möglich, derartige Servicearbeiten parallel zum Aufladen des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie durchzuführen. Ferner ist der Fahrer oder die Fahrerin eines Elektrofahrzeugs dann nicht mehr darauf angewiesen, klassische Tankstellen für derartige Servicearbeiten in Anspruch zu nehmen.
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Die Drucklufteinrichtung weist vorteilhaft einen Druckluftschlauch mit einem Anschlußkopf auf, mit dem der Druckluftschlauch mit dem Ventil eines Reifens verbunden werden kann.
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Der Druckluftschlauch kann in vielfältiger weise in die Ladesäule integriert sein. Er kann beispielsweise mit seinem Kopfende lose an einer entsprechenden Armatur befestigt sein. Besonders vorteilhaft ist der Schlauch auf einer in der Ladestation vorgesehenen Schlauchtrommel aufwickelbar, wobei die Aufwicklung mittels eines Federmechanismus vorzugsweise automatisch erfolgt.
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Der Anschlußkopf des Druckluftschlauchs weist üblicherweise einen an sich bekannten Reifenfüller mit einem Ventilstecker für Autoventile auf. Gemäß einer Ausführungsform kann der Ventilstecker auch auswechselbar sein, so dass Adapter für unterschiedliche Ventilarten, wie Autoventile (AV), Blitzventile/Dunlopventile (DV) oder Rennradventile/Sclaverand-Ventile (SV), ausgestattet werden können. Diese Ventilarten sind nicht auf bestimmte Fahrzeugtypen begrenzt. So sind beispielsweise häufig die Reifen von Elektro-Mountainbikes mit Autoventilen versehen.
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Der Reifenfüller kann in an sich bekannter Weise ein Manometer umfassen, über welches der aktuelle Reifendruck vor und während des Befüllens überwacht werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Ladestation alternativ oder zusätzlich ein Bedienfeld zur Einstellung eines Solldrucks der Drucklufteinrichtung auf. Die Drucklufteinrichtung kann dann automatisch über den Anschlußkopf den tatsächlichen Druck messen, und je nach eingestelltem Solldruck Reifenluft ablassen oder Druckluft zuführen, bis der Solldruck erreicht ist.
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Die Anschlußstecker zur Verbindung des Ladekabels mit dem aufzuladenden Elektrofahrzeug weisen häufig Mittel zur Identifizierung der aufzuladenden Batterie bzw. des aufzuladenden Fahrzeugtyps auf. Beispielsweise können die Anschlußstecker zusätzlich zu den elektrischen Leitungen Datenleitungen umfassen, die mit entsprechenden Datenspeichern im Elektrofahrzeug kommunizieren. Eine Übertragung von Daten zwischen Fahrzeug und Ladekabel kann auch drahtlos, beispielsweise über RFID-Technik, erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation kann die Ladestation in einem solchen Fall, wo der Anschlußstecker zur Verbindung des Ladekabels mit dem aufgeladenen Fahrzeug bereits Mittel zur Identifizierung des aufzuladenden Fahrzeugs aufweist, außerdem eine Steuerungseinheit umfassen, welche den Solldruck der Drucklufteinrichtung in Abhängigkeit von dem identifizierten Fahrzeug einstellt. Dazu kann die Steuerungseinheit beispielsweise eine Datenbank umfassen, in welcher Reifensolldrücke für unterschiedliche Fahrzeugtypen / Reifenarten gespeichert sind. Falls die Ladestation außerdem über ein Bedienfeld verfügt, kann der Fahrer den jeweiligen Solldruck außerdem in Abhängigkeit vom Beladezustand des Fahrzeugs modifizieren. Es ist aber auch denkbar, den Beladezustand automatisch zu ermitteln, wenn beispielsweise in dem Haltebereich des Fahrzeugs vor der Ladestation entsprechende Drucksensoren im Boden eingelassen sind, die ihre Meßwerte ebenfalls zu der Steuerungseinheit senden.
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Zur Energieversorgung ist die Ladestation typischerweise an ein Stromnetz angeschlossen und umfasst einen vorzugsweise einstellbaren Stromrichter, der den Netzstrom nach Art (Gleichstrom / Wechselstrom), Stärke und ggf. Frequenz an die Erfordernisse der jeweiligen Fahrzeugbatterie anpasst.
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Die Ladestation kann als Energiequelle alternativ oder vorzugsweise zusätzlich ein oder mehrere Photovoltaikmodule und einen entsprechenden Stromspeicher aufweisen, so dass der Anteil erneuerbarer Energien am Betrieb der Ladestation maximiert werden kann.
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Vorzugsweise umfasst die Drucklufteinrichtung einen elektrisch betriebenen Kompressor, welcher an die elektrische Infrastruktur der Ladesäule angeschlossen werden kann, und somit keine eigene Energiequelle benötigt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Drucklufteinrichtung außerdem einen Druckluftspeicher, so dass der Kompressor in Zeiten, in denen die Drucklufteinrichtung nicht genutzt wird, einen Druckluftvorrat anlegen kann, so dass der Kompressor nicht bei jeder Druckluftentnahme in Betrieb gehen muss. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn zum Betrieb des Kompressors auf die vom Photovoltaikmodul gelieferte Energie zurückgegriffen werden kann, so dass gewissermaßen ein Teil der vom Photovoltaikmodul gelieferten Energie als Druckluft gespeichert werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispiels naher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation für Elektrofahrzeuge;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladestation für Elektrofahrzeuge gezeigt. Die Ladestation selbst ist insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und umfasst ein Lademodul 11, welches in einem separaten Gehäuse 12 angeordnet ist, sowie ein zusätzliches Funktionsmodul 13, welches in einem separaten Gehäuse 14 angeordnet ist. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem zusätzlichen Funktionsmodul 13 um eine Drucklufteinrichtung, mit der das aufzuladende (hier nicht dargestellte) Elektrofahrzeug mit Druckluft versorgt werden kann.
