DE202022107290U1

DE202022107290U1 - Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen

Info

Publication number: DE202022107290U1
Application number: DE202022107290.6U
Authority: DE
Original assignee: Pt Broering & Co Kg GmbH
Current assignee: Pt Broering & Co Kg GmbH
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-02-20
Anticipated expiration: 2032-12-30

Abstract

Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen (2, 23, 24, 25) mit einer Ladesäule (4) zur Bereitstellung elektrischer Energie für Ladevorgänge an den Elektrofahrzeugen (2, 23, 24, 25), mit einem Ladekabel (3), das elektrisch leitend mit der Ladesäule (4) verbunden ist und an seinem freien Ende einen Ladestecker (5) zur Verbindung des Ladekabels (3) mit dem jeweils zu ladenden Elektrofahrzeug (2) aufweist, zur Weiterleitung der an der Ladesäule (4) bereitgestellten elektrischen Energie zum Elektrofahrzeug (2) und mit einer Kabelführung (8) für das Ladekabel (3), wobei die Kabelführung (8) einen Galgen (9), an dem das Ladekabel (3) aufgehängt ist, aufweist und wobei die Kabelführung (8) eine Rückführautomatik zum automatischen Rückführen des Ladesteckers (5) nach dem Ende eines Ladevorgangs in eine Ausgangsposition aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (8) wenigstens einen Gewichtsausgleich (13) aufweist, mittels welchem das Ladekabel (3), insbesondere im Bereich seines freien Endes, am Galgen (9) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Laden von Elektrofahrzeugen mit der erfindungsgemäßen Ladestation und mit einem Elektrofahrzeug nach dem Schutzanspruch 14.
Mit Elektrofahrzeugen sind insbesondere Straßenfahrzeuge gemeint, deren Antriebsstrang ganz oder zumindest teilweise oder zeitweise elektrisch angetrieben wird, wobei die elektrische Energie hierfür einem elektrischen Energiespeicher oder Akku entnommen wird, der hierfür über ein Ladekabel aufgeladen werden kann.
An einer für das Laden von Elektrofahrzeugen vorgesehenen Ladestation können insbesondere im öffentlichen Raum Elektrofahrzeuge, die auf hierfür vorgesehenen Stellplätzen abgestellt sind, geladen werden. Hierfür verfügt die Ladestation über eine Ladesäule, welche die elektrische Energie für den Ladevorgang bereitstellt. Außerdem ist es bekannt, dass eine derartige Ladestation über ein eigenes Ladekabel mit Ladestecker verfügt. Das Ladekabel ist einerseits mit der Ladesäule verbunden und kann andererseits manuell mit einer Ladedose am Elektrofahrzeug verbunden werden.
Nach dem Ende des Ladevorgangs muss der Ladestecker wieder von der Ladedose getrennt werden. Hierfür muss die Bordelektronik des Fahrzeugs, die den Ladestecker gegen ungewolltes Trennen der Verbindung zwischen dem Ladestecker und der Ladedose sperrt, den Ladestecker freigeben. Wenn dies manuell durch den Besitzer des Fahrzeugs erfolgen muss, kann die Ladestation nach der Beendigung eines Ladevorgangs so lange nicht für einen weiteren Ladevorgang genutzt werden, bis der Besitzer des zuletzt geladenen Elektrofahrzeugs die Bordelektronik dazu veranlasst, die Verbindung zwischen dem Ladestecker und der Ladedose zu entsperren, woraufhin dann der Ladestecker manuell von der Ladedose abgezogen und die Verbindung somit getrennt werden kann.
Bei vollautomatischen Ladestationen wird die Verbindung zwischen dem Ladestecker und der Ladedose vollautomatisch hergestellt und auch wieder getrennt. Hierfür ist allerding eine aufwändige und teure Robotik mit geeigneter Sensorik erforderlich.
Es sind daher auch halbautomatische Ladestationen bekannt, bei denen der Ladestecker manuell mit der Ladedose verbunden werden muss und nach der Beendigung des Ladevorgangs automatisch von der Ladedose getrennt wird. Nachfolgend steht die Ladesäule wieder für einen Ladevorgang an einem weiteren Elektrofahrzeug zur Verfügung.
