EP4605263A1

EP4605263A1 - Bordstein-, randstein- oder pflasterstein-ladevorrichtung zum laden eines energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Info

Publication number: EP4605263A1
Application number: EP22843839.6A
Authority: EP
Inventors: Felix STRACKE; Axel Hemsing; Jens Hoffmann; Andreas Bretz; Frank Bürger
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2025-08-27
Also published as: CN120076945A; WO2024083349A1

Abstract

Es wird eine Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Grundkörper (34), welcher aus einem Metall, Beton, Naturstein, Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt ist, einen inneren Aufnahmeraum (44) aufweist, der durch den Grundkörper (34) an mehreren Seiten begrenzt ist, einem Deckel (46), durch den der Aufnahmeraum (44) verschlossen ist, einer Ladeeinheit (52), die im Aufnahmeraum (44) angeordnet ist, und einer Ladebuchse (24), die elektrisch mit der Ladeeinheit (52) und mechanisch zumindest indirekt mit dem Deckel (46) verbunden ist, vorgeschlagen, bei der erfindungsgemäß der Deckel (46) über ein Heizelement (80) beheizbar ist.

Description

B E S C H R E I B U N G

Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Grundkörper, welcher aus einem Metall, Beton, Naturstein, Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt ist, einen inneren Aufnahmeraum aufweist, der durch den Grundkörper an mehreren Seiten begrenzt ist, einem Deckel, durch den der Aufnahmeraum verschlossen ist, Komponenten einer Ladeeinheit, die im Aufnahmeraum angeordnet sind, und einer Ladebuchse, die mechanisch zumindest indirekt mit dem Deckel verbunden ist.

Derartige Bordstein-, oder Randstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein, oder Randstein integrierte Aufladestationen, an welche Fahrzeuge über eine elektrische Verbindung angeschlossen werden können, um deren Energiespeicher beziehungsweise deren Batterien aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein.

Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen.

Bekannte Konzepte sehen hierfür die Nutzung von Straßenlaternen, zusätzlich zu installierende Ladesäulen oder Wallboxen an Hauswänden vor. Bei allen diesen Konzepten entsteht zusätzlicher Platzbedarf und eine Störung der Fußgänger durch die zu verwendenden Aufladekabel.

Aus diesem Grund sind Ladesysteme bekannt geworden, bei denen die Aufladevorrichtungen in den Bordstein beziehungsweise den Randstein integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Es besteht eine hohe Flexibilität und Nachrüstbarkeit durch mögliche Modularisierung. Auch kann Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Unfälle mit Fahrzeugen vorgebeugt werden.

Eine spezielle Ausbildung eines solchen Bordsteins mit Elektronik zum Laden eines Fahrzeugs ist aus der WO 2021/156621 Al bekannt. Dieser Bordstein ist modular aufgebaut und weist ein Basiselement auf, in welches ein Aufnahmebehälter einsetzbar ist, der ausgetauscht werden kann. In diesem Behälter sind die Bauteile zum elektrischen Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs angeordnet. Der Aufnahmebehälter ist nach oben offen und wird durch einen Deckel verschlossen, der das Basiselement zur Straße hin durch eine schräg ausgebildete Wand begrenzt. Das Basiselement wie auch der Behälter und der Deckel werden aus Kunststoff hergestellt. Zusätzlich sind hieraus Ausführungen bekannt, bei denen Bauteile aus dem Deckel ausfahrbar sind.

