WO2012104231A2

WO2012104231A2 - Ladestation zum drahtgebundenen aufladen eines elektrofahrzeugs

Info

Publication number: WO2012104231A2
Application number: PCT/EP2012/051394
Authority: WO
Inventors: Johannes Reinschke
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-08-09
Also published as: US9446676B2; CN103429455A; DE102011003436A1; WO2012104231A3; US20130307477A1; EP2640597A2; CN103429455B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sowie deren Ladesäule. Die Ladesäule ist mit Hilfe einer Hebevorrichtung im Boden versenkbar, so dass sie weder ein physikalisches Hindernis noch eine optische Beeinträchtigung der Umgebung darstellt und nicht durch äussere Einflüsse zu beschädigen ist.

Description

Beschreibung

Ladestation zum drahtgebundenen Aufladen eines Elektrofahr- zeugs

Die Erfindung betrifft eine Ladestation zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs sowie deren Ladesäule.

Bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge, insbesondere für Elektro-PKW, wird zwischen drahtgebundenen und drahtlosen Ladestationen bzw. Ladevorgängen unterschieden. Das drahtlose Laden erfolgt induktiv, so dass die entsprechende Magnetspule der Ladestation bspw. unmittelbar unter einer Oberfläche eines Stellplatzes, auf dem das Fahrzeug zum Aufladen abge- stellt wird, oder in die Stellplatzoberfläche eingelassen po^¬ sitioniert werden kann. Die drahtlose Ladestation stellt also kein physikalisches Hindernis dar und ist auch in optischer Hinsicht unauffällig. Bei einem drahtgebundenen Lagevorgang wird ein Ladekabel der Ladestation mit einem entsprechenden Eingangsanschluss des Elektrofahrzeugs verbunden. Das Ladekabel ist bei Ladestatio^¬ nen hoher Leistung, d.h. bei Schnellladestationen, auf Seiten der Ladestation fest mit der Ladestation bzw. mit deren Lade- Stromquelle verbunden und auf der anderen Seite mit einem

Stecker abgeschlossen. Insbesondere bei AC-Ladestationen kann auch an der Ladesäule eine Buchse vorhanden sein, und das La^¬ dekabel hat dann an beiden Enden einen Stecker. Beim drahtgebundenen Laden ist zwischen AC-Laden und DC-Laden zu unterscheiden. Beim AC-Laden stellt die Ladesäule einen Wechselstrom zur Verfügung, der von einem Umrichter im Elekt- rofahrzeug zunächst gleichgerichtet wird. Beim DC-Laden lie^¬ fert die Ladestation den Gleichstrom, mit dem die Batterie des Fahrzeugs direkt, d.h. ohne Zwischenschalten einer weite^¬ ren leistungselektronischen Komponente, geladen wird. In einer DC-Ladestation ist typischerweise ein deutlich leistungsstärkerer AC-DC-Umrichter eingebaut, als es in einem Fahrzeug sinnvoll und möglich ist. Im Gegensatz zum AC-Laden mit Ladezeiten von derzeit ca. 4h bis 8h ist das Ziel des DC- Ladens in der Regel das Schnellladen mit Ladezeiten von etwa 15min bis 30min für eine Ladekapazität bzw. -energie von etwa 20kWh bis 40kWh.

Die elektrischen und elektronischen Bauelemente (einschl. Gehäuse und Kühlung) , die für eine DC-Ladestation mit einer Ausgangsleistung von 50kW bis 100kW benötigt werden, nehmen nach heutigem Stand der Technik bei Luftkühlung ein Volumen von 0,5m³ bis 1,0m³ ein und weisen ein Gewicht von mehreren hundert Kilogramm auf. Eine komplette DC-Ladestation lässt sich deshalb nicht in eine schlanke Ladesäule mit einer Brei^¬ te und einer Tiefe von bspw. etwa 20cm bis 30cm wie beim AC- Laden integrieren.

Man geht daher beim DC-Laden dazu über, die Leistungselektro^¬ nik in einem separaten Behälter oder Container zu beherbergen und sichtbar eine Ladesäule wie beim AC-Laden zu verwenden, wobei diese Ladesäule lediglich das Ladekabel und den Lade^¬ stecker zum Fahrzeug sowie eine Bedieneinheit enthält.

Die Verwendung der Ladesäulen bringt jedoch das Problem mit sich, dass diese in der Regel frei zugänglich und in einem mehr oder weniger öffentlichen Raum stehen, so dass sie ggf. als störend auf die Umgebung empfunden werden, bspw. mangels ausreichender Integration in das Stadtbild. Weiterhin sind die Ladesäulen auch aufgrund ihrer vergleichsweise exponierten Stellung aus sicherheits- und wartungstechnischen technischen Gründen nachteilig.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladesäule und Ladestation zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs anzugeben, die die genannten Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Eine erfindungsgemäße Ladesäule für ein Elektrofahrzeug ist zum Aufladen des Elektrofahrzeugs über ein Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug verbindbar. Die Ladesäule ist bezüglich eines Raumes ein- und ausfahrbar, d.h. die Ladesäuile ist in den Raum einfahrbar und aus dem Raum wieder ausfahrbar.

