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Der Bereich der Erfindung betrifft
die elektrische Stromversorgung für eine Gebühr mit unbekanntem Wert, ohne
mechanischen Kontakt und insbesondere draußen und an öffentlichen Plätzen.
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Die Bereitstellung elektrischer Energie
aus einem öffentlichen
oder privaten Netz geschieht heutzutage mittels eines einfachen
Anschlussträgers,
der aus der Steckdose besteht. Dieser Träger weist zahlreiche Vorteile
auf, deren größter der
für den
Benutzer sehr geringe Anschaffungspreis ist.
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Dennoch hat dieser Träger größere Nachteile,
von denen die hauptsächlichen
wie folgt zusammengefasst werden können:
- – die Standardisierungswahl
der verschiedenen Länder,
welche die verschiedenen Arten von Steckdosen bei Steckeranschlüssen miteinander unvereinbar
macht;
- – jede
Steckdose, die Energie liefert, muss ihre Leiter durch mechanische
Bauteile schützen;
- – die
Sicherheit des Benutzers muss sichergestellt sein, unabhängig von
möglichen
Installationsfehlern (Differenzausschalter);
- – die
mechanische Verbindung ist allen möglichen Unwägbarkeiten ausgesetzt (Wasser,
Oxidation, schlechter Kontakt, ...).
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Mit anderen Worten, die Steckdose
ist ausgezeichnet an die überwiegende
Mehrzahl der Benutzungen angepasst, schafft aber unvermeidbare Probleme
unter gewissen Benutzungsbedingungen. Dies ist allgemein der Fall
von draußen
installierten Steckdosen, insbesondere unter der Erde liegenden Anschlussklemmen,
die aufgrund ihrer Umwelt und klimatischer Bedingungen, denen sie
ausgesetzt sind, mit strengsten Umwelteinflüssen in Berührung kommen: Seeluft, Staub,
Regen, heftige Gewitter, etc .... und zudem, bei Anschlüssen, die
auf öffentlichen Straßen installiert
sind, Vandalismusprobleme.
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Die unter der Erde liegenden Anschlussklemmen,
die zum Anschluss des nationalen Elektrizitätsnetzes (EDF = Electricité de France)
an öffentliche
Plätze
bestimmt sind, beginnen aufgrund der Kosten, die ihre Instandhaltung
verursacht, die Allgemeinheit stark zu belasten.
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Die Lösung, die darin besteht, sie
oberirdisch in Gehäuse
einzulagern, trägt
dazu bei, dass öffentliche
Plätze
und Straßen überfüllt sind
mit städtischem Mobiliar.
Die elektrischen Energieverteilerschränke und die Anschlussklemmen
schießen
aus dem Boden für
vielfache Nutzungszwecke: Straßengebühren, Sicherheit,
Beleuchtung, Telekommunikation ... Die verschwenderische Fülle und
die Unterschiedlichkeit dieser „Gehäuse" im Freien sowie der Aufwand und die
Kosten, die sie verursachen, beunruhigen die gewählten Politiker.
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Für
die Allgemeinheit ist eine gute elektrische Energieversorgung diejenige,
welche man nicht sieht, welche keinen großen Raum beansprucht, und welche
ohne Eingreifen eines Fachmanns verfügbar ist. Die Bemühungen der
gewählten
Politiker gehen derzeit dahin, Lösungen
zu begünstigen,
die die Kostenübernahme
durch denjenigen, der verbraucht, ermöglichen.
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Im Bereich der Elektrizitätsverteileranschlüsse bringt
die Nutzung zwar Vorteile für
den Benutzer, das Stadtbild wird jedoch von den Anwohnern ertragen.
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Das Errichten fester Anschlüsse, welche
die Marktplätze
mit einem Netz überziehen,
erschwert insbesondere die Umwandelbarkeit der Fläche für andere
Veranstaltungen zur Unterhaltung des Viertels. Der Zugang zur Energie
ist zudem punktuell mit einem Öffnungs-
oder Schließvorgang
des gesamten Netzes der Plattform verbunden.
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Verschiedene Nutzungen verwenden
verschiedene elektrische Netze. So benutzen die elektrischen Fahrzeuge
ihr eigenes Netz auf öffentlichen Straßen und
die Stadtdienste ihre ihnen zugeordneten Abnahmestellen. Weitere
Abnahmestellen werden für
die mobilen Bediensteten und Händler
eingesetzt, die ihre Waagen und ihre Heizung betreiben.