Problematisch an einem derartig ausgeführten Bordstein ist, dass bei

Niederschlägen und Temperaturen unter 0°C die Beweglichkeit der Teile eingeschränkt ist. Auch bei Ausführungen mit fest installierter Ladebuchse können die Abdeckungen einfrieren. Des Weiteren weist dieser Bordstein keine Vorkehrungen auf, über die die abgegebene Energiemenge oder der Status ablesbar sind. Bei stärkerem Schneefall sind solche Bordsteine gegebenenfalls sogar gar nicht mehr auffindbar und bergen eine Rutschgefahr. Auch können Probleme bei der Authentifizierung entstehen.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, mit der auch ein Winterbetrieb zuverlässig durchzuführen ist. Es soll dabei sowohl die Beweglichkeit der relativ zueinander bewegbaren Teile sichergestellt werden als auch eine freie Sichtbarkeit von Anzeigen gewährleistet werden. Auch soll die Funktionsfähigkeit und Zugänglichkeit der Ladebuchsen sichergestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstei n- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstei n- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist einen Grundkörper auf, welcher aus einem Beton, Naturstein, Kunststoff oder Verbundwerkstoff beispielsweise durch Gießen hergestellt wird. Unter Beton ist selbstverständlich auch ein ultrahochfester Beton (UHPC), faserverstärkter Beton oder ein Polymerbeton zu verstehen, bei dem statt des Bindemittels Zement ein Kunststoff als Bindemittel genutzt wird. Im Inneren des Grundkörpers ist ein Aufnahmeraum ausgebildet, der durch den Grundkörper an mehreren Seiten begrenzt ist. Der Grundkörper weist insbesondere einen Boden und drei oder vier Seitenwände auf. Der Verschluss des Aufnahmeraums erfolgt durch einen Deckel, der beispielsweise auf die nach oben weisenden Enden der vier Seitenwände aufgelegt wird. Der Deckel kann aber selbstverständlich auch eine oder mehrere Seitenwände des Aufnahmeraums bilden. In dem Aufnahmeraum sind Komponenten einer Ladeeinheit angeordnet, die beispielsweise am Deckel befestigt ist, aber auch am Grundkörper befestigt werden kann. Diese Komponenten einer Ladeeinheit können sowohl eine komplett autarke Ladeeinheit bilden, welche lediglich einen Stromanschluss benötigt und alle elektronischen Bauteile in sich birgt als auch einzeln vorhanden sein und in irgendeiner beliebigen Weise zur Regelung oder zum Schutz der Ladebuchse und des Ladevorgangs dienen. Entsprechend können auch einzelne elektronische Komponenten der Ladeeinheit, wie ein Energiezähler, Ladecontroller, ein Leistungsschütz oder eine Sende- und Empfangseinheit zur Authentifizierung ähnliches im Aufnahmeraum angeordnet sein. Unter Komponenten der Ladeeinheit werden somit einzelne Bauteile oder mehrere Bauteile verstanden, die dazu dienen können, den Energiespeicher des elektrischen Fahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs zu laden. Des Weiteren weist die Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung eine Ladebuchse auf, die mechanisch zumindest indirekt mit dem Deckel verbunden ist. Diese mechanische Verbindung kann über Hebe- oder Schwenkmechanismen oder über zusätzliche am Deckel befestigte Teile erfolgen. Selbstverständlich ist diese Ladebuchse mit der Ladeeinheit oder Komponenten der Ladeeinheit elektrisch verbunden.

Erfindungsgemäß ist der Deckel über ein Heizelement beheizbar. Hier sind verschieden ausgeführte Heizelemente als auch die Verwendung mehrerer Heizelemente denkbar, wobei aufgrund der vorhandenen Verbindung der Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung zu einer Spannungsquelle insbesondere elektrisch betriebene Heizelemente verwendet werden können. Durch eine solche Beheizung des Deckels können zueinander bewegliche Teile, die am Deckel sind, wie beispielsweise Hub- oder Schwenkmechanismen vor einem Klemmen durch Eisbildung bewahrt werden beziehungsweise vorhandene Eisschichten aufgeschmolzen werden. Dies kann proaktiv oder im Bedarfsfall erfolgen. Des Weiteren können Anzeigeeinheit eis- und schneefrei gehalten werden und so die freie Sicht sichergestellt werden. Durch die Erwärmung des Deckels kann die gesamte Oberseite eis- und schneefrei gehalten werden, so dass der Bordstein auch immer zugänglich bleibt. Auch bleibt die Nutzbarkeit der Ladebuchse erhalten und ein gegebenenfalls vorhandener Buchsendeckel klappbar. Auch kann auf diese Weise der Zugang zu einer Sende- und Empfangseinheit zur Authentifizierung gewährleistet werden. Eine solche Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung ist entsprechend auch bei winterlichen Wetterbedingungen vollständig nutzbar. Dabei reicht es jedoch den Deckel zu erwärmen, da hier die wesentlichen Bauteile zur Nutzung des Bordsteins als Ladestation angeordnet sind, wodurch auf großflächigeres Heizen verzichtet werden kann.

Der Deckel ist vorzugsweise aus Metall, wodurch eine gute Wärmeleitfähigkeit sichergestellt wird, so dass keine vollflächige Erwärmung über das oder die Heizelemente gewährleistet werden muss, sondern bereits kleine Heizflächen durch die Wärmeleitung ausreichen können.

Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Widerstandsdraht als Heizelement dient. Ein solcher Widerstandsdraht wird auch Heizdraht genannt und aus einer Heizleiterlegierung aus zwei oder mehr Metallen hergestellt, die einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand haben und eine geringe Neigung zur Oxidation besitzen und deren Aufgabe es entsprechend ist, elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Ein solcher Widerstandsdraht benötigt beinahe keinen Bauraum und kann einfach zu besonderen Stellen verlegt werden, um gezielt Wärme einzubringen. Zusätzlich kann er kostengünstig mit geringen Spannungen von beispielswiese 12V betrieben werden und weist eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist der Widerstandsdraht in einer Dichtung integriert, welche zwischen dem Deckel und mit dem Deckel verbundenen Bauteilen angeordnet ist. Auf diese Weise ist keine zusätzliche Isolierung des Drahtes notwendig und das Heizelement wird in einem Montageschritt mit den ohnehin notwendigen Dichtungen eingebracht, so dass zusätzliche Montageschritte entfallen. Des Weiteren erfolgt die Erwärmung des Deckels bei Integration in die Dichtung zwischen dem Grundkörper und dem Deckel auf diese Weise von allen Seiten, so dass eine schnelle und vollständige Erwärmung des Deckels sichergestellt wird.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind am Deckel eine Elektronikbox und/oder eine Ladebuchse befestigt, wobei zwischen den Flanschflächen der Elektronikbox und/ oder der Ladebuchse zum Deckel die Dichtung mit dem Widerstandsdraht angeordnet ist. Entsprechend wird sowohl eine gute Sichtbarkeit einer in der Elektronikbox angeordneten Anzeigeeinheit eines Energiezählers sichergestellt als auch eine freie Zugänglichkeit und Funktionalität der Ladebuchse sowie eine freie Beweglichkeit eines gegebenenfalls vorhandenen Buchsendeckels sichergestellt, da der Deckel in unmittelbarer Nähe zu diesen kritischen Bauteilen durch den Widerstandsdraht erwärmt wird.

Vorzugsweise ist im Deckel oder an den durch den Deckel abgedeckten freien Enden der Seitenwände des Aufnahmeraums des Grundkörpers oder an einer zum Deckel weisenden Flanschfläche der Elektronikbox eine Nut ausgebildet, in der der Widerstandsdraht angeordnet ist. Der Widerstandsdraht kann entweder als isolierter Widerstandsdraht einfach in die Nut eingelegt werden oder gemeinsam mit der Dichtung eingelegt werden. In beiden Fällen wird der Deckel über einen größeren Abschnitt erwärmt, so dass in kurzer Zeit insbesondere die kritischen zu erwärmenden Stellen des Deckels auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden können, um eine Eisschicht oder Schneeschicht aufzulösen. In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist die Nut umlaufend um eine offene Seite des Aufnahmeraums des Grundkörpers, die durch den Deckel verschlossen ist, ausgebildet. Durch diese umlaufende Ausbildung der Nut und des Widerstandsdrahtes kann in kurzer Zeit der gesamte Deckel auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden, um diesen von Eis und Schnee zu befreien.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Nut zusätzlich zum Widerstandsdraht eine Dichtung angeordnet ist, über die ein Spalt zwischen dem Grundkörper und dem Deckel abgedichtet ist. So kann in einem Montageschritt sowohl die Abdichtung des Deckels als auch das Heizelement eingebracht werden.

Vorzugsweise ist der Widerstandsdraht isoliert, so dass ein elektrisch leitender Kontakt zum umliegenden Gehäuse vermieden wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Widerstandsdraht mittels eines Wärmeleitklebers befestigt ist. Dies kann in der Nut oder flächig am Deckel erfolgen. So wird die Wärmeleitung zum Deckel verbessert und die Aufwärmzeiten verkürzt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich das Heizelement um eine Aufnahmeöffnung der Ladebuchse. So wird die Funktionalität der Ladebuchse bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt sichergestellt, da Eisschichten aufgelöst werden. So kann einerseits ein gegebenenfalls vorhandener Buchsendeckel einfach aufgeklappt werden und andererseits wird eine Vereisung der Ladebuchse selbst vermieden, so dass Probleme bei Einführen des Steckers in die Ladebuchse vermieden werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn sich das Heizelement um eine Aufnahmeöffnung, in der eine Sende- und Empfangseinheit, insbesondere in Form einer RFID-Antenne, aufgenommen ist, erstreckt. So kann die Kommunikation zwischen dem Nutzer und der Ladesteuerung beziehungsweise dem Server des Anbieters auch bei Eis und Schnee sichergestellt werden.