Der Raum kann bspw. ein von Wänden abgeschlossener Hohlraum sein, wobei an einer Seite des Hohlraums eine evtl.

verschließbare Öffnung vorgesehen ist, durch die die

Ladesäule in den und aus dem Raum bewegt werden kann. Auch kann der Raum von lediglich zumindest einer Wand mit einer

Öffnung begrenzt sein, durch die die Ladesäule bewegt werden kann. Diese zumindest eine Wand befindet sich dann bspw.

zwischen dem Hohlraum und der Stellfläche, auf der das

Elektrofahrzeug zum Aufladen abstellbar ist.

Die Ladesäule ist in einem ersten Betriebszustand in den Hohlraum eingefahren. Der erste Betriebszustand ist

insbesondere der Ruhezustand, in dem kein Elektrofahrzeug aufzuladen ist. In einem zweiten Betriebszustand, in dem ein Elektrofahrzeug aufgeladen werden soll bzw. aufgeladen wird, ist die Ladesäule aus dem Hohlraum ausgefahren.

Es besteht also nur dann Zugriff auf die Ladesäule und sie ist nur dann zu sehen, wenn ein Elektrofahrzeug aufgeladen werden soll. Zu jedem anderen Zeitpunkt, abgesehen von evtl. Wartungsarbeiten o.a., befindet sich die Ladesäule in dem Raum, stellt also weder ein physikalisches Hindernis noch eine optische Beeinträchtigung der Umgebung dar und ist nicht durch äußere Einflüsse zu beschädigen.

Idealerweise befinden sich in der Ladesäule keine unmittelbar zum Aufladen benötigten elektrischen und elektronischen

Komponenten in der Ladesäule untergebracht wie bspw. Leistungsumrichter, Filter und galvanische Trennung. Diese Komponenten befinden sich in einem separaten Container. Die Ladesäule weist lediglich das Ladekabel auf sowie eine

Bedien- und Kommunikationseinrichtung, über die der

Ladevorgang gesteuert wird und/oder die zur Kommunikation mit der Fahrzeugelektronik dient, insbesondere mit dem Batterie^¬ managementsystem (BMS) des Fahrzeugs. Die zur Bereitstellung des korrekt dimensionierten Stroms und der zugehörigen

Spannung zum Aufladen des Elektrofahrzeugs benötigten

Komponenten befinden sich ausschließlich im Container.

Die Ladesäule ist also im Wesentlichen lediglich eine Bedienschnittstelle sowie eine Haltevorrichtung für das Ladekabel für dessen Stecker. Das Ladekabel wird nur durch die Ladesäu^¬ le hindurch geführt und wenn kein Ladevorgang vorliegt an dieser aufgehängt. Somit ist die Ladesäule sehr leicht und es kann eine volumenmäßig sehr kleine Baugröße realisiert wer^¬ den .

Die Bedieneinheit ist mit einer Anzeigeeinrichtung und einer Eingabevorrichtung, insbesondere einer Tastatur oder Tastern, ausgestattet. Die Anzeigeeinrichtung gibt bspw. Auskunft über den Ladezustand und den Ladevorgang etc. Mit der

Eingabevorrichtung kann ein Bediener, bspw. der Fahrer der Elektrofahrzeugs , den Ladevorgang starten, unterbrechen und beenden und ggf. zusätzlich Eingaben vornehmen wie bspw. die Geldmenge, für die er die Batterie des Elektrofahrzeugs aufladen möchte.

Die Anzeigeeinrichtung kann ein berührungssensitives Display sein, welches gleichzeitig die Funktionen der oben kurz beschriebenen Anzeigeeinrichtung und der Eingabevorrichtung bietet .

Die erfindungsgemäße Ladestation für ein Elektrofahrzeug weist auf:

- eine bezüglich eines ersten Raums ein- und ausfahrbare erfindungsgemäße Ladesäule wie oben beschrieben, - eine Antriebsvorrichtung, insbesondere eine Hebe-,

Verschiebe- oder Klappvorrichtung, zum Verbringen der

Ladesäule in den und aus dem Hohlraum, und

- einen Container, in dem zumindest ein Teil der unmittelbar zum Aufladen des Elektrofahrzeugs benötigten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten untergebracht ist und mit dem das Ladekabel der Ladesäule elektrisch verbindbar ist . Weiterhin weist die Ladestation eine Stellfläche auf, auf der das Elektrofahrzeug zum Aufladen seiner Batterie abstellbar ist. Im aus dem Raum ausgefahrenen Zustand befindet sich die Ladesäule direkt neben oder ggf. sogar auf der Stellfläche. Diese Ladestation gewährleistet aufgrund der ein- und

ausfahrbaren Ladesäule eine minimale Beeinträchtigung der Umgebung sowie einen bestmöglichen Schutz des Ladesäule vor Beschädigungen . Der erste Raum, in den und aus dem die Ladesäule verbringbar ist, kann in einer ersten Aus führungs form im Boden, d.h.

unter der Bodenoberfläche, vorgesehen sein. Dabei ist der Begriff "Bodenoberfläche" so allgemein zu verstehen, dass bspw. Straßen- bzw. Fahrbahnoberflächen, die Oberfläche eines Gehwegs, die Erdoberfläche, die Grasnarbe etc. mit umfasst sind. D.h. die Bedeutung des Begriuffs Bodenoberfläche hängt davon ab, in welcher Umgebung sich die Ladestation befindet bzw. an welchem Ort die Ladesäule im Boden versenkt werden soll .