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Gemäß einem weiteren Gedanken ist
zu bemerken, dass der Zugang zu dem elektrischen Netz, insbesondere
in Frankreich, keinen definierten Wert hat. Seit fünfzig Jahren
verbrauchen wir Elektrizität, ohne
uns um das Netz zu kümmern,
das sie transportiert. Es wurde uns irgendwie bereitgestellt. Dem
gleichen Gedanken folgend akzeptiert die Allgemeinheit nur wenig,
in eine „öffentliche", womöglich unter
der Erde liegende Steckdose zu investieren. Für den Endverbraucher muss der
Preis gering sein und die zur Stromversorgung eingesetzten Vorrichtungen sind
nicht von Interesse, sofern die Energie verfügbar ist.
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Die Verfügbarkeit ist die Hauptanforderung, die
an unter der Erde liegende Elektrizitätsverteileranschlüsse gestellt
wird. Dieser Zwang, immer funktionieren zu müssen, verursacht hohe Instandhaltungskosten
für die
unter der Erde liegenden Anschlussklemmen, die sämtlichen Unwägbarkeiten des
Pflasters ausgesetzt sind. Ersten Untersuchungen zufolge liegen
die Kosten bei 70 bis 80.000 Francs pro Jahr für einhundert Anschlüsse mit
festgestellten Fehlfunktionen, die oft eine mechanische Ursache
haben oder durch das Eindringen von Regen- oder Reinigungswasser
bedingt sind.
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Diese Kosten können durch statische Anlagen
erheblich gesenkt werden.
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Außerdem wird das Erstellen einer
Elektrizitätsrechnung
mit Mehrwertsteuer für
beispielsweise 17,25 Francs nicht einstimmig begrüßt und entlastet das
Abrechnungswesen nicht. Aus dieser Sicht würde der Zugang mit Selbstbedienung
die Verbindung des Endkunden mit dem Energielieferanten durch eine
Vorauszahlung vereinfachen, indem ermöglicht wird, auf eine Autorisierung
und Personal, das für den
Anschluss zuständig
ist, zu verzichten.
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Die derzeit eingesetzten Technologien
sind im wesentlichen elektromechanisch, und sie können sich
nicht mit einer präventiven
Wartung zufrieden geben. Sie müssen
strengsten Bedingungen ihrer Umwelt standhalten. Das Waschen mit
Hochdruckwasserstrahl trägt
in die Schächte
und in die Abnahmestellen den Schmutz und Schlamm des Bodens ein.
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Ein Riegel, der sich festfrisst,
eine Klappe, die nicht mehr schließt, eine gewaltsame Manipulation
sind ebenso Pannengründe,
die mit der versenkten Anordnung der Abnahmestellen und ihrem Zugang über eine
Klappe verbunden sind.
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Die Erfindung hat insbesondere zum
Ziel, diese Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, jede
mechanische Anschlussschnittstelle zu eliminieren und dauerhaft
den Außenbereich
des elektrischen Netzes zu isolieren, indem die Verbindung selbst
durch einen einfachen Vorgang hergestellt wird, der nicht einem Versagen
ausgesetzt ist, wie die Anordnung eines Gegenstandes auf einem anderen.
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Diese Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung
mit Hilfe einer Stromübertragung
durch Induktion erreicht, mit der Absicht eine oder mehrere elektrische
Steckdosen zu versorgen, an welchen der Benutzer seine persönlichen
Anlagen anschließen
kann.
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Eine gewisse Anzahl neuer Gedanken
ist mit der Erfindung verbunden. Sie zielen insbesondere ab auf
einen natürlichen
Schutz der Umgebung bezüglich
der Strahlungen, auf eine Gestaltung, welche die erwarteten Robustheitskriterien
erfüllt,
auf die Möglichkeit,
digitale Informationen an das Netz zu übermitteln und aus dem Netz
zu empfangen, etc.
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Die Ausdehnung auf artverwandte Anwendungen
wird ebenfalls vorgeschlagen.
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Genauer betrifft die Erfindung Weiterbildungen,
die an einem System zur Versorgung mit elektrischer Energie, insbesondere
draußen
und an öffentlichen
Plätzen,
vorgenommen werden, wie es in der Schrift EP-A-0 357 829 beschrieben
ist, welche als Basis für
den Oberbegriff des Anspruchs 1 dient, und welches umfasst:
- – einen
unter der Erde liegenden und/oder eingemauerten, als Sockel bezeichneten
Bereich mit einer ersten von einem elektrischen Netz gespeisten,
induktiven Spule. Die Versorgung des Sockels geschieht einphasig
oder vorzugsweise aus Gründen
der übertragenen
Leistung mit dreiphasigem Strom aus dem Netz, der allgemein 230
Volt mit 50 oder 60 Hertz (abhängig
von den Ländern) aufweist,
wobei diese Frequenz durch eine elektronische Stufe verstärkt wird,
welche die Funktion eines Resonanzwechselrichters erfüllt, der
mit Hilfe von IGBT-Komponenten einen auf die Frequenz von ungefähr 20 Kz
oder mehr abgehackten Strom liefert. Der resultierende Strom wird über eine
Litze auf die induktive Spule mit einer Spannung von ungefähr 350 V
geleitet. Die induktive Spule stellt sich in Form einer Platte mit
ungefähr
22,5 cm Durchmesser dar, welche 6 konzentrische Windungen lagert.