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In dem Gehäuse 12 des Lademoduls 11 ist die Ladeelektronik untergebracht. Von einem (hier nicht dargestellten) Stromrichter geht ein Ladekabel 15 aus, das einen Anschlussstecker 16 zur Verbindung des Ladekabels 15 mit dem (nicht dargestellten) aufzuladenden Elektrofahrzeug aufweist. Schematisch ist eine Armatur 17 dargestellt, an welcher der Anschlussstecker 16 bei Nicht-Benutzung gehalten werden kann. Die Armatur 17 kann verriegelbar ausgebildet sein, so dass nur ein autorisierter/authentifizierter Benutzer das Lademodul 11 verwenden kann. Dazu kann beispielsweise ein Bedienfeld 18 vorgesehen sein, über das der Benutzer beispielsweise einen PIN, der ihm über eine entsprechende Mobilfunk-App zur Verfügung gestellt wird, oder über einen Kartenleser oder eine andere Identifikationseinrichtung identifizieren/authentifizieren kann. Im dargestellten Beispiel ist an der Armatur 17 noch ein weiterer Anschlussstecker 16' dargestellt, den der Nutzer gegebenenfalls an das Ladekabel 15 anschließen kann, damit Elektrofahrzeuge mit unterschiedlichen Ladestandards geladen werden können. Im dargestellten Beispiel weist das Lademodul 11 außerdem ein Photovoltaikmodul 19 auf, mit welchem zusätzlich zu einer gegebenenfalls vorgesehenen (hier nicht dargestellten) Verbindung an ein Stromnetz ein (hier ebenfalls nicht dargestellter) interner Batteriespeicher gefüllt werden kann.
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Das als Drucklufteinrichtung ausgebildete zusätzliche Funktionsmodul 13 umfasst einen Kompressor 20 mit einem Druckluftspeicher 21, von dem ein auf einer Schlauchtrommel 22 aufwickelbarer Druckluftschlauch 23 ausgeht, der in einem Anschlusskopf 24 endet. Der Anschlusskopf 24 weist im dargestellten Beispiel einen Reifenfüller 25 mit Ventilstecker 26 und Manometer 27 auf. Auch der Anschlusskopf 24 ist im dargestellten Beispiel an einer, gegebenenfalls verriegelbaren Armatur 28 eingehängt. Das zusätzliche Funktionsmodul 13 ist über eine Elektroleitung 29 und eine Datenleitung 30 mit dem Lademodul 11 verbunden. Obwohl die Freigabe des Anschlusskopfes 24 der Drucklufteinrichtung 13 über das Bedienfeld 18 des Lademoduls 11 erfolgen kann, ist im dargestellten Beispiel auch die Drucklufteinrichtung 13 mit einem eigenen Bedienfeld 31 für die Druckluftbeladung ausgerüstet. Hier kann der Benutzer beispielsweise einen gewünschten Solldruck einstellen.
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Im dargestellten Beispiel weist auch das zusätzliche Funktionsmodul, in diesem Fall die Drucklufteinrichtung 13, ein Photovoltaikmodul 19' zur zusätzlichen Energieversorgung auf.
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Wie dargestellt, können beide Module auf einem gemeinsamen Sockel 32 montiert sein, in dem dann auch die Elektroleitung 29 und die Datenleitung 30 geschützt geführt werden können.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation 110 dargestellt, bei welcher das Lademodul 111 und das zusätzliche Funktionsmodul 113 (die Drucklufteinrichtung) in einem gemeinsamen Gehäuse 50 untergebracht sind.
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Elemente, welche bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform der 1 beschrieben worden sind, werden bei der Ausführungsform der 2 mit denselben, um 100 vergrößerten Bezugsziffern bezeichnet und werden hier nicht mehr detaillierter beschrieben.
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Auch bei der Ausführungsform der 2 sind das Lademodul 111 und das zusätzliche Funktionsmodul 113 über eine Elektroleitung 129 verbunden, so dass das zusätzliche Funktionsmodul, das hier wieder als Drucklufteinrichtung 113 ausgebildet ist, über die Stromversorgung des Lademoduls mit Strom versorgt wird. In der Ausführungsform der 3 ist schematisch eine Elektroleitung 129 schematisch dargestellt, welche den Kompressor 120 der Drucklufteinrichtung 113 mit Strom versorgt. Ferner können auch bei dieser Ausführungsform das Lademodul 111 und die Drucklufteinrichtung 113 datentechnisch vernetzt sein. Schematisch ist die Datenverbindung durch eine Datenleitung 130 zwischen dem Bedienfeld 118 des Lademoduls 111 und dem Bedienfeld 131 der Drucklufteinrichtung 113 symbolisiert, so dass eine Authentifizierung des Benutzers am Bedienfeld 118 des Lademoduls 111 auch die Nutzung des Bedienfeldes 131 der Drucklufteinrichtung 113 freigibt.