In einer zweiten Aus führungs form befindet sich der erste Raum in oder hinter einer Wand, die im Wesentlichen seitlich neben der Ladestation steht. Diese Wand kann die Außenwand eines Gebäudes oder eine freistehende Wand wie bspw. ein

Sichtschutz sein.

In einer dritten Aus führungs form befindet sich der erste Raum in einer Decke, die die Ladestation überspannt. Ein solcher Fall kann bspw. dann eintreten, wenn die Ladestation

innerhalb eines Gebäudes wie bspw. in einem Parkhaus

installiert ist und die Ladesäule aus Platz- oder

Anschlussgründen besser oberhalb der Ladestation anzuordnen ist .

Der Container kann sich in einem zweiten Hohlraum im Boden befinden, insbesondere unterirdisch unter einer Stellfläche für das aufzuladende Elektrofahrzeug .

Vorzugsweise ist der Container in demselben Hohlraum

untergebracht, in den die Ladesäule einfahrbar ist, d.h.

Container und Ladesäule befinden sich in demselben,

gemeinsamen Hohlraum.

In einer speziellen Aus führungs form befindet sich der erste Hohlraum in dem Container, so dass die Ladesäule in den

Container einfahrbar ist. Somit ist eine kompakte Einheit aus Ladesäule und Container geschaffen, die leicht installiert und angeschlossen werden kann.

Der Container ist insbesondere hinsichtlich Form und Material derart ausgebildet, dass eine im Inneren des Gehäuses

entstehende Wärme weitestgehend nach außen, bspw. ins

Erdreich, abgeleitet wird. Dem Container müssen also

bevorzugt keine Kühlmedien, wie beispielsweise Kühlwasser, von außen zugeführt werden. Der Container muss lediglich an das örtliche Stromversorgungsnetz angeschlossen werden.

Die Außenwand des Containers besteht idealerweise aus

verzinktem Stahlblech.

Die Außenwand des Containers weist Außenrippen auf, die eine Vergrößerung der Oberfläche der Containerwand und damit eine verbesserte Wärmeabfuhrgewährleisten .

Im Inneren des Containers befindliche, im Betriebszustand der Ladestation Wärme abgebende Komponenten sind mit der Außenwand thermisch verbunden. Die thermische Verbindung erfolgt insbesondere über Wärmeleitung, bspw. durch

thermische Brücken in Form von Kühlblechen, die Wärme

abgebende Elemente mit der Containerwand verbinden. Auch kann die thermische Verbindung auf dem Effekt der Wärmekonvektion beruhen und mittels Luft- oder Wasserkühlung im Container erreicht werden, wobei das Kühlmittel, bspw. Luft bzw.

Wasser, wiederum die aufgenommene Wärme an die Containerwand überträgt .

Der Container weist einen Stromanschluss auf, bspw. einen abdichtbaren Schraubanschluss , an den eine Stromzuführung zur Versorgung der Ladestation mit elektrischer Energie

anschließbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist ein

Kabelanschluss vorgesehen, an den das Ladekabel anschließbar ist. Eine einen solchen Container aufweisende Ladestation kann vorkonfektioniert angeliefert und angeschlossen werden, ohne dass ins Innere der Ladestation während der Installation eingegriffen werden muss. In der alternativen Ausführung, bei der bspw. das Ladekabel fest mit dem Container bzw. mit der innen liegenden Elektronik etc. verbunden ist, müsste der Container gemeinsam mit dem Kabel geliefert werden. Würde der Container keinen Stromanschluss wie beschrieben aufweisen, wäre auch der Anschluss an die Stromzuführung wesentlich aufwändiger .

Weiterhin weist der Container eine Luke auf, insbesondere eine Wartungsluke, mit der der Container geöffnet und

geschlossen werden kann. Über diese Wartungsluke können bspw. die unmittelbar zum Aufladen des Elektrofahrzeugs benötigten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten oder Teile hiervon als Einheit aus dem Container gehoben werden, ohne dass elektrische Anschlusskabel gelöst werden müssen. Ferner ist, zumindest bei teilweiser Entfernung von Komponenten, der Container über die Wartungsluke begehbar, so dass

ggf. notwendige Wartungsarbeiten vorgenommen werden können. Container und Ladesäule sind vorzugsweise als eine Einheit ausgeführt, bspw. wie ein quaderförmiges Volumen mit einer Art Einstiegsluke, aus der die Ladeeinheit ausfahrbar ist, und in einem den ersten und den zweiten Hohlraum umfassenden gemeinsamen Hohlraum positionierbar.

Vorzugsweise weist der Container lediglich einen

Stromanschluss und keine weiteren Anschlüsse auf. In dieser Ausführung ist insbesondere der Installationsaufwand minimal und die Ladestation ist eine vollständig integrierte und weistesgehend vorinstallierte Einheit, die bereits im Rahmen der Herstellung soweit fertig gestellt wird, das sie zur Installation lediglich an eine Energiequelle, bspw. das Stromnetz, angeschlossen werden muss.