Jede Windung ist die Resultierende aus einem Geflecht aus ungefähr 1000
isolierten Adern, wobei jede Ader einen Durchmesser von 0,18 mm
aufweist. Diese erste Spule ist mit einem Zwischenausgang versehen, was
ermöglicht,
nur einen Teil der Leistung zu übertragen,
und
- – einen
beweglichen Bereich, der als Anschlussklemme bezeichnet wird und
eine zweite induktive Spule aufweist, welche zumindest eine Steckdose versorgt,
und welche dafür
vorgesehen ist, gegenüber
dem Sockel derart angeordnet zu werden, dass sie eine induktive
Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Spule ermöglicht,
so dass die von dem elektrischen Netz empfangene elektrische Energie
ohne elektrische Verbindung zwischen dem Sockel und der Anschlussklemme
auf die Steckdose übertragen
werden kann. Die Elektronik des beweglichen Bereichs richtet einen
von der Empfängerplatte
eingefangenen Strom von 350 V gleich, welcher durch eine klassische Wechselrichtstufe
in einen Wechselstrom mit 230 V umgewandelt wird, um eine Leistung
von ungefähr
4 bis 6 kW zu erzeugen.
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Vorteilhafter Weise weist der Sockel
eine dichte Ausführung
auf, von der zumindest der Bereich, der gegenüber der Anschlussklemme angeordnet
ist, aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist.
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Vorzugsweise sind die erste Spule
und/oder die zweite Spule in einem Kern aus magnetischem Material
angeordnet.
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Das magnetische Material umfasst
beispielsweise Ferrit, zumindest ein Element der Seltenen Erden,
(Kobalt) oder ein Gemisch aus diesen Materialien.
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Vorteilhafter Weise umfasst der Sockel
erste elektronische Vorrichtungen, welche zumindest eine der Funktionen
sicherstellen, die zu der Gruppe gehören, welche umfasst:
- – Umwandlung
eines über
das elektrische Netz empfangenen elektrischen Niedrigfrequenzsignals
in ein Hochfrequenzsignal, welches die erste Spule versorgt;
- – Erfassung
des Vorhandenseins und/oder Identifizierung der Anschlussklemme.
Die optimale Leistung des Systems wird durch eine konzentrische
Anordnung der beiden übereinander
gelegten Platten erreicht. Um dieses Ergebnis zu erreichen, ist
der Mittelpunkt der Sender- und Empfängerplatte über einen Durchmesser von 3
cm durchbohrt. In dieses Loch ist ein ringförmiger Magnet eingeschoben,
der sich als ein eingezwängter
Ring darstellt. Die Stärke
des während
der Wechselwirkung der beiden Magneten miteinander erfassten Magnetfeldes
löst oder
löst nicht, gemäß der Positionierung,
den Betrieb der optischen Schnittstelle des hiernach beschriebenen Verbindungsempfängers und
nachfolgend das wirksame Ausstrahlen eines zu der Empfängerspule
hin geerdeten induktiven Feldes der Spule des unter der Erde liegenden
Sockels aus. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, den Zwischenausgang der Spule des Sockels zu benutzen,
und indem nur dieser Bereich der gesamten Quellenwicklung versorgt
wird, wird eine geringe Leistung erzeugt, die gerade ausreicht,
um die Verbindung mit dem beweglichen Bereich herzustellen. Wenn der
bewegliche Bereich erkannt worden ist in Folge eines Informationsaustauschs
zwischen Steckstelle und Anschlussklemme, verbindet ein mechanischer
oder statischer Kontakt den Rest der gesamten Quellenwicklung und
die gesamte Leistung wird übertragen.
- – Validierung
eines Energietransfers zwischen den Spulen
- – Begrenzung
der übertragenen
Leistung. Diese Begrenzung wird in Form eines in einer REPROM-Komponente
einprogrammierten Regelalgorithmus erzeugt, welcher der unter der
Erde liegenden Elektronik ermöglicht,
auf die von der Anschlussklemme stammenden variablen Leistungsstöße zu reagieren.
- – Jenseits
eines Rufstromes von 32 Ampere über 200
Millisekunden, der von der beweglichen Anschlussklemme erfasst und
an die unter der Erde liegende Elektronik über die Verbindung der Anschlussklemme
mit der unter der Erde liegenden Elektronik übertragen wird, schaltet das
Sendesystem durch ein Ausschaltrelais auf Selbstschutz.