Des Weiteren ist die Ladebuchse vorzugsweise über ein Schwenkteil aus einer Öffnung am Deckel bewegbar, wobei sich das Heizelement um die Öffnung erstreckt, aus der das Schwenkteil aus dem Deckel ausgeschwenkt wird. Eine solche Schwenkbuchse hat den Vorteil, dass der Nutzer diese besser erreichen kann und die Ladebuchse außerhalb des Ladevorgangs geschützt im Aufnahmeraum angeordnet ist. Durch das Heizelement wird eine gegebenenfalls vorhandene Eisschicht im Spalt zwischen dem Deckel und dem Schwenkteil aufgelöst oder kann sich gar nicht erst bilden, so dass die Funktionalität bei allen Witterungsbedingungen gegeben ist.

Um auch zu jedem Zeitpunkt die gesetzlichen Bestimmungen einer möglichen Ablesbarkeit des Energiezählers zu gewährleisten, weist die Ladeeinheit einen Energiezähler auf, der eine Anzeigeeinheit aufweist, die durch eine Öffnung oder ein Sichtfenster im Deckel ablesbar ist, wobei die Öffnung oder das Sichtfenster zumindest teilweise vom Heizelement umgeben ist. Das Sichtfenster der Anzeigeeinheit bleibt so immer sichtbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Deckel ein Temperatursensor angeordnet, über den eine Temperatur des Deckels messbar ist. Über diesen Temperatursensor kann außerhalb der Erwärmungszeiten auf die Außentemperaturen geschlossen werden und somit bestimmt werden, ob eine Eisbildung zu befürchten ist. Gleichzeitig kann während der Erwärmung die Temperatur des Deckels gemessen werden und entsprechend das oder die Heizelemente geregelt werden.

Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich an der Bordstein-, Randsteinoder Pflasterstein-Ladevorrichtung ein Temperatursensor angeordnet werden, über den eine Außentemperatur messbar ist, so dass eine Regelung auch lediglich in Abhängigkeit der Außentemperatur erfolgen kann.

Um somit den Stromverbrauch zu reduzieren, wird das Heizelement in Abhängigkeit der Messwerte des Temperatursensors geregelt.

Der Temperatursensor und das Heizelement sind hierzu mit einem Laderegler der Ladeeinheit oder einer separaten Steuereinheit elektrisch verbunden. Durch die Nutzung des Ladereglers der Ladeeinheit zur Regelung des Widerstandsdrahtes über die Messwerte des Temperatursensors kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden. Des Weiteren können die Messwerte des Temperatursensors auch bei der Laderegelung genutzt werden, wenn dies gewünscht ist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Heizelement in Abhängigkeit von Wetterdaten regelbar ist, welche über eine Sende- und Empfangseinheit in Form einer Funkschnittstelle der Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein- Ladevorrichtung an eine Steuereinheit oder den Laderegler des Heizelementes übertragbar sind. In diesem Fall kann gegebenenfalls auf einen Temperatursensor verzichtet werden oder die Daten zusätzlich verwendet werden. Dies ermöglicht auch eine präventive Aufheizung des Deckels, um jegliche Eis- oder Schneebildung am Bordstein, Randstein oder Pflasterstein zu vermeiden.

In einer alternativen Ausbildung zum Widerstandsdraht kann am Deckel als Heizelement eine Heizmatte oder Heizpatrone befestigt sein. Diese Heizmatten bestehen üblicherweise aus einem Kunststoff, in dem Drähte eingebettet sind. So kann eine gleichmäßige und großflächige Erwärmung des Deckels realisiert werden. Die Heizpatrone ist ein elektrisch erwärmter Stab, mit dem auch der gesamte Aufnahmeraum aufgeheizt werden kann. Alternativ ist im Aufnahmeraum ein Heizstrahler, insbesondere ein Infrarotstrahler angeordnet, der einen Wärmestrom zum Deckel erzeugt beziehungsweise den Deckel anstrahlt. Auch auf diese Weise kann großflächig eine Erwärmung des Deckels erzielt werden.

Des Weiteren ist es alternativ möglich, im Aufnahmeraum Leitelemente anzuordnen, welche die Abwärme eines Schwenkantriebs, eines Verriegelungsaktors der Ladebuchse oder der Ladeeinheit zum Deckel leiten. Der Schwenkantrieb oder der Verriegelungsaktor kann hierzu beispielswiese bestromt werden, ohne eine Bewegung zu erzeugen, so dass lediglich Verlustwärme entsteht. Durch Leitung dieser Wärme zum Deckel über die Leitelemente ist ebenfalls eine gezielte Erwärmung des Deckels möglich. Auch die Verlustwärme der Wärme erzeugenden Teile der Ladeeinheit kann entsprechend über Leitelemente zum Deckel geleitet werden und dieser entsprechend erwärmt werden.