Der Container kann in einem Gebäude mit einem ersten Raum und einem zweiten Raum untergebracht sein, wobei die beiden Räume bspw. benachbart sein können. Dabei wird der Container im ersten Raum untergebracht und derart angeordnet, dass zumindest ein Teil der Oberfläche des Containers,

insbesondere eine Seitenwand des Containers, als Wand- oder Fußbodenheizung für den zweiten Raum fungiert.

D.h. diese Seitenwand bildet selbst eine Wand oder einen Fußboden des zweiten Raums oder ist in die Wand oder den Fußboden des zweiten Raums integriert oder aber das Medium, das eine Wand- oder Fußbodenheizung des zweiten Raums durchläuft, wird zumindest zum Teil durch die im Container beim Betrieb der Ladestation entstehende Wärme geheizt.

Zur Übertragung der Wärme sind im Inneren des Containers befindliche, im Betriebszustand der Ladestation Wärme

abgebende Komponenten mit der Außenwand des Containers thermisch verbunden, insbesondere über Wärmeleitung und/oder Wärmekonvektion .

Vorteilhafterweise ist die Ladestation als DC-Ladestation ausgebildet. Bei einer AC-Ladestation ist eine Unterscheidung zwischen der Ladesäule und dem Container mit den Leistungselektronik-Komponenten nicht unbedingt notwendig.

Zusammenfassend bietet die Erfindung die folgenden Vorteile:

- minimale Störung des Stadtbildes bzw. der Umgebung, da nur beim Laden das absolute Minimum, nämlich die Ladesäule mit Bedien- und Kommunikationseinheit und Ladekabel, sichtbar wird;

- bestmöglicher Vandalismus- und Beschädigungs-Schutz;

- Schallisolierung und -dämpfung durch Vergraben, d.h. es sind keine zusätzlichen Schallschutzmaßnahmen erforderlich;

- keine externe Kühlvorrichtung bzw. keine externen

Kühlanschlüsse erforderlich, weil die Abwärme über die Container-Oberfläche an die Umgebung, bspw. das Erdreich oder ein Gebäude, abgegeben wird;

- Ladestation bestehend aus ausfahrbarer Ladesäule und

Leistungselektronik-Container kann bei geeigneter

konstruktiver Gestaltung als eine Einheit behandelt werden, insbesondere im Fall einer DC-Ladestation;

- keine oder reduzierte Anforderungen an das Aussehen des volumenmäßig größten Teils der Ladestation, des Containers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.

Dabei zeigt: Figur 1A eine Ladestation in einer ersten Ausführung mit

ausgefahrener Ladesäule,

Figur 1B eine Ladestation in der ersten Ausführung mit eingefahrener Ladesäule,

Figur 2 eine Ladestation in einer zweiten Ausführung,

Figur 3 eine Ladestation in einer dritten Ausführung. In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.

Die Figur 1A zeigt eine erfindungsgemäße Ladestation 10 mit einer ebenfalls erfindungsgemäßen Ladesäule 100, einem Container 200, in dem die für einen Aufladevorgang eines auf einer Stellfläche 300 der Ladestation 10 abgestellten Elektro- fahrzeugs 20 benötigten elektrischen und elektronischen Komponenten untergebracht sind, sowie einer Steuereinheit 500, die u.a. den Ladevorgang steuert und kontrolliert.

Die elektrischen und elektronischen Komponenten sind hier nicht im Detail dargestellt, da an sich bekannt ist, welche

Komponenten für eine AC- oder DC-Ladevorgang benötigt werden. Bspw. sind dies je nach Art und gewünschter Leistung des Ladevorgangs eine Leistungselektronik, Iso-Wächter, Schutzschalter, Mittel zur galvanischen Trennung, ein AC-DC- Leistungsumrichter, Filter etc. Da die genaue Auswahl und

Auslegung der elektrischen und elektronischen Komponenten für die vorliegende Erfindung keine größere Rolle spielt, sind diese Komponenten symbolisch in einer Elektronikbaugruppe 400 zusammengefasst , welche im Container 200 untergebracht ist.

Der Container 200 befindet sich in einem unterirdischen Hohlraum 600, der sich im in der Figur 1A dargestellten Fall unmittelbar unter der Stellfläche 300 befindet und der zwei Be^¬ reiche 601, 602 aufweist, wobei der Container 200 im Bereich 602 positioniert ist. Je nach räumlichen Gegebenheiten kann der Container 200 natürlich auch an anderer Stelle untergebracht sein. Der Raum unter der Stellfläche 300 bietet sich für diesen Zweck jedoch an. Material und äußere Form des Containers 200 sind so

gestaltet, dass eine im Inneren des Containers 200 erzeugte Wärme über die Containerwand 201 an die Umgebung, bspw. das umgebende Erdreich 40 abgegeben werden kann. Die Containerwand 201 ist bspw. aus verzinktem Stahlblech ggf. mit zusätzlich aufgebrachten Außenrippen 202 zur besseren Wärmeabfuhr gefertigt.