- – Diese
versehentliche Unterbrechung der Versorgung bewirkt automatisch
das Offnen der Sicherung der beweglichen Anschlussklemme. Das Sendesystem
stellt sich automatisch nach einer definierten Verzögerungszeit
zurück.
Um die bewegliche Anschlussklemme wieder einzuschalten, muss der
Benutzer die auf dieser angeordnete Sicherung manuell rückstellen
und das allgemeine Vorgehen der Inbetriebnahme des Systems wieder
aufnehmen.
- – Übertragung
von Daten an eine Zentralisierungsvorrichtung, beispielsweise durch
eine Modulation der Art Trägerstrom
in dem elektrischen Netz. Dies kann beispielsweise die zentrale
Fakturierung der Stromabgabe ermöglichen.
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Vorzugsweise weist die Anschlussklemme zweite
elektronische Vorrichtungen auf, welche die Umwandlung eines von
der zweiten Spule empfangenen, elektrischen Hochfrequenzsignals
in ein elektrisches Niedrigfrequenzsignal sicherstellen, das dafür vorgesehen
ist, die Steckdose zu versorgen.
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Vorteilhafter Weise umfasst die Anschlussklemme
zumindest eines der Elemente, die zu der Gruppe gehören mit:
- – einer
Anzeigeeinrichtung, welche das Bestehen einer Energieübertragung
anzeigt;
- – zumindest
einer elektrische Anschlussdose eines bekannten Standards;
- – einer
Lesevorrichtung für
tragbare Gegenstände mit
Speicher für
die Benutzungserlaubnis der Anschlussklemme und/oder die Zahlung
der verbrauchten elektrischen Energie;
- – einer
besonderen elektrischen Ausrüstung,
wie ein Laternenpfahl, ein Lichtkegel oder Nothilfsgeräte;
- – zumindest
einem Transportgriff.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Eigenschaft umfasst das System der Erfindung Vorrichtungen zur Begünstigung
und/oder Steuerung der Anordnung der Anschlussklemme gegenüber dem
Sockel, welche zu der Gruppe gehören
mit:
- – mechanischen
Führungsvorrichtungen
für die Anordnung
der Anschlussklemme und/oder ihr Einhaken an dem Sockel;
- – optischen
Vorrichtungen, welche die Übertragung
eines optischen Signals sicherstellen, das in dem sichtbaren oder
unsichtbaren Spektrum, beispielsweise in Infrarot, von der Anschlussklemme an
einen entsprechenden Empfänger
in dem Sockel ausgesandt wird. Um die Identifikations- und Regelinformationen
von der Anschlussklemme auf den unter der Erde liegenden Sockel
zu übertragen
und bei Abwesenheit eines Kontaktes, überträgt ein im Mittelpunkt des Magneten
in dem Ring der Platte der beweglichen Anschlussklemme gelagerter
optischer Infrarotsender eine Digitalinformation an den im Mittelpunkt
des Magneten in dem zentralen Ring der Platte des gegenüber unter
der Erde liegenden Sockels angeordneten optischen Infrarotempfänger. Diese
Kommunikation der bidirektionalen Art erfolgt dauerhaft während des
Betriebs des Systems.
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Das System kann ebenfalls Vorrichtungen zur
Verriegelung der Anschlussklemme auf dem Sockel aufweisen, welche
das Wegziehen der Anschlussklemme solange verhindern wie die Energieübertragung
wirksam ist. Die Verriegelungsvorrichtungen setzen vorteilhafter
Weise Magnetkräfte
ein.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls
die Anschlussklemmen und Sockel eines solchen Systems.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung werden klarer aus der Lektüre der Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
und den anliegenden Zeichnungen hervorgehen, in welchen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anschlussklemme
illustriert, wobei die 8 das
Gleiche in der industriellen Version zeigt;
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2 einen
erfindungsgemäßen Sockel
in der Schnittansicht präsentiert.
Die 6 und 7 zeigen das Gleiche in der
industriellen Version.
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3 in
detaillierterer Form in der Schnittansicht die Bauteile eines erfindungsgemäßen Systems
illustriert;
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4 in
der Perspektivansicht eine andere Darstellung eines Sockels und
einer Anschlussklemme gemäß der Erfindung
zeigt; und
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5 das
Betriebsprinzip der Erfindung illustriert.
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Das System der Erfindung besteht
aus zwei vollständig
unterschiedlichen und nicht zusammengehörigen Elementen (4):
- – aus einem
Sockel (siehe ebenfalls 2),
der auf Bodenhöhe
befestigt ist und eine Quellensendespule umfasst;
- – aus
einer tragbaren Abnahmestelle (siehe ebenfalls 1), welche eine Empfängerspule mit der eingebauten
Elektronik und eingebaute elektrische Steckdosen aufweist, an welche
sich der Benutzer anschließen
kann.