Wiederum alternativ können am Deckel Induktionselemente angeordnet werden, über die Induktionswärme im leitfähigen Deckel erzeugt wird, wodurch ebenfalls ausreichend Wärme zum Auflösen von Eis- oder Schneeschichten zur Verfügung gestellt werden kann.

Wiederum alternativ ist im Aufnahmeraum eine Wärmepumpe, insbesondere eine Luft-Wärmepumpe zur Aufheizung angeordnet.

Es wird somit eine Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs geschaffen, mit der unabhängig von den Witterungsverhältnissen und Temperaturen unter 0°C die vollständige Funktionalität der Ladevorrichtung sichergestellt wird. Diese Erwärmung kann gezielt in kritischen Bereichen eingebracht werden, wobei der Aufwand zur Montage sowie der Kostenaufwand sehr gering sind. Die Beheizung des Deckels kann dabei entweder nur bei Bedarf erfolgen, also wenn beispielswiese der Schwenkteil einer Ladebuchse bereits zugefroren ist und entsprechend das Eis aufgelöst werden muss oder es können Temperaturfenster festgelegt werden, in denen präventiv geheizt wird, um ein Zufrieren im Vorhinein zu vermeiden. Auch kann eine Anbindung an die Ladeeinheit erfolgen, um beispielsweise dem Server des Dienstleisters die aktuelle Temperatur des Deckels oder den Betriebszustand der Heizung mitzuteilen oder umgekehrt Wetterdaten vom Server an die Ladeeinheit übermitteln zu können, und so in Abhängigkeit dieser Werte die Heizelemente regeln zu können.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bordstein-, oder Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird nachfolgend am Beispiel einer Bordstein-Ladevorrichtung beschrieben.

Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Straße mit einer begrenzenden Bordstein-Ladevorrichtung in Draufsicht.

Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung mit gestrichelt dargestellten Heizelementen in Form eines Widerstandsdrahtes und fester Ladebuchse.

Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein- Ladevorrichtung mit Widerstandsdraht in geschnittener Darstellung.

Die Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung mit gestrichelt dargestellten Heizelementen in Form eines Widerstandsdrahtes und schwenkbarer Ladebuchse.

Die Figur 5 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein- Ladevorrichtung mit Heizmatte in geschnittener Darstellung. In Figur 1 ist ein Gehweg 10 dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordsteinrand 14 begrenzt ist, der durch mehrere Steinelemente 16 und erfindungsgemäße Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung 18 gebildet wird und eine Begrenzung zur Straße 19 ausbildet. An der vom Bordstein 14 abgewandten Seite des Gehweges 10 befindet sich eine Energiequelle 20 in Form eines mit dem Stromnetz verbundenen Stromanschlusses. Die Energiequelle 20 ist über unterirdische Energieversorgungskabel 22 mit den Bordstein-, oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 verbunden. An den Bordstein-, oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 sind Ladebuchsen 24 angeordnet, in die ein Stecker 26 gesteckt ist, welches über ein Kabel 28 mit einem Energiespeicher 30, insbesondere einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 32 verbunden ist, so dass dieser Energiespeicher 30 über die Energiequelle 20 aufgeladen werden kann.

Eine erfindungsgemäße Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstei n- Ladevorrichtung 18 ist in der Figur 2 dargestellt. Im Folgenden ist mit den Begriffen „oben", „unten", „unterhalb", „oberhalb" oder ähnlichen jeweils der Zustand der Bordstein-, oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 gemeint, der dem am Straßenrand eingebauten Zustand entspricht. Eine „Oberseite" entspricht somit der im eingebauten Zustand von der Erdoberfläche abgewandten Seite.

Die Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung 18 gemäß Figur 2 besteht aus einem Grundkörper 34, welcher aus einem Stahl, Beton oder einem Kunststoff oder Verbundwerkstoffen hergestellt ist und Faserverstärkungen enthalten kann. Dieser Grundkörper 34 weist einen Boden 36 auf, von dem aus sich nach oben insgesamt zwei Querwände 38, eine Frontwand 40 und eine Rückwand 42 erstrecken, welche als Seitenwände 38, 40, 42 eines Aufnahmeraums 44 dienen, der im Innern des Grundkörpers 34 ausgebildet ist. Dieser Aufnahmeraum 44 wird durch einen Deckel 46 verschlossen, dessen Außenumfang auf den freien nach oben weisenden Enden 47 der Seitenwände 38, 40, 42 aufliegt.