Das Innere des Containers 200 ist so ausgelegt, dass Wärme abgebenden Elemente, d.h. insbesondere die elektrischen und elektronischen Komponenten, ihre Wärme an die Containerwand 201 übertragen. Dies kann zum Einen durch Wärmeleitung bspw. mit Hilfe thermischer Brücken 203 in Form von Kühlblechen erreicht werden, welche die Wärme abgebenden Elemente 400 mit der Containerwand 201 verbinden. Zum Anderen kann dies durch Wärmekonvektion erreicht werden, bspw. mittels Luft- oder Wasserkühlung im Container (nicht dargestellt) , wobei das jeweilige Kühlmittel wiederum die aufgenommene Wärme an die Containerwand überträgt.

Die Ladesäule 100 weist eine Bedienvorrichtung 110 mit einer Anzeigeeinrichtung 111 und einer Eingabevorrichtung 112, bspw. einer Tastatur 112, auf. Die Anzeigeeinrichtung 111 ist bspw. ein Display. In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich um ein berührungssensitives Display, so dass dieses gleichzeitig die Funktionalitäten der Anzeige 111 und der Tastatur 112 realisieren kann. Anhand der Bedienvorrichtung 110 kann ein Bediener, bspw. der Fahrer des aufzuladenden Elektrofahrzeugs 20, den Ladevorgang starten, ggf. unterbrechen und beenden sowie überwachen, und evtl. weitere Eingaben machen oder Informationen abrufen.

Weiterhin weist die Ladesäule 100 ein Ladekabel 120 auf. Das Ladekabel 120 ist an einem Ende mit einem Ladestecker 121 abgeschlossen, der mit einer entsprechenden Buchse 21 des Elektrofahrzeugs 20 und darüber mit dessen Batterie 22 ver^¬ bindbar ist. Das andere Ende des Ladekabels 120 ist mit der Elektronikbaugruppe 400 verbunden, welche die zum Aufladen des Elektrofahrzeugs 20 benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Hierzu ist die Elektronikbaugruppe 400 mit einer Stromzuführung 30 verbunden, die bspw. an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sein kann. Die Ladesäule 100 zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit Hilfe einer Hebevorrichtung 700 in dem Hohlraum 600 der Ladestation 10 versenkbar und aus diesem wieder ausfahrbar ist. Dabei kann es sich um denselben Hohlraum 600 handeln, in dem auch der Container 200 untergebracht ist, wobei die Ladesäule im Bereich 601 des Hohlraums 600 versenkbar ist. Die Hebevorrichtung 700 wird von der Steuereinheit 500 angesteuert und kann bspw. nach Art einer elektrisch, hydraulisch oder pneu- matisch angetriebenen Hebebühne arbeiten.

Die Figuren 1A und 1B zeigen zwei Betriebszustände der Lade^¬ station 10. Der in der Figur 1B dargestellte Betriebszustand entspricht dem Ruhezustand der Ladestation 10, in dem sich kein Fahrzeug zum Aufladen in der Ladestation befindet. In diesem Fall ist die Ladesäule 100 in den Hohlraum 601

eingefahren. Der Ladestecker 121 ist an einer entsprechenden Vorrichtung 113 an der Ladesäule 120 befestigt. Diese

Vorrichtung 113 kann bspw. eine Vertiefung oder Mulde sein, in die der Stecker 121 eingelegt und ggf. arretiert werden kann, oder aber ein Haken o.a., an dem der Stecker 121 aufgehängt werden kann. Im Ruhezustand stellt die Ladesäule 100 weder ein physikalisches Hindernis noch eine optische Beeinträchtigung der Umgebung dar und ist nicht durch äußere Einflüsse zu beschädigen.

Befindet sich wie in dem in der Figur 1A dargestellten zweiten Betriebszustand der Ladestation 10 ein

Elektrofahrzeug 20 zum Aufladen auf der Stellfläche 300 der Ladestation 10, wird die Ladesäule 100 mit Hilfe der

Hebevorrichtung 700 veranlasst durch die Steuereinheit 500 aus dem Hohlraum 601 ausgefahren. Bspw. kann die

Steuereinheit 500 mit Sensoren 501 auf der Stellfläche 300 verbunden sein, die die Anwesenheit eines Fahrzeugs 20 auf der Stellfläche 300 melden. Alternativ kann die Steuereinheit 500 auch auf Veranlassung eines Betreibers der Ladestation 10 die Ladesäule 100 das Ausfahren aus dem Hohlraum 601

auslösen . Der Bediener, bspw. der Fahrer des Elektrofahrzeugs 20, kann, nachdem die Ladesäule 100 ausgefahren ist, zum Einen den Ladestecker 121 greifen und mit der Ladebuchse 21 des

Elektrofahrzeugs 20 verbinden. Zum Anderen kann der Bediener über die Tastatur 112 der Bedieneinrichtung 110 der Ladesäule 100 den Ladevorgang starten und ggf. Paramter für den

Ladevorgang eingeben wie bspw. die gewünschte Lademenge und/oder einen bestimmten Geldbetrag, für den der Bediener die Batterie 22 des Elektrofahrzeugs 20 auflanden möchte. Dem Display 111 kann der Bediener den Ladezustand der Batterie 22 und evtl. andere Parameter zum Ladevorgang entnehmen wie bspw. die bis zum Abschluss des Ladevorgangs benötigte Zeit etc .