Aus DE 10 2019 119 221 A1 ist eine gattungsgemäße halbautomatische Ladestation bekannt, bei der ein Ladekabel nach Beendigung des Ladevorgangs automatisch eingezogen werden kann. Die Ladestation verfügt hierbei über eine Kabelführung mit Rollen, über die das Ladekabel geführt ist. Die Kabelführung weist außerdem einen Galgen auf, an dem die Rollen gelagert sind, und einen Mast auf, der den Galgen trägt. Beim Trennen des Ladesteckers von der Ladedose und Rückführen des Ladesteckers in seine Ruheposition besteht prinzipiell die Gefahr, dass der Ladestecker ungewollt mit dem Fahrzeug in Kontakt tritt und möglicherweise den Fahrzeuglack beschädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen anzugeben, bei der ein Ladestecker nach der Beendigung eines Ladevorgangs automatisch aus einer Ladedose eines Elektrofahrzeugs ausgeworfen und für einen nachfolgend manuell einzuleitenden weiteren Ladevorgang in eine Ruheposition gebracht wird, ohne hierbei das Elektrofahrzeug zu beschädigen. Ferner soll ein System mit dem Elektrofahrzeug und der Ladestation angegeben werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Ladestation nach dem Schutzanspruch 1 und mit einem System nach dem Schutzanspruch 14. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen mit einer Ladesäule zur Bereitstellung elektrischer Energie für Ladevorgänge an den Elektrofahrzeugen, mit einem Ladekabel, das elektrisch leitend mit der Ladesäule verbunden ist und an seinem freien Ende einen Ladestecker zur Verbindung des Ladekabels mit dem jeweils zu ladenden Elektrofahrzeug aufweist, zur Weiterleitung der an der Ladesäule bereitgestellten elektrischen Energie zum Elektrofahrzeug und mit einer Kabelführung für das Ladekabel, wobei die Kabelführung einen Galgen, an dem das Ladekabel aufgehängt ist, aufweist und wobei die Kabelführung eine Rückführautomatik zum automatischen Rückführen des Ladesteckers nach dem Ende eines Ladevorgangs in eine Ausgangsposition aufweist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Kabelführung wenigstens einen Gewichtsausgleich aufweist, mittels welchem das Ladekabel, insbesondere im Bereich seines freien Endes, am Galgen gehalten ist.
Die Erfindung ermöglicht eine geordnete Rückführung des automatisch von der Ladedose getrennten Ladesteckers in seine Ausgangsposition. Die Gefahr einer Beschädigung des Elektrofahrzeugs ist dabei minimiert. Nachfolgend kann der Ladestecker von seiner Ruheposition aus manuell zur Ladedose eines nachfolgend zu ladenden Elektrofahrzeugs bewegt werden. Hierbei kann die Erfindung flexibel unterschiedliche Anschlusskonzepte bedienen und insbesondere sowohl für das Laden von als Seitenlader ausgebildeten Elektrofahrzeugen als auch für das Laden von als Nasenlader ausgebildeten Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Der Anschluss für den Ladestecker kann sich also an der Seite oder an der Nase oder Front des zu ladenden Elektrofahrzeugs befinden. Das Elektrofahrzeug kann nach Beendigung des Ladevorgangs auf seinem Parkplatz stehen bleiben, ohne hierfür die nachfolgende Nutzung der Ladesäule durch andere Fahrzeuge zu blockieren. Langandauernde Leerzeiten, in denen eine Ladestation, die nur einen einzigen Parkplatz bedienen kann, aufgrund der Blockade dieses einzigen Parkplatzes über die Dauer des Ladevorgangs hinaus nicht für nachfolgende Ladevorgänge an anderen Fahrzeugen zur Verfügung steht, können Dank der Erfindung vermieden werden. Die Erfindung ermöglicht somit eine erweiterte Auslastung der Ladestation und führt zu Kostenvorteilen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Ladestation ist der Galgen um eine vertikale Drehachse gegenüber der Ladesäule schwenkbar. Dadurch können besonders flexibel die Ladedosen von mehreren Elektrofahrzeugen, die auf Stellplätzen im Bereich der Ladesäule abgestellt sind, nacheinander mit dem Ladestecker erreicht werden. Die vertikale Drehachse ist hierbei nicht zwingend gegenständlich zu verstehen. Optional ist die Drehachse durch eine gegenständliche Drehachse realisiert.
Die Kabelführung weist bevorzugt einen Mast auf, der den Galgen trägt. Die Drehachse liegt vorzugsweise im Bereich des Mastes. Bei einer Ausführungsform ist der Mast selbst drehbar gelagert, so dass der Mast zusammen mit dem Galgen drehbar ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Galgen drehbar am Mast gelagert.
Der Gewichtsausgleich ist entweder ortsfest am Galgen positioniert oder bevorzugt längsverschiebbar, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Galgens verschiebbar, am Galgen geführt. Gerade bei einem lang ausladend ausgebildeten Galgen und erwünschter unterschiedlicher Positionierbarkeit des Ladesteckers kann dadurch eine optimierte Aufhängung und Führung des Ladesteckers und des Ladekabels im Bereich des Ladesteckers erreicht werden. Die Verschiebbarkeit des Gewichtsausgleichs kann mittels wenigstens einer Rolle hergestellt sein, die in einer Schiene am Galgen zwangsgeführt ist.