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Der Sockel (2)
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Die Quellesendespule liegt unter
der Erde. Vollständig
statisch ist sie in einem dichten Behältnis eingeschlossen und stellt
sich auf der Höhe
des Bodens in Form einer Platte mit kreisförmiger Induktion dar, welche
eine Beschichtung aufweist, die an den öffentlichen Platz angepasst
und insbesondere rutschfest und unauffällig ist. Der Sockel liegt
auf dem Boden auf. Die Anordnung ragt einen halben Zentimeter bezüglich des
Bodens hervor, auf dem sie befestigt ist. Die Anordnung aus einem
einzigen Block ist selbst in einen Sickerschacht eingelassen.
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Durch ihre Anordnung auf Bodenhöhe bedingen
die Sockel keine zwanghafte Nutzung der Plattform für eine einzige
Aktivität
und so erweitert diese ihren Nutzwert für vielfache Zwecke, wie Märkte, lokale
Unterhaltung oder kommerzielle oder sportliche Veranstaltungen.
Da sie auf Augenhöhe
kaum wahrnehmbar sind, verunstalten sie nicht die Plätze und nehmen
Rücksicht
auf touristische Attraktionen.
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Alle Sockel können von all denjenigen benutzt
werden, die über
einen entsprechenden Induktionsanschluss verfügen. In dem Fall von Märkten verhält sich
der Induktionsanschluss wie ein Mehrfachstandardanschluss. Allgemeiner
ausgedrückt, kann
der Benutzer verschiedene Leistungen erhalten, indem er Empfängerspulen,
die für
mehrere Nutzungen bestimmt sind, auf dem Sockel anordnet, wie beispielsweise
ein Lichtpfahl, der durch einfache Anordnung auf einem Sockel beleuchtet
oder eine Sicherheitsmarkierung auf einer Straße oder ein Landelicht, das
durch Verwendung der Sockel als mögliche Rasterpunkte hergestellt
wird.
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Die Sockel bilden inaktive Unteranordnungen,
die einfach und wirtschaftlich angeordnet werden können, indem
ein passendes Werkzeug verwendet wird. Im Gegensatz zu der Lösung der
traditionellen, unter der Erde liegenden Anschlussklemme, finanziert
der Investor beim Einsatz der Induktionslösung nur die Infrastruktur
für die
Anordnung der Steckstellen, denn die Steckdosen selbst werden vollständig oder
teilweise von den einzelnen oder kollektiven Kunden bezahlt.
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Der unter der Erde liegende Sockel
wird in Form eines ausgehöhlten
Würfels
aus Beton geliefert, der mit einer am Boden sichtbaren Metallplatte (siehe 7) bedeckt ist, auf welcher
Strukturzeichnungen die Zentrierung der beweglichen Anschlussklemme
erleichtern und eine Luftzirkulation begünstigen, die dazu dient, die
Sendeplatte zu kühlen,
wenn diese von der beweglichen Anschlussklemme bedeckt ist. In diesem
Würfel
ist das Elektronikgehäuse gelagert.
Diese Anordnung ist dicht ausgebildet, sie ist in einem hierzu ausgehöhlten Schacht
angeordnet und mit dem äußeren elektrischen
Verteilernetz über ein
aus dem Würfel
austretendes elektrisches Verteilerkabel verbunden.
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Um die mit der Elektronik in diesem
dichten Behältnis
vereinbare Umgebungstemperatur sicherzustellen, ermöglicht eine
das Gehäuse
umgebende Vorrichtung, die von der inneren Elektronik ausgestrahlte
Wärme zu
verteilen und abzuleiten, in der Art wie die auf Leistungstransistoren
befestigten Radiatoren.
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Siehe 7.
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Besonderheit der Sendeplatte.
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Die auf dem Boden sichtbare, kreisförmige Sendeplatte
ist von einem Element aus Kunststoff (siehe 6) abgedeckt, das eine derartige Gestaltung
aufweist, dass der wirksame Schutz der Platte sichergestellt und
ihre anfängliche
Form bewahrt wird, ohne Verformungen infolge der angestauten Wärme der
Sonne, der Sendespule und der Empfängerspule der auf ihr angeordneten
Anschlussklemme hinnehmen zu müssen.
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Dieses Schutzteil weist die Form
eines umgedrehten Tellers auf, dessen Ränder zwischen der auf dem Boden
sichtbaren Metallplatte und dem Betondeckel, auf dem diese Platte
befestigt ist, eingeklemmt sind.