Nach Abschluss des Ladevorgangs oder auf Veranlassung durch den Bediener oder den Betreiber der Ladestation wird die Ladesäule 100 wieder in den Hohlraum 600 hineingefahren. Das Ladekabel 120 wird bspw. aufgerollt, wenn die Ladesäule

100 in den Hohlraum 601 eingefahren wird. Alternativ kann das Ladekabel 120 spiralförmig oder vergleichbar mit den Schlingen eines Feuerwehrschlauches gewickelt sein und somit rever^¬ sibel in der Länge verändert werden.

In den Figuren 1A und 1B befinden sich die Ladesäule 100 und der Container 200 in demselben unterirdischen Hohlraum 600. Je nach räumlichen Gegebenheiten können sich Ladesäule 100 und Container 200 aber auch in getrennten Hohlräumen

befinden. Bspw. wäre es denkbar, dass die Ladestation 10 wie in der Figur 2 angedeutet neben einem Gebäude 50 mit einer Außenwand 51 liegt, so dass der Hohlraum 601, in dem die Ladesäule 100 versenkbar ist, in oder hinter der Wand 51 des Gebäudes 50 vorgesehen sein kann und bspw. ein Raum des

Gebäudes 50 ist. D.h. im Unterschied zu den Figuren 1A und 1B erfolgt die Bewegung der Ladesäule 100 nicht in vertikaler, sondern, wie durch den Pfeil P symbolisiert, in horizontaler Richtung. Zur Bewegung der Ladesäule 100 in den und aus dem Hohlraum 601 ist eine Vorrichtung 700 vorgesehen, die die Ladesäule 100 in horizontaler Richtung verschieben kann. Die Vorrichtung 700 wird auch hier von der Steuereinheit 500 angesteuert und kann bspw. nach Art einer elektrisch, hydrau- lisch oder pneumatisch angetriebenen Hebebühne arbeiten.

Die Ladesäule ist in der Figur 2 einmal mit gestrichelten Linien außerhalb des Hohlraums 601 und einmal mit

durchgezogener Linie im Hohlraum 601 dargestellt, wobei die gestrichelte Darstellung dem Zustand der Ladestation 10 entspricht, in dem das Elektrofahrzeug 20 aufzuladen ist.

Der Container 200, in der Figur 2 ohne die

Elektronikbaugruppe und andere Details lediglich symbolisch dargestellt, befindet sich im hier dargestellten Fall

ebenfalls in dem Gebäude 50. Insbesondere liegt der Hohlraum 602, in dem der Container 200 untergebracht ist, unmittelbar benachbart zum Hohlraum 601 der Ladesäule 100, d.h. die

Hohlräume 601, 602 bilden auch hier zwei Bereiche eines gemeinsamen Hohlraums 600.

Der Container 200 kann aber in einer anderen Aus führungs form auch an einem anderen Ort angeordnet werden. Bspw. wäre es denkbar, den Container 200 in einem Kellerraum des Gebäudes 50 oder wie in der Figur 1 unter der Stellfläche

unterzubringen, d.h. die Hohlräume 601, 602 wären räumlich getrennt voneinander angeordnet.

In einer Weiterbildung dieser Aus führungs form ist die Wand 51 nicht die Wand eines Gebäudes, sondern eine freistehende Wand wie bspw. ein Sicht- oder Schallschutz. Im Ruhezustand befindet sich die Ladesäule also nicht wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen in einem von Wänden umgebenen,

geschlossenen Raum 601, sondern in einem zu zumindest einer Seite offenen Raum 601 hinter dem Sichtschutz.

Für den in der Figur 2 dargestellten Fall einer in ein

Gebäude 50 eingebauten Ladestation, ist es denkbar, dass zumindest ein Teil der Oberfläche des Containers 200 zu

Kühlzwecken des Containers bzw. der im Container befindlichen Elektronik gleichzeitig als Wand- oder Fußbodenheizung o.ä. fungiert. Eine mögliche Realisierungsform ist in der Figur 2 dargestellt, wobei das Gebäuse 50 zwei von einer Wand 54 getrennte Räume 52, 53 aufweist. Der Container 200 sowie die Ladesäule 100 im Ruhezustand und die anderen Komponenten der Ladestation 10 befinden sich im ersten Raum 52. Der Container 200 ist wie im Zusammenhang mit der Figur 1 beschrieben so ausgelegt, dass Wärme abgebenden Elemente, d.h. insbesondere die elektrischen und elektronischen Komponenten, ihre Wärme an die Containerwand 201 übertragen. Dies kann auch hier zum Einen durch Wärmeleitung bspw. mit Hilfe thermischer Brücken (nicht dargestellt) in Form von Kühlblechen erreicht werden, welche die Wärme abgebenden Elemente 400 mit der

Containerwand 201 verbinden. Zum Anderen kann dies durch Wärmekonvektion erreicht werden, bspw. mittels Luft- oder Wasserkühlung im Container (nicht dargestellt) , wobei das jeweilige Kühlmittel wiederum die aufgenommene Wärme an die Containerwand 201 und so an die Wand 54 überträgt.