Entweder ist genau ein Gewichtsausgleich vorgesehen oder das Ladekabel ist an mehreren Gewichtsausgleichen gehalten. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen nur ein Gewichtsausgleich vorhanden ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kabelführung, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Galgens, längsverschiebbar am Galgen geführte Rollen aufweist, über welche das Ladekabel geführt ist.
Die Kabelführung weist vorzugsweise eine Einzugsvorrichtung, insbesondere Wickelvorrichtung, für das Ladekabel auf. Das Ladekabel ist je nach Positionierung der Einzugsvorrichtung direkt oder mittelbar über wenigstens ein weiteres Kabel elektrisch leitend mit der Ladesäule verbunden. Bei einer Variante der Kabelführung ist die Einzugsvorrichtung in die Ladesäule integriert. Bei einer anderen Variante der Kabelführung ist die Einzugsvorrichtung am Galgen angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Einzugsvorrichtung längsverschiebbar, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Galgens, am Galgen geführt. Der Gewichtsausgleich ist hierbei vorzugsweise in die Einzugsvorrichtung integriert. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Gewichtsausgleich separat von der Einzugsvorrichtung vorgesehen und trägt insbesondere das aus der Einzugsvorrichtung ausgezogene freie Ende des Ladekabels mit dem Ladestecker.
Der Gewichtsausgleich verfügt bevorzugt über eine im Wesentlichen gleichbleibende Rückzugkraft unabhängig vom Abstand des aufgehängten Teils des Ladekabels, insbesondere des Ladesteckers, vom Galgen. Insbesondere ist der Gewichtsausgleich ein Balancer mit einem am Galgen gehaltenen Basisteil und mit einem im Basisteil angeordneten und eine Feder aufweisenden Federzug zum Halten des Ladekabels.
Bei einer Ausführungsform des als Balancer ausgebildeten Gewichtsausgleichs weist der Gewichtsausgleich ein aus dem Basisteil mit im Wesentlichen gleichbleibender Rückzugkraft gegen die Kraft der Feder ausziehbares Zugseil auf, mittels welchem das Ladekabel am Basisteil gehalten ist.
Bei einer anderen Ausführungsform des als Balancer ausgebildeten Gewichtsausgleichs ist der Federzug derart mit der Wickelvorrichtung gekoppelt oder in die Wickelvorrichtung integriert, dass das Ladekabel mit im Wesentlichen gleichbleibender Rückzugkraft gegen die Kraft der Feder von der Wickelvorrichtung abwickelbar ist.
Die automatische Trennung des Ladesteckers von einer korrespondierend zum Ladestecker ausgebildeten Ladedose kann durch den Ladestecker oder die Ladedose veranlasst werden. Eine hierfür vorgesehene Trennvorrichtung ist daher entweder Bestandteil des Ladesteckers oder der Ladedose.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Ladestecker eine Trennvorrichtung zum automatischen mechanischen Trennen des Ladesteckers von einer korrespondierend zum Ladestecker ausgebildeten Ladedose des Elektrofahrzeugs aufweist. Bevorzugt ist die Ladestation bei diesen Ausführungsformen dazu ausgebildet, den Ladestecker in Erwiderung auf eine erkannte Beendigung des Ladevorgangs mittels der Trennvorrichtung automatisch von der Ladedose zu trennen und in die Ausgangsposition zurückzuführen.
Bei anderen Ausführungsformen, bei denen die Trennvorrichtung Bestandteil des Elektrofahrzeugs ist, ist zur Nutzung der Trennvorrichtung einer zum Ladestecker korrespondierenden Ladedose des Elektrofahrzeugs die Ladestation dazu ausgebildet, dem Elektrofahrzeug zu signalisieren, dass die Ladestation über eine automatische Rückführung des Ladesteckers verfügt. Insbesondere ist hierbei die Ladestation dazu ausgebildet, in Erwiderung auf eine vom Elektrofahrzeug signalisierte Trennung des Ladesteckers von der Ladedose den Ladestecker in die Ausgangsposition zurückzuführen.
Vorteilhafterweise weist die in den Ladestecker oder in die Ladedose integrierte Trennvorrichtung eine Feder auf, die durch das Einstecken des Ladesteckers in die Ladedose vorspannbar ist. Weiter weist die Trennvorrichtung bevorzugt Arretiermittel auf zum Arretieren der vorgespannten Feder, wenn der Ladestecker in die Ladedose eingesteckt ist. Hierbei wird entweder die in den Ladestecker oder in die Ladedose eingebaute und vorgespannte Feder an ihrem Einbauort, also im Ladestecker oder in der Ladedose, arretiert oder es wird der Ladestecker in der Ladedose arretiert, so dass dadurch mittelbar die Feder arretiert ist und vorgespannt bleibt.
Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass die Trennvorrichtung eine elektromagnetische Auslösung für das Lösen der Arretiermittel zum Auswerfen des Ladesteckers aus der Ladedose mittels der Kraft der Feder aufweist. Beim manuellen Einstecken des Ladesteckers wird somit die Feder vorgespannt. Während des Ladevorgangs ist die Feder arretiert und bleibt daher vorgespannt. Nach Beendigung des Ladevorgangs wird die elektromagnetische Auslösung elektrisch angesteuert und löst die Arretierung, so dass die Feder den Ladestecker aus der Ladedose auswirft.
Bei einer hierauf aufbauenden vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ladestecker einen Schutzkontaktstift aufweist und dass die Trennvorrichtung den Schutzkontaktstift für die elektromagnetische Auslösung zum Auswerfen des Ladesteckers aus der Ladedose nutzt. Dem Fachmann sind viele weitere Ausführungen von Ladesteckern bekannt, die mit der Erfindung kombiniert werden können.
Wenn die Trennvorrichtung in die Ladedose integriert ist, muss das Elektrofahrzeug wissen, ob die gerade benutzte Ladestation über eine automatische Rückführung eines ausgeworfenen Ladestecker in seine Ausgangsposition verfügt, ob also der Ladestecker automatisch ausgeworfen werden kann. Außerdem muss die Ladestation wissen, wann der Ladestecker ausgeworfen wurde oder selbst das Signal zum Auswerfen an die Trennvorrichtung am Elektrofahrzeug übermitteln. Die jeweils notwendige Signalübertragung kann kabelgebunden oder kabellos über Funk erfolgen.
Somit ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in das Ladekabel und in den Ladestecker wenigstens eine Signalleitung zum kabelgebundenen Austausch von Signalen zwischen der Ladesäule und dem Elektrofahrzeug integriert ist. Alternativ oder zusätzlich ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in die Ladestation wenigstens ein Funkmodul zum kabellosen Austausch von Signalen mit dem Elektrofahrzeug integriert ist.
Die Auslage des Galgens gegenüber seiner Drehachse beträgt vorzugsweise mindestens 1,5 m und bevorzugt höchstens 2,5 m, besonders bevorzugt höchstens 2,0 m. Der Galgen hat zumindest außerhalb eines horizontalen Abstandes von 0,5 m von der Drehachse durchgängig eine lichte Durchgangshöhe von bevorzugt mindestens 2,0 m, besonders bevorzugt mindestens 2,2 m, und bevorzugt höchstens 3,5 m, besonders bevorzugt höchstens 3,0 m.
Ein erfindungsgemäßes System zum Laden von Elektrofahrzeugen weist die erfindungsgemäße Ladestation gemäß einer möglichen Ausführungsform und ein Elektrofahrzeug mit einer zum Ladestecker korrespondierenden Ladedose auf. Zumindest während eines Ladevorgangs mit der erfindungsgemäßen Ladestation ist somit ein derartiges System zum Laden von Elektrofahrzeugen gebildet. Zu diesem System gehört mindestens ein Elektrofahrzeug. Optional und bevorzugt gehören mehrere Elektrofahrzeuge zu dem System, die nacheinander geladen werden können.
Bei einer Ausführungsform des Systems, bei der zur Nutzung einer Trennvorrichtung der zum Ladestecker korrespondierenden Ladedose des Elektrofahrzeugs die Ladestation dazu ausgebildet ist, dem Elektrofahrzeug zu signalisieren, dass die Ladestation über eine automatische Rückführung des Ladesteckers verfügt, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ladedose des Elektrofahrzeugs die Trennvorrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, mittels der Trennvorrichtung den Ladestecker in Erwiderung auf eine erkannte Beendigung des Ladevorgangs nur dann aus der Ladedose auszuwerfen, wenn am Elektrofahrzeug außerdem die Signalisierung der Ladestation erkannt wird oder zuvor erkannt wurde, dass die Ladestation über eine automatische Rückführung des Ladesteckers verfügt.