Im Inneren des Aufnahmeraums 44 ist eine Elektronikbox 48 angeordnet, die über eine Flanschfläche 50 am Deckel 46 befestigt ist und in der Komponenten einer Ladeeinheit 52 angeordnet sind. Diese Ladeeinheit 52 weist neben einem Laderegler 54 als Komponente, einen kombinierten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 55 auf, der mit einem Energiezähler 56 mit einer Anzeigeeinheit 58 verbunden ist, der unter Zwischenschaltung eines Leistungsschützes 59 mit der Ladebuchse 24 verbunden ist. Des Weiteren ist in der Elektronikbox 48 ein Netzteil 60 angeordnet, über welches die anliegende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung, insbesondere eine 12V-Spannung, umgewandelt wird. Über das Netzteil 60 erfolgt die Stromversorgung des Ladereglers 54, über den ein Leistungsschütz geschaltet wird, das ebenfalls in der Elektronikbox 48 angeordnet ist. Vor dem Schalten des Leistungsschützes 59 über den Laderegler 54 ist ein Schalten eines Verriegelungsaktuators 61 der Ladebuchse 24 und zuvor eine Authentifizierung des Nutzers über eine Sende- und Empfangseinheit 62, beispielsweise in Form einer RFID-Antenne notwendig, welche unter einer Kunststoffabdeckung 64 angeordnet ist, welche eine erste Öffnung 66 im Deckel 46 verschließt. Entsprechend bilden im vorliegenden Fall der Laderegler 54, der kombinierte Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 55 der Energiezähler 56, das Leistungsschütz 59, das Netzteil 60 sowie die Sende- und Empfangseinheit 62 Komponenten der Ladeeinheit 52.

Die Anzeigeeinheit 58 des Energiezählers 56 befindet sich unter einem Sichtfenster 68, welches in einer zweiten Öffnung 70 am Deckel 46 angeordnet ist. Eine dritte Öffnung 72 befindet sich am Deckel 46 zur Aufnahme der Ladebuchse 24, die durch einen Buchsendeckel 73 abgedeckt ist, welche mit einer Flanschfläche 74 unter Zwischenlage einer Dichtung 75 gegen den Deckel 46 anliegt. In einer alternativen Ausführung ist in dieser dritten Öffnung 72 ein Schwenkteil 76 einer schwenkbaren Ladebuchse 24 angeordnet, welches außerhalb der Ladezeiten die dritte Öffnung 72 verschließt und vor dem Start des Ladevorgangs mit der Ladebuchse 24 aus der Öffnung 72 ausgeschwenkt wird. Das Schwenkteil 76 kann etwas größer als die Öffnung 72 ausgestaltet werden und auf einem äußeren Rand der Öffnung 72 zwischen den Ladevorgängen aufliegen. Hierzu kann der Deckel 46 sowie das Schwenkteil 76 im aufeinanderliegenden Bereich etwas dünner ausgeführt werden und zueinander korrespondierende Absätze aufweisen, so dass eine glatte Oberfläche entsteht. Der Schwenkvorgang wird durch einen Schwenkantrieb 78 ausgeführt, der insbesondere einen Elektromotor aufweist und dessen Zug- und Schubstange mit dem Schwenkteil 76 verbunden ist.

Um nun sicherzustellen, dass die beweglichen Teile auch bei Frost und Eisbildung beweglich bleiben, die Anzeigeeinheit 58 auch bei Schnee abgelesen werden kann, die Sende- und Empfangseinheit 62 für Funkwellen zugänglich bleibt, und die Ladebuchse 24 zugänglich und funktionsfähig bleibt, sind am Deckel 46 mehrere Heizelemente 80 angeordnet.

Es wird darauf hingewiesen, dass diese Heizelemente 80 entweder alle oder auch nur ein einzelnes oder mehrere dieser Heizelemente 80 im Sinne dieser Erfindung verwendet werden können.