In einer weiteren Ausführungsform, die schematisch in der Figur 3 angedeutet ist, befindet sich die Ladestation 10 in einer geschlossenen Umgebung, bspw. in einem Gebäude wie einem Parkhaus, so dass die Ladestation 10 von einer Decke 60 überspannt wird. In dieser Situation ist es denkbar, dass der Hohlraum 601 zum Versenken der Ladesäule 100 nicht wie in der Figur 1 im Boden, sondern in der Decke 60 vorgesehen ist. Die Ladesäule 100 wird also in diesem Fall zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs 20 auf der Stellfläche 300 aus der Decke 60 abgesenkt .

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Bewegung der Ladesäule jeweils eine geradlinige Bewegung bzw. eine Translation. Bspw. für den in der Figur 3 dargestellten Fall, bei dem der Hohlraum 601 in der Decke 60 vorgesehen ist, könnte es möglich sein, dass die Dicke bzw. Stärke der Decke 60 nicht ausreicht, um die Ladesäule 100 vollständig darin zu versenken, da die Ladesäule 100 entlang der

Längsachse ggf. größer oder nur unwesentlich kleiner sein kann als die Stärke der Decke 60. Dieser Fall ist in der Figur 3 dargestellt. Um das genannte Problem zu lösen, ist die Vorrichtung 700, mit der die

Ladesäule in den und aus dem Hohlraum 601 verbringbar ist, nicht als Hebe- bzw. Verschiebevorrichtung ausgebildet, sondern als Klappvorrichtung. Mit der Klappvorrichtung 700 ist die Ladesäule 100 um eine Achse 701 in den und aus dem Hohlraum 601 klappbar. Die übrigen Komponenten der

Ladestation, bspw. der Container 200 und das Ladekabel 120, sind in der Figur 3 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht oder nur andeutungsweise dargestellt. Bspw. kann sich der

Container im Boden unterhalb der Ladestation 10 befinden.

Alternativ kann auch der Container oberhalb der Ladestation 10 in der Decke 60 untergebracht sein. Dies hängt von den räumlichen Gegebenheiten ab. Die Darstellung mit gestrichelten Linien entspricht hier dem Ruhezustand, in dem die Ladesäule 100 in den Hohlraum 601 eingeklappt ist. Der Pfeil P symbolisiert auch hier die

Bewegungsrichtung der Ladesäule 100. Natürlich kann die Klappvorrichtung 700 auch an Stelle der

Hebevorrichtung 700 in der Figur 1 verwendet werden. Die Art der Vorrichtung 700 hängt im Wesentlichen von den räumlichen Gegebenheiten in der Umgebung des Hohlraums 601 für die

Ladesäule ab.

Für alle oben erläuterten Ausführungsbeispiele weist der Hohlraum 601 eine Öffnung 603 auf, durch die die Ladesäule 100 in den und aus dem Hohlraum 601 verbringbar ist.

Idealerweise ist die Öffnung 603 im Ruhezustand, d.h. wenn sich die Ladesäule 100 in dem Hohlraum 601 befindet, durch eine Abdeckung 604 verschlossen. Sobald die Ladesäule 100 aus dem Hohlraum 601 ausgefahren werden soll, wird zunächst die Abdeckung 604 automatisch entfernt. Die Abdeckung 604 kann bspw. eine Klappe oder ein Schiebeelement sein.

Eine Kombination der in den Figuren dargestellten

Aus führungs formen ist natürlich möglich. Bspw. kann sich der Hohlraum 601 der Ladesäule 100 wie in der Figur 2 angedeutet in einem Gebäude befinden, während der Container 200 wie in der Figur 1 unterirdisch angeordnet ist. Idealerweise sind Ladesäule 100 und Container 200 als eine Einheit ausgeführt und als solche im Erdreich

versenkbar, d.h. die Ladesäule 100 befindet sich in dieser Ausbildung im Container 200. Bevorzugt ist an der Containeraußenwand 201 ein abdichtbarer Anschluss 204, bspw. ein Schraubanschluss , zum Anschluss der Stromzuführung 30 vorgesehen. Eine solche Ladestation 10 kann vorkonfektioniert angeliefert und angeschlossen werden, ohne dass während der Installation ins Innere der Ladestation 10 bzw. des Containers 200 eingegriffen werden muss.

Der Container 200 der Ladestation 10 verfügt des weiteren über eine Wartungsluke 205 an der Container-Oberseite. Über diese Wartungsluke 205 kann bspw. die Elektronikbaugruppe 400 ganz oder teilweise aus dem Container 200 gehoben werden, ohne dass elektrische Anschlusskabel gelöst werden müssen.

Ferner ist zumindest bei entferntem Leistungselektronik-Teil, der Container 200 über die Wartungsluke 205 begehbar, so dass ggf. notwendige Wartungsarbeiten vorgenommen werden können.