Bei einer hierauf aufbauenden Ausführungsform des Systems, bei der die Ladestation dazu ausgebildet ist, in Erwiderung auf eine vom Elektrofahrzeug signalisierte Trennung des Ladesteckers von der Ladedose den Ladestecker in die Ausgangsposition zurückzuführen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Elektrofahrzeug dazu ausgebildet ist, der Ladestation die erfolgte oder beabsichtigte Trennung des Ladesteckers von der Ladedose zu signalisieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Systems ist das Elektrofahrzeug dazu ausgebildet, in Erwiderung auf eine durchgeführte oder erkannte Trennung des Ladesteckers von der Ladedose autonom von seinem für den abgeschlossenen Ladevorgang eingenommenen Stellplatz auf einen außerhalb der Reichweite der Ladestation befindlichen Stellplatz zu fahren. Dadurch können die in Reichweite der Ladesäule befindlichen Stellplätze zeitnah von nachfolgend zu ladenden Elektrofahrzeugen besetzt werden, auch wenn die Besitzer der bereits geladenen Elektrofahrzeuge für längere Zeit nicht zu ihrem Elektrofahrzeug zurückkehren.
Weitere Ausführungsformen der Ladestation und des Systems ergeben sich aus den Ansprüchen, aus den beigefügten Zeichnungen und aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

1: ein System zum Laden von Elektrofahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Elektrofahrzeug und mit einer Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen in vereinfachter schematischer Darstellung in Seitenansicht;
2: eine weitere Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter schematischer Darstellung in Seitenansicht;
3: das System von 1 mit mehreren Elektrofahrzeugen in Draufsicht;
4: einen ersten Ladestecker für die erfindungsgemäße Ladestation in vereinfachter schematischer Darstellung in Seitenschnittansicht;
5: den ersten Ladestecker von 4 in Seitenansicht;
6: einen zweiten Ladestecker für die erfindungsgemäße Ladestation in vereinfachter schematischer Darstellung in Seitenschnittansicht; und
7: den zum Einstecken in eine Ladedose vorgesehen Teil des Ladesteckers von 6 in Ansicht aus Richtung der Schnittstelle zur Ladedose.

1 zeigt schematisch ein System zum Laden von Elektrofahrzeugen. Das System weist eine Ladestation 1 auf, mittels dem mehrere Elektrofahrzeuge nacheinander halbautomatisch geladen werden können. Beispielhaft ist das System mit einem Elektrofahrzeug 2 dargestellt, welches zum Laden des Elektrofahrzeugs 2 über ein Ladekabel 3 elektrisch mit einer Ladesäule 4 der Ladestation 1 verbunden ist. Das Ladekabel 3 weist hierzu einen Ladestecker 5 auf, welcher in eine Ladedose 6 des Elektrofahrzeugs 2 eingesteckt ist.
Das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen 2 wird dadurch ermöglicht, dass der Ladestecker 5 zwar manuell in die Ladedose 6 eingesteckt werden muss, dass jedoch nach dem Ende des Ladevorgangs der Ladestecker 5 automatisch aus der Ladedose 6 ausgeworfen und mittels einer Rückführautomatik in eine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Zur Bereitstellung der Rückführautomatik weist die Ladestation 1 eine Kabelführung 8 mit einem Galgen 9 und einer Einzugsvorrichtung 10 für das Ladekabel 3 in Form einer Wickelvorrichtung auf. Die Einzugsvorrichtung 10 ist längs verschiebbar am Galgen 9 gehalten. Der Galgen 9 ist einstückig mit einem Mast 11 ausgebildet, welcher um eine vertikale Drehachse 12 drehbar gegenüber der Ladesäule 4 auf der Ladesäule 4 angeordnet ist. Das Ladekabel 3 ist im Bereich der Einzugsvorrichtung 10 teilweise aufgewickelt und elektrisch leitend durch ein im Galgen 9 und im Mast 10 oder am Galgen 9 und am Mast 10 geführtes Kabel mit der Ladesäule 4 verbunden. Die Ladesäule 4 ist mit einer elektrischen Stromversorgung, wie dem öffentlichen Stromnetz, oder einem Energiespeicher oder einer Stromquelle verbunden. Optional ist in die Ladesäule 4 ein Energiespeicher integriert, beispielsweise zum Zwischenspeichern von aus regenerativen Energiequellen gewonnener Energie.
Die Kabelführung 8 weist einen Gewichtsausgleich 13 auf, der in die Einzugsvorrichtung 10 integriert ist. Der Gewichtsausgleich 13 hält das Ladekabel 3 derart, dass der Ladestecker 5 durch sein Eigengewicht und das Eigengewicht des Ladekabels 3 nicht auf den Boden absinkt, sondern oberhalb des Bodens gehalten bleibt oder kontrolliert in die Einzugsvorrichtung 10 eingezogen wird und hierbei insbesondere auf der Wickelvorrichtung aufgewickelt wird.
Der Gewichtsausgleich 13 ist als Balancer ausgebildet mit einem Basisteil, welches hierzu gleich ein Teil der Einzugsvorrichtung 10 ist, und mit einem Federzug, welcher eine Feder aufweist, die für eine Rückstellkraft sorgt, wenn das Ladekabel 3 gegenüber der Einzugsvorrichtung 10 ausgezogen wird.