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Dieses System stellt aus sich selbst
die Dichtheit der Sendeplatte zwischen der öffentlichen Strasse und dem
unter der Erde liegenden Sockel sicher und lässt im Bedarfsfall einen einfachen
Reparaturaustauscheingriff zu.
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Die Installationszeit der Steckstellen
wird aufgrund der Einfachheit der Anordnung und eines dafür eingerichteten
Werkzeugs verringert.
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Eine Platte auf dem Boden hält besser
der Seeluft der Häfen
stand als die traditionellen Steckstellen, die teuer in der Instandhaltung
in dieser Umgebung sind.
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Da die Steckstelle absolut statisch
ist, bedarf sie keiner besonderen Wartung. Kompakt und dicht wie
sie ausgebildet ist, ist sie geeignet, um den Nutzungsbedingungen
der öffentlichen
Plätze
standzuhalten – wie
Reinigungen – Fahrzeugräder – etc. und sie
hält die
Sicherheitsanforderungen bezüglich
der verschiedenen Bevölkerungsgruppen,
menschliche und tierische, ein. Ihr Betriebsprinzip selbst führt dazu,
dass sie nur in Anwesenheit eines Empfängerspulenanschlusses aktiviert
werden kann, was ihr eine Betriebssicherheit verleiht.
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Die Sockel sind auf dem Boden markiert
und das Netz an Steckstellen kann selbstverständlich an eine Stromverteileranschlussklemme
zur Selbstbedienung angeschlossen werden, wie diejenigen, die den
elektrischen Fahrzeugen zur Verfügung
stehen. In diesem letzteren Fall – wo die betreffenden Zahlautomatenanschlussklemmen
bereits in vielen Anlagen auf den Straßen und auf Parkplätzen zu
erleben sind – wird
die Instandhaltung des Zahlautomatenanschlusssystems und des zugehörigen Netzes
aufgrund des vollständigen
Fehlens zugehöriger
mechanischer Teile erheblich verringert.
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Die Anschlussklemme oder
tragbare Abnahmestelle mit Induktion (1)
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Die tragbare Abnahmestelle umfasst
eine Empfängerspule
mit einer eingebauten elektrischen Steckdose im Falle von Anwendungen
für Marktplätze und
die elektrische Energieversorgung im Allgemeinen. Vollständig statisch
ist sie in einem dichten Behältnis
eingeschlossen und weist die Form eines zylindrischen Deckels auf,
der als Abdeckung über der
Steckstelle angeordnet wird. Sie verfügt über zwei Griffe, die ihren
Transport erleichtern, und über mehrere
abgedeckte Steckdosen, welche Strom liefern.
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Während
sie als Abdeckung über
einer aktiven Steckstelle angeordnet ist, haftet sie am Boden an
und kann während
der Dauer der Energielieferung nicht verschoben werden. Sie „löst" sich automatisch ab,
wenn die Steckstelle keinen Strom mehr empfängt oder im Falle eines Notabschaltens.
Sie umschließt
die Standardschutzvorrichtungen und verfügt über einen mit dem Fuß zu betätigenden
Notschalter. Sie ist aus Materialien hergestellt, welche durch Kanalisierung
des Flusses, die Streuung der Magnetstrahlen während der Betriebszeit begrenzen. Sie
ist zudem mit einem System zur Übertragung
von Informationen an das Netz versehen.
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Die bewegliche Anschlussklemme ist
derart proportioniert und gestaltet, dass der Transportgriff deutlich
sichtbar ist, dass die Fallhöhe
der Anschlussklemme begrenzt wird, wenn sie transportiert wird,
dass eine einfache Montage begünstigt
und ihre Demontage ohne Zerstörung
unmöglich
gemacht wird. Sie weist eine den Benutzern vertraute Form und eine
vereinfachte Ergonomie ohne Bezugnahme auf die Elektronik auf.
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Hier angefügt findet sich die Zeichnung
der Anschlussklemme in 8.
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Die bewegliche Anschlussklemme ist
in ihrer Montagephase gebildet von:
- – der Empfängerplatte,
auf welcher die elektronischen Karten und Komponenten auf einem
Abstrahlblech mit einem viereckigen Profil mit 4 cm Seitenabmessung
und 10 cm Höhe
befestigt sind, mit einem Anschlusskabelbündel an den Steckdosen – die Anordnung
nennt man das elektronische Modul der Anschlussklemme
- – der
umhüllenden
Schale, auf welcher die Steckdosen und die Steuerknöpfe und – anzeigen
befestigt sind.
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Das elektronische Modul der Anschlussklemme
wird mit einem einzigen Handgriff in der Schale installiert, nachdem
deren Ausrüstungsteile durch
Einrasten der Empfängerplatte
in der Gummikappe an der Basis der Schale angeschlossen worden sind.