Die Ladesäule 100 ist im Prinzip lediglich eine Bedienschnittstelle sowie eine Haltevorrichtung für das Ladekabel 120 bzw. für dessen Stecker 121. Grundsätzlich ist es nicht notwendig, dass das Ladekabel 120 von der Ladesäule getragen bzw. gehalten wird, da die Ladesäule 100 über keine elektrischen oder elektronischen Komponenten verfügt, die für den eigentlichen Ladevorgang benötigt werden, weswegen die Lade- säule für den Ladevorgang selbst keine Bedeutung hat. Es wäre daher durchaus denkbar, das Ladekabel 120 gänzlich unabhängig und getrennt von der Ladesäule 100 anzuordnen. Jedoch bietet es sich aus Komfortgründen an, Ladesäule 100 und Ladekabel 120 zu vereinigen bzw. eine Möglichkeit zu bieten, das Lade^¬ kabel 120 an der Ladesäule 100 aufzuhängen, da der Bediener dann an ein und demselben Ort die Ladestation über die Bedieneinrichtung 110 bedienen und den Ladestecker 121 aufnehmen kann.

Claims

Patentansprüche

1. Ladesäule (100) für ein Elektrofahrzeug (20), welche zum Aufladen des Elektrofahrzeugs (20) über ein Ladekabel (120) mit dem Elektrofahrzeug (20) verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ladesäule (100) bezüglich eines Raums (601), insbesondere eines Hohlraums, ein- und ausfahrbar ist.

2. Ladesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (100)

- in einem ersten Betriebszustand, insbesondere im

Ruhezustand, in den Raum (601) eingefahren ist und

- in einem zweiten Betriebszustand, insbesondere beim

Aufladen des Elektrofahrzeugs , aus dem Raum (601)

ausgefahren ist.

3. Ladesäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass keine unmittelbar zum Aufladen

benötigten elektrischen und elektronischen Komponenten (400) in der Ladesäule (100) untergebracht sind.

4. Ladesäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedieneinheit (110) mit einer

Anzeigeeinrichtung (111) und einer Eingabevorrichtung (112), insbesondere in Form eines oder mehrerer Taster oder einer Tastatur, vorgesehen ist.

5. Ladesäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (111) ein berührungssensitives Display ist .

6. Ladestation (10) für ein Elektrofahrzeug (20), aufweisend

- eine bezüglich eines ersten Raums (601), insbesondere

Hohlraums, ein- und ausfahrbare Ladesäule (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - eine Antriebsvorrichtung (700), insbesondere eine Hebe-, Verschiebe- oder Klappvorrichtung, zum Verbringen der

Ladesäule (100) in den und aus dem ersten Raum (601), und

- einen Container (200), in dem zumindest ein Teil der

unmittelbar zum Aufladen des Elektrofahrzeugs (20)

benötigten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten (400) untergebracht ist und mit dem das Ladekabel (120) der Ladesäule (100) elektrisch verbindbar ist.

7. Ladestation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Raum (601) für die Ladesäule (100)

- im Boden,

- in oder hinter einer seitlichen Wand (51) oder

- in einer Decke (60)

befindet.

8. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Container (200) in einem zweiten Raum, insbesondere Hohlraum, im Boden (40) befindet.

9. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (200) in demselben Raum (600) untergebracht ist, in den die Ladesäule (100)

einfahrbar ist.

10. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Raum (601) in dem

Container (200) befindet.

11. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (200), insbesondere hinsichtlich Form und Material, derart ausgebildet ist, dass eine im Inneren des Containers (200) entstehende Wärme weitestgehend nach außen abgeleitet wird.

12. Ladestation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die Außenwand (201) des Containers (200) aus verzinktem Stahlblech besteht,

- die Außenwand (201) des Containers (200) Außenrippen (202) aufweist und/oder

- im Inneren des Containers (200) befindliche, im

Betriebszustand der Ladestation (10) Wärme abgebende

Komponenten (400) mit der Außenwand (201) des Containers (200) thermisch verbunden sind, insbesondere über

Wärmeleitung und/oder Wärmekonvektion.

13. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (200) aufweist

- einen Stromanschluss (204), an den eine Stromzuführung (30) zur Versorgung der Ladestation (10) mit elektrischer

Energie anschließbar ist, und/oder

- einen Kabelanschluss (206), an den das Ladekabel (120) anschließbar ist.

14. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (200) eine Luke (205), insbesondere eine Wartungsluke, aufweist, mit der der

Container (200) geöffnet und geschlossen werden kann.

15. Ladestation nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Container (200) und Ladesäule (100) als eine Einheit ausgeführt sind und in einem den ersten (601) und den zweiten Raum (602) umfassenden gemeinsamen Hohlraum (600) positionierbar sind.

16. Ladestation an Anspruch 15, wobei der Container (200) an Anschlüssen nur über einen Stromanschluss (204) verfügt.

17. Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (200) in einem Gebäude (50) mit einem ersten Raum (52) und einem zweiten Raum (53) untergebracht ist (benachbart), wobei

- sich der Container (200) im ersten Raum (52) befindet, - der Container (200) derart angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der Oberfläche (201) des Containers (200), insbesondere eine Seitenwand (201) des Containers (200), als Wand- oder Fußbodenheizung für den zweiten Raum (53) fungiert .

18. Ladestation nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Containers (200) befindliche, im

Betriebszustand der Ladestation (10) Wärme abgebende

Wärmeleitung und/oder Wärmekonvektion.

19. Ladestation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (10) eine DC- Ladestation ist.