In den Ladestecker 5 ist eine Trennvorrichtung 15 integriert, die nach Beendigung des Ladevorgangs für das automatische Auswerfen des Ladesteckers 5 aus der Ladedose 6 sorgt.
2 zeigt eine weitere Ladestation 1, bei der insbesondere der Gewichtsausgleich 13 gegenüber der Ladestation 1 von 1 auf andere Weise realisiert ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche oder einander entsprechende Teile.
Der Gewichtsausgleich 13 ist als Balancer ausgebildet und weist ein Basisteil 18 auf, in welchem ein Federzug angeordnet ist. Der Federzug hält ein Zugseil 20 mit im Wesentlichen gleichbleibender Zugkraft, unabhängig davon, wie weit das Zugseil 20 aus dem Basisteil 18 ausgezogen ist. Am Zugseil 20 ist das Ladekabel 3 im Bereich seines freien Endes aufgehängt. Das Basisteil 18 ist entweder fest am Galgen 9 befestigt oder in Längsrichtung des Galgens 9 verschiebbar am Galgen 9 geführt. Optional können weitere Aufhängungen des Ladekabels 3 zwischen der Ladesäule 4 und dem Gewichtsausgleich 13 vorgesehen sein.
3 zeigt das System von 1 mit drei weiteren Elektrofahrzeugen 23, 24 und 25. Alle Elektrofahrzeuge 2, 23, 24 und 25 sind in Reichweite der Ladestation 1 aufgestellt. Insbesondere kann das System mit dem Ladestecker 5 am Ladekabel 3 die Ladedose 6 jedes Elektrofahrzeugs 2, 23, 24 und 25 erreichen. Hierzu kann der Galgen 9 geeignet um die vertikale Drehachse 12 geschwenkt werden und die Einzugsvorrichtung 10 mit dem Gewichtsausgleich 13 soweit am Galgen 9 ausgefahren und derart positioniert werden, dass der Ladestecker 5 beim Einziehen des Ladekabels 3 in Richtung der Einzugsvorrichtung 10 das jeweilige Elektrofahrzeug 2, 23, 24 oder 25 nicht verschrammt und tendenziell eher vom jeweiligen Elektrofahrzeug 2, 23, 24 oder 25 weggezogen wird.
Dies gelingt dank der Kabelführung 8 mit dem Galgen 9 sowohl für die Ladedose 6 des Elektrofahrzeugs 2, die auf der der Ladesäule 4 abgewandten Seite des Elektrofahrzeugs 2 positioniert ist, als auch für die unterschiedlich weit von der Ladesäule entfernten Ladedosen 27 und 28 der Elektrofahrzeuge 23 und 24, wie auch für die an der Front des Elektrofahrzeugs 25 positionierte Ladedose 29 des Elektrofahrzeugs 25. Wenn daher die Rückführautomatik der Kabelführung 8 den Ladestecker 5 nach Beendigung des Ladevorgangs am Elektrofahrzeug 2 in seine Ausgangsposition zurückfährt, kann nachfolgend manuell der Galgen 9 in die Nähe einer der Ladedosen 27, 28 und 29 geschwenkt werden, der Ladestecker 5 in die jeweilige Ladedose 27, 28 oder 29 eingesteckt werden und nach entsprechender Anmeldung an der Ladesäule 4 der Ladevorgang gestartet werden. Die hierfür zu späteren Zeitpunkten alternativ zur dargestellten Positionierung einnehmbaren Positionen der Kabelführung 8 mit dem Galgen 9 und des Ladekabels 3 mit dem Ladestecker 5 sind in 3 gestrichelt eingezeichnet.
Die Erfindung ermöglicht somit eine optimierte Auslastung der Ladestation 1, bei der bereits kurze Zeit nach der Beendigung des Ladevorgangs am Elektrofahrzeug 2, welches auf einem Stellplatz P1 steht, ein nachfolgender Ladevorgang an dem auf einem Stellplatz P2 stehenden Elektrofahrzeug 23 oder an dem auf einem Stellplatz P3 stehenden Elektrofahrzeug 24 oder an dem auf einem Stellplatz P4 stehenden Elektrofahrzeug 25 gestartet werden kann. Das Elektrofahrzeug 2 kann derweil weiterhin auf dem Stellplatz P1 stehen bleiben und von seinem Besitzer zu einem späteren Zeitpunkt abgeholt werden.