So ist am Deckel 46 eine umlaufende Nut 82 ausgebildet, und zwar an der Seite des Deckels 46 und in dem Bereich, der auf den Enden 47 der Seitenwände 38, 40, 42 aufliegt. In dieser Nut 82 ist ein erster isolierter elektrischer Widerstandsdraht 80.1 als Heizelement 80 sowie eine erste umlaufende Dichtung 84 zur Abdichtung eines Spaltes 85 zwischen dem Deckel 46 und den Seitenwänden 38, 40, 42 angeordnet. Der Widerstandsdraht 80.1 liegt unmittelbar in der Nut 82 am Deckel 46 an, während die Dichtung 84 auf den Enden 47 der Seitenwände 38, 40, 42 zur Abdichtung aufliegt. Der Widerstandsdraht 80.1 wird über einen Wärmeleitkleber in der Nut 82 am Deckel 46 befestigt. Es wäre jedoch ebenfalls denkbar, den Widerstandsdraht 80.1 in der Dichtung 84 zu integrieren.

Ein zweiter elektrischer Widerstandsdraht 80.2 ist von innen am Deckel 46, vorzugsweise ebenfalls mittels des Wärmeleitklebers angebracht und umgibt das Sichtfenster 68 der Anzeigeeinheit 58 des Energiezählers 56.

Ein dritter elektrischer Widerstandsdraht 80.3 befindet sich, wie in Figur 3 dargestellt ist, in einer Nut 86 an der zur Flanschfläche 50 der Elektronikbox 48 weisenden Seite des Deckels 46, in der ebenfalls eine Dichtung 88 angeordnet ist.

Ein vierter elektrischer Widerstandsdraht 80.4 befindet sich sowohl bei der Variante mit dem Schwenkteil 76 der Ladebuchse 24 gemäß Figur 4 als auch bei der festen Ladebuchse 24 im Bereich des Deckels 46 gemäß der Figur 2, welcher die dritte Öffnung 72 umgibt, wobei bei der festen Variante der Widerstandsdraht 80.4 zwischen der Flanschfläche 74 der Ladebuchse 24 und dem Deckel 46 eingeklemmt ist.

Des Weiteren ist in der Figur 5 dargestellt, dass eine Heizmatte 80.5 unterhalb der Kunststoffabdeckung 64 der Sende- und Empfangseinheit 62 befestigt ist.

Durch die Heizelemente 80 können so alle kritischen Stellen, welche zur Funktion der Ladevorrichtung entweder zugänglich, sichtbar oder bewegbar sein müssen, erwärmt werden, wodurch ein Aufbau einer Schnee- und Eisschicht entweder bereits vor ihrer Entstehung verhindert werden kann oder vor dem Ladevorgang aufgelöst werden kann. Zur Steuerung dieser Aufheizung ist an der Unterseite des Deckels 46 ein Temperatursensor 90 angeordnet. Dieser ist elektrisch mit dem Laderegler 54 oder einer separaten Steuereinheit verbunden, mit dem auch die Heizelemente 80 alle verbunden sind. Entsprechend können die Heizelemente 80 bei Unterschreiten einer kritischen Temperatur von beispielsweise 4°C entweder präventiv erwärmt werden oder vor Nutzung der Ladevorrichtung erwärmt werden, wobei dann die Temperatur des Deckels überwacht werden kann, um mittels hinterlegter Kennfelder über die Auflösung der Schnee- oder Eisschichten zu entscheiden. Des Weiteren ist es möglich, über die Sende- und Empfangseinheit Wetterdaten an den Laderegler zu übermitteln und hierüber die Erwärmung zu initiieren, welche über den Temperatursensor überprüft werden kann, um entsprechend die Regelung der Bestromung der Heizelemente zu führen.

Es wird deutlich, dass mit den beschriebenen Bordstein-Ladevorrichtungen zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs auf einfache Weise eine vollständige Ladeinfrastruktur geschaffen werden kann, welche flexibel und modular aufgebaut und deren Funktionalität bei allen Witterungsverhältnissen sichergestellt ist.

Des Weiteren sollte deutlich sein, dass die Heizelemente an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden können. Insbesondere müssen nicht zwangsweise alle beschriebenen Heizelemente genutzt werden, da gegebenenfalls auch ein einzelnes Heizelement am Deckel ausreichen kann. Des Weiteren können neben den beschriebenen Widerstandsdrähten und Heizmatten auch Heizstrahler, wie Infrarotstrahler, die den Deckel anstrahlen, oder Heizpatronen verwendet werden. Auch kann als Heizelement der Schwenkantrieb oder die Wärme erzeugenden Bauteile der Ladeeinheit verwendet werden und deren Abwärme über Leitelemente in Richtung des Deckels geleitet werden.