Dieser Vorgang ist nur mit einem geeigneten Werkzeug wieder rückgängig zu
machen.
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Ein spezielles Werkzeug ist ausgeführt, um die
feste Montage des Moduls in der Anschlussklemme zu ermöglichen,
wobei diese Kopf nach unten zusammengebaut ist.
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Diese als bewegliche Anschlussklemme
bezeichnete Anschlussklemme lagert selbst einen induktiven Sender-Empfänger, der
das Lesen und das Schreiben digitaler Informationen ermöglicht,
die von so genannten kontaktlosen Karten stammen, um dem Benutzer
zu ermöglichen,
seine Anschlussklemme in Betrieb zu nehmen und dank eines elektronischen
Geldguthabens selbst seine Elektrizität zu bezahlen.
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Dieses Zahlautomatensystem kann in
jeder beweglichen Anschlussklemme installiert werden und es ist
komplementär
zu den hiernach unter der Rubrik „Beschreibung der Betriebsarten" definierten Betriebsarten.
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Die tragbare Abnahmestelle mit Induktion wird
beim Benutzer oder bei dem Verwalter für das Steckdosenlager gelagert.
Sie ist somit außerhalb der
Nutzungszeiten unsichtbar.
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Die möglichen Nutzungen dieser Verbindung durch
Induktion sind zahlreich. So können
beispielsweise drei Arten von Anwendungen im Freien benannt werden.
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Haushalts- oder Heiz- oder Beleuchtungs- oder
Küchengeräte können mit
einer eingebauten Übertragungsdose
ausgestattet sein oder an eine Steckdose mit Induktion angeschlossen
werden. In dem Fall entspricht der mögliche Zugang zu jedem Zeitpunkt
zu dem EDF-Netz mit Selbstbedienung unter Verwendung der zur Nutzung
aller angeordneten, öffentlichen
Steckstellen dem größten Wunsch
der Camper und Caravanurlauber (die mit Steckdosen ausgerüstet sind):
die Bewegungsfreiheit.
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Der Besitz von Steckdosen mit Induktion
der Hilfs- und Sicherneitsdienste ermöglicht ihnen den Zugang zur
Energie überall
dort, wo sich Steckstellen befinden.
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Schließlich eliminiert diese elektrische
Lösung
die kleinen Motorgeneratoren, die knattern und die Luft verschmutzen.
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Der Anschaffungspreis für diese
Steckdose hängt
nicht mit den Investitionskosten in die Infrastruktur des Netzes
zusammen. Diese Situation bringt für die Gebietskörperschaften
vielfache wirtschaftliche Antworten, die einen geringen Kostenaufwand
erfordern: mehrere Lösungen
lassen sich darstellen:
- – entweder sie investieren
ausschließlich
in die Infrastruktur mit einer Konzession für den Privatmann zum Verkauf
oder zur Vermietung der Steckstellen
- – oder
sie investieren in die Infrastruktur und erheben eine Gebühr für einen
Teil der Anschaffung der Steckstelle durch die Allgemeinheit, wobei
der Besitzer den anderen Teil bezahlt
- – oder
sie delegieren die Verwaltung des Systems vollständig an einen privaten Konzessionär
- – etc.
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Außerdem können durch die Wahl der Lösung mit
Selbstbedienung die Benutzungs- und Lizenzgebühren mit der Bereitstellung
der Energielieferung verbunden werden, indem alle diese Dienstleistungen
auf der Karte bis zum Erschöpfen
abgerechnet werden.
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Da sie völlig statisch ist, erfordert
die Steckstelle keine besondere Instandhaltung. Mit kompakter und
dichter Ausbildung ist sie in der Tat dazu geschaffen, den Nutzungsbedingungen
der zahlreichen Benutzer ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen
bei der Anordnung standzuhalten.
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Die Steckstelle hält die Sicherheitsbedingungen
bezüglich
verschiedener Bevölkerungsschichten ein,
indem sie insbesondere ein schnelles Abschalten im Falle einer Störung zulässt.
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Übertragungen
digitaler Informationen zwischen der Steckdose, der Steckstelle
und dem Netz können
eine persönliche
Erkennung des Benutzers ermöglichen.
Elektronische Zugangsschlüssel,
und zwar „Generalschlüssel"-Anschlussklemmen
für die Sicherheitsdienste
können
somit einprogrammiert werden.
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Die Instandhaltung ist bei diesem
System nicht gänzlich überflüssig, aber
erheblich begrenzt und beachtet die Dringlichkeit. Nicht die Steckstellen werden
abgerechnet, sondern einzig die Verbindung mit dem Netz. Eine Steckstelle
außer
Betrieb erfordert keinen Eingriff vor Ort, sondern lediglich einen Austausch.