Eine optimierte Ausnutzung der Ladestation wird beispielsweise auch bei Firmenparkplätzen erreicht, welche von Mitarbeitern aus verschiedenen Schichten in einem Schichtbetrieb genutzt werden. Hier kann es sein, dass die Mitarbeiter einer Schicht ihre Fahrzeuge auf einem Stellplatz abstellen, bevor die Mitarbeiter einer vorherigen Schicht ihr Fahrzeug vom jeweiligen Fahrzeug abholen. In diesem Fall kann das Elektrofahrzeug 2 unmittelbar nach dem Abstellen manuell mit der Ladestation 1 verbunden werden, sofern der vorherige Ladevorgang an einem der Elektrofahrzeuge 23, 24 und 25 bereits in Abwesenheit des Fahrzeugbesitzers beendet wurde. Bei alternativen Ausführungsformen des Systems können selbsttätig fahrende Elektrofahrzeuge 2, 23, 24 und 25 auch selbsttätig auf einen freien Parkplatz in der Nähe fahren und den jeweiligen Stellplatz P1, P2, P3 oder P4 freigeben.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Ladesteckers 5 zur Veranschaulichung der Trennvorrichtung 15. Die Trennvorrichtung 15 weist im Ladestecker 5 in seinem äußeren Bereich eine Feder 31 auf, die beim Einstecken des Ladesteckers 5 in die Ladedose 6 vorgespannt wird und daher nach Beendigung des Ladevorgangs den Ladestecker 5 aus der Ladedose 6 drücken kann. Die Feder 31 umgibt einen Steckerbereich 32 mit mehreren Kontaktstiften.
5 zeigt den Ladestecker 5 von 4 in einer Seitenansicht, also mit verdeckter Feder 31.
In 6 ist ein Arretiermittel 34 am dort dargestellten Ladestecker 5 sichtbar, welcher für eine Arretierung des Ladesteckers 5 in der Ladedose 6 oder für eine Arretierung der vorgespannten Feder 31 am Ladestecker 5 sorgt.
Zum Lösen der Arretierung ist gemäß 7 ein Schutzkontaktstift 36 vorgesehen, über welchen ansonsten der Schutzleiter im Ladekabel 3 mit dem Elektrofahrzeug 2 verbunden wird. Der Schutzkontaktstift 36 nimmt insofern eine Doppelfunktion ein. Rings um den Schutzkontaktstift 36 herum sind im allein dargestellten Steckerbereich 32 Stifte 41, 42, 43, 44, 45 und 46 vorgesehen, über welche der zum Laden notwendige Ladestrom von der Ladesäule 4 zum Elektrofahrzeug 2 geführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019119221 A1 [0007]

Claims

Ladestation für das halbautomatische Laden von Elektrofahrzeugen (2, 23, 24, 25) mit einer Ladesäule (4) zur Bereitstellung elektrischer Energie für Ladevorgänge an den Elektrofahrzeugen (2, 23, 24, 25), mit einem Ladekabel (3), das elektrisch leitend mit der Ladesäule (4) verbunden ist und an seinem freien Ende einen Ladestecker (5) zur Verbindung des Ladekabels (3) mit dem jeweils zu ladenden Elektrofahrzeug (2) aufweist, zur Weiterleitung der an der Ladesäule (4) bereitgestellten elektrischen Energie zum Elektrofahrzeug (2) und mit einer Kabelführung (8) für das Ladekabel (3), wobei die Kabelführung (8) einen Galgen (9), an dem das Ladekabel (3) aufgehängt ist, aufweist und wobei die Kabelführung (8) eine Rückführautomatik zum automatischen Rückführen des Ladesteckers (5) nach dem Ende eines Ladevorgangs in eine Ausgangsposition aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (8) wenigstens einen Gewichtsausgleich (13) aufweist, mittels welchem das Ladekabel (3), insbesondere im Bereich seines freien Endes, am Galgen (9) gehalten ist.
Ladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Galgen (9) um eine vertikale Drehachse (12) gegenüber der Ladesäule (4) schwenkbar ist.
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsausgleich (13) längsverschiebbar, insbesondere senkrecht zur Drehachse (12) des Galgens (9) verschiebbar, am Galgen (9) geführt ist.
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelführung (8) eine Einzugsvorrichtung (10), insbesondere Wickelvorrichtung, für das Ladekabel (3) aufweist.
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsausgleich (13) ein Balancer ist mit einem am Galgen (9) gehaltenen Basisteil (18) und mit einem im Basisteil (18) angeordneten und eine Feder aufweisenden Federzug zum Halten des Ladekabels (3).
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestecker (5) eine Trennvorrichtung (15) zum automatischen mechanischen Trennen des Ladesteckers (5) von einer korrespondierend zum Ladestecker (5) ausgebildeten Ladedose (6, 27, 28, 29) des Elektrofahrzeugs (2) aufweist.