Claims

Pierburg GmbH, 41460 Neuss P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Grundkörper (34), welcher aus einem Metall, Beton, Naturstein, Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt ist, einen inneren Aufnahmeraum (44) aufweist, der durch den Grundkörper (34) an mehreren Seiten begrenzt ist, einem Deckel (46), durch den der Aufnahmeraum (44) verschlossen ist, Komponenten einer Ladeeinheit (52), die im Aufnahmeraum (44) angeordnet sind, einer Ladebuchse (24), die mechanisch zumindest indirekt mit dem Deckel (46) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (46) über ein Heizelement (80) beheizbar ist.

2. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (46) aus Metall ist.

3. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandsdraht (80.1, 80.2, 80.3, 80.4) als Heizelement (80) dient.

4. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdraht (80.1, 80.2, 80.3, 80.4) in einer Dichtung (75, 84, 88) integriert ist, welche zwischen dem Deckel (46) und mit dem Deckel (46) verbundenen Bauteilen angeordnet ist.

5. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (46) eine Elektronikbox (48) und/oder eine Ladebuchse (24) befestigt sind, wobei zwischen den Flanschflächen (50, 74) der Elektronikbox (48) und/oder der Ladebuchse (24) zum Deckel (46) die Dichtung (75, 88) mit dem Widerstandsdraht (80.3, 80.4) angeordnet ist.

6. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (46), an den durch den Deckel (46) abgedeckten freien Enden (47) der Seitenwände (38, 40, 42) des Aufnahmeraums (44) des Grundkörpers (34) oder an einer zum Deckel (46) weisenden Flanschfläche (50) der Elektronikbox (48) eine Nut (82) ausgebildet ist, in der der Widerstandsdraht (80.1) angeordnet ist.

7. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (82) umlaufend um eine offene Seite des Aufnahmeraums (44) des Grundkörpers (34), die durch den Deckel (46) verschlossen ist, ausgebildet ist.

8. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (82) zusätzlich zum Widerstandsdraht (80.1) eine Dichtung (84) angeordnet ist, über die ein Spalt (85) zwischen dem Grundkörper (34) und dem Deckel (46) abgedichtet ist.

9. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdraht (80.1, 80.2, 80.3, 80.4) isoliert ist.

10. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdraht (80.1, 80.2, 80.3, 80.4) mittels eines Wärmeleitklebers befestigt ist.

11. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Heizelement (80, 80.4) um eine Öffnung (72) zur Aufnahme der Ladebuchse (24) erstreckt. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Heizelement (80, 80.3, 80.5) um eine Öffnung (66), in der eine Sende- und Empfangseinheit (62) aufgenommen ist, erstreckt. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (24) über ein Schwenkteil (76) aus einer Öffnung (72) am Deckel (46) bewegbar ist, wobei sich das Heizelement (80, 80.4) um die Öffnung (72) erstreckt. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (52) einen Energiezähler (56) aufweist, der eine Anzeigeeinheit (58) aufweist, die durch eine Öffnung (70) oder ein Sichtfenster (68) im Deckel (46) ablesbar ist, wobei die Öffnung (70) oder das Sichtfenster (68) zumindest teilweise vom Heizelement (80, 80.2) umgeben ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (46) ein Temperatursensor (90) angeordnet ist, über den eine Temperatur des Deckels (46) messbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung ein Temperatursensor (90) angeordnet ist, über den eine Außentemperatur messbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (80) in Abhängigkeit der Messwerte des Temperatursensors (90) regelbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (90) und das Heizelement (80) mit einem Laderegler (54) der Ladeeinheit (52) oder einer separaten Steuereinheit elektrisch verbunden sind. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (80) in Abhängigkeit von Wetterdaten regelbar ist, welche über eine Sende- und Empfangseinheit (62) der Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) an den Laderegler (54) oder eine Steuereinheit des Heizelementes (80) übertragbar sind. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (46) als Heizelement (80) eine Heizmatte (80.5) oder Heizpatrone befestigt sind. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (44) ein Heizstrahler angeordnet ist, über den der Deckel (46) anstrahlbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelement (80) ein Infrarotstrahler im Aufnahmeraum (44) angeordnet ist, über den der Deckel (46) anstrahlbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (44) Leitelemente angeordnet sind, welche die Abwärme eines Schwenkantriebs (78), eines Verriegelungsaktors (61) oder der Ladeeinheit (52) zum Deckel (46) leiten. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Deckel (46) Induktionselemente angeordnet sind, über die Induktionswärme im leitfähigen Deckel (46) erzeugbar ist. Bordstein-, Randstein- oder Pflasterstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (44) eine Wärmepumpe angeordnet ist.