Eine Lösung
besteht darin, ein oder zwei auf dem Markt verfügbare Steckstellen zu Instandhaltungszwecken
vorzuhalten.
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Der Austauschdienst für die Anschlussklemmen
kann an einen Konzessionär
oder an eine dafür spezialisierte
Instandhaltungsgesellschaft delegiert werden.
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Das allgemeine Prinzip der Erfindung,
das aus sich heraus bekannt ist, beruht auf der Nutzung der Induktion,
wie in 5 illustriert.
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Nunmehr wird das in 3 illustrierte System genauer beschrieben.
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Die Erfindung betrifft also das zur
Verfügung Stellen
von elektrischer Energie an öffentlichen
oder privaten Plätzen,
die beispielsweise äußeren atmosphärischen
Bedingungen ausgesetzt sind (Orte, an denen eine Fülle von
fester urbaner Einrichtung auf der Oberfläche nicht gewünscht ist
(beispielsweise öffentliche
Plätze),
wo aber ein vorübergehender
Energiebedarf mit geringer Leistung, beispielsweise weniger als
10 kW, besteht (Marktage, Jahrmärkte,
Beleuchtung für
Volksfeste, ...).
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Dieses neue kontaktlose Anschlusssystem ist
dafür bestimmt,
die bestehenden elektrischen Anschlüsse durch Steckerverbindungen
zu ersetzen.
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Dieses System besteht aus:
- – einem
unter der Erde liegenden (oder eventuell eingemauerten) Teil
- – einem
beweglichen Teil, das auf dem unter der Erde liegenden Teil angeordnet
wird.
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Der unter der Erde liegende Teil
ist die Energiequelle. Er ist in einem Schacht aus Beton angeordnet,
in dem das elektrische Niedrigspannungsnetz ankommt. Wenn er einmal
an das Netz angeschlossen worden ist, wird er am Boden mit Bolzen
verschraubt. Eine darunter angeordnete Dichtungsschnur verhindert
jedes Eindringen von Wasser. Die Anordnung ist für ein schnelles Anschließen und
einen schnellen Quellenaustausch ausgebildet.
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Die auf Bodenhöhe sichtbare Oberfläche besteht
aus nicht magnetischem Material, ist rutschfest und mit einer geeigneten
Signalmarkierung versehen. Ihre mechanische Festigkeit lässt die
Durchfahrt eines Automobils zu.
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Die Quelle besteht aus einer Steuerelektronik,
die mit einer induktiven Spule verbunden ist, welche in einem Kern
aus magnetischem Material der Art Ferrit oder Seltene Erden (Kobalt
...) angeordnet ist, welcher das Magnetfeld erzeugt. Der Vorteil
dieser Art Materialien besteht darin, starke Kupplungen mit verringerten
Verlusten zuzulassen, wobei sie ein Magnetfeld mit Richtcharakteristik
aufweisen.
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Die Steuerelektronik hat mehrere
Aufgaben:
- – den
Strom mit 220 ~V 50 Hz in einen Hochfrequenzstrom (HF) umzuwandeln,
der die Spule versorgt
- – einen
beweglichen Teil wiederzuerkennen und zu identifizieren (Validierung
eines Codes)
- – die
Energieübertragung
zu validieren
- – die übertragene
Leistung zu begrenzen (im Falle eines Kurzschlusses, einer Böswilligkeit
...)
- – Informationen
durch Trägerstrom über eine
Leitung oder einen Bus an eine Zentralisierungsvorrichtung zu übertragen,
welche die Funktionen der Verwaltung, Diagnostik, Abrechnung ...
sicherstellt.
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Der bewegliche Teil umfasst:
- – eine
Empfängerspule
mit ihrem Magnetkern
- – eine
Steuerelektronik zur Umwandlung des empfangenen Hochfrequenzsignals
in einen verwertbaren Strom/eine verwertbare Spannung
- – eine
Warnanzeige, welche die Energieübertragung
anzeigt
- – Steckdosen
für den
klassischen elektrischen Anschluss der Art 16A
- – Eine
Vorrichtung zur Zentrierung und mechanischen oder magnetischen Verriegelung
mit der Quellenspule.
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Er kann ebenfall mit einem Kartenleser
(oder einem ähnlichen
tragbaren Gegenstand) versehen sein, der ermöglicht, die Energieversorgung
einer Zahlung zuzuordnen.
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Sein Gewicht ermöglicht seinen Transport durch
eine Person (weniger als 10 kg).
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Dieser bewegliche Teil kann zweckbestimmt ausgebildet
sein, indem er beispielsweise mit einem Laternenpfahl, einem Sicherheitslichtkegel,
elektrischen Nothilfsgeräten,
... ausgestattet ist.