Ladestation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) dazu ausgebildet ist, den Ladestecker (5) in Erwiderung auf eine erkannte Beendigung des Ladevorgangs mittels der Trennvorrichtung (15) automatisch von der Ladedose (6, 27, 28, 29) zu trennen und in die Ausgangsposition zurückzuführen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nutzung einer Trennvorrichtung (15) einer zum Ladestecker (5) korrespondierenden Ladedose (6, 27, 28, 29) des Elektrofahrzeugs (2) die Ladestation (1) dazu ausgebildet ist, dem Elektrofahrzeug (2) zu signalisieren, dass die Ladestation (1) über eine automatische Rückführung des Ladesteckers (5) verfügt.
Ladestation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) dazu ausgebildet ist, in Erwiderung auf eine vom Elektrofahrzeug (2) signalisierte Trennung des Ladesteckers (5) von der Ladedose (6, 27, 28, 29) den Ladestecker (5) in die Ausgangsposition zurückzuführen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (15) eine Feder (31) aufweist, die durch das Einstecken des Ladesteckers (5) in die Ladedose (6, 27, 28, 29) vorspannbar ist, dass die Trennvorrichtung (15) Arretiermittel (34) aufweist zum Arretieren der vorgespannten Feder (31), wenn der Ladestecker (5) in die Ladedose (6, 27, 28, 29) eingesteckt ist, und dass die Trennvorrichtung (15) eine elektromagnetische Auslösung für das Lösen der Arretiermittel (34) zum Auswerfen des Ladesteckers (5) aus der Ladedose (6, 27, 28, 29) mittels der Kraft der Feder (31) aufweist.
Ladestation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestecker (5) einen Schutzkontaktstift (36) aufweist und dass die Trennvorrichtung (15) den Schutzkontaktstift (36) für die elektromagnetische Auslösung zum Auswerfen des Ladesteckers (5) aus der Ladedose (6, 27, 28, 29) nutzt.
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Ladekabel (3) und in den Ladestecker (5) wenigstens eine Signalleitung zum kabelgebundenen Austausch von Signalen zwischen der Ladesäule (4) und dem Elektrofahrzeug (2), insbesondere zum Signalisieren nach Anspruch 8, integriert ist.
Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ladestation (1) wenigstens ein Funkmodul zum kabellosen Austausch von Signalen mit dem Elektrofahrzeug (2), insbesondere zum Signalisieren nach Anspruch 8, integriert ist.
System zum Laden von Elektrofahrzeugen (2, 23, 24, 25) mit einer Ladestation (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Elektrofahrzeug (2), das eine zum Ladestecker (5) korrespondierende Ladedose (6, 27, 28, 29) aufweist.
System nach Anspruch 14, bei dem zur Nutzung einer Trennvorrichtung (15) der zum Ladestecker (5) korrespondierenden Ladedose (6, 27, 28, 29) des Elektrofahrzeugs (2) die Ladestation (1) dazu ausgebildet ist, dem Elektrofahrzeug (2) zu signalisieren, dass die Ladestation (1) über eine automatische Rückführung des Ladesteckers (5) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedose (6, 27, 28, 29) des Elektrofahrzeugs (2) die Trennvorrichtung (15) aufweist und dazu ausgebildet ist, mittels der Trennvorrichtung (15) den Ladestecker (5) in Erwiderung auf eine erkannte Beendigung des Ladevorgangs nur dann aus der Ladedose (6, 27, 28, 29) auszuwerfen, wenn am Elektrofahrzeug (2) außerdem die Signalisierung der Ladestation (1) erkannt wird oder zuvor erkannt wurde, dass die Ladestation (1) über eine automatische Rückführung des Ladesteckers (5) verfügt.
System nach Anspruch 15, bei dem die Ladestation (1) dazu ausgebildet ist, in Erwiderung auf eine vom Elektrofahrzeug (2) signalisierte Trennung des Ladesteckers (5) von der Ladedose (6, 27, 28, 29) den Ladestecker (5) in die Ausgangsposition zurückzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (2) dazu ausgebildet ist, der Ladestation (1) die erfolgte oder beabsichtigte Trennung des Ladesteckers (5) von der Ladedose (6, 27, 28, 29) zu signalisieren.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (2) dazu ausgebildet ist, in Erwiderung auf eine durchgeführte oder erkannte Trennung des Ladesteckers (5) von der Ladedose (6, 27, 28, 29) autonom von seinem für den abgeschlossenen Ladevorgang eingenommenen Stellplatz (P1, P2, P3, P4) auf einen außerhalb der Reichweite der Ladestation (1) befindlichen Stellplatz zu fahren.