WO2020169259A1 - Ladestation für elektrofahrzeuge - Google Patents

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WO2020169259A1
WO2020169259A1 PCT/EP2020/050365 EP2020050365W WO2020169259A1 WO 2020169259 A1 WO2020169259 A1 WO 2020169259A1 EP 2020050365 W EP2020050365 W EP 2020050365W WO 2020169259 A1 WO2020169259 A1 WO 2020169259A1
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WO
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charging
charging cable
cable
charging station
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/050365
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English (en)
French (fr)
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Stefan Helnerus
Christian Müller-Winterberg
Benedikt Bartels
Michael Schneider
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Innogy Se
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Publication date
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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the subject matter relates to a charging station for electric vehicles, in particular a stationary charging station.
  • the charging stations are supposed to blend in with the street scene and are therefore usually designed as charging stations.
  • Charging columns are characterized in particular by a compact design with a small footprint.
  • the charging columns are usually constructed like steles and have integrated or connectable charging electronics, in particular in the form of a charging unit, for charging an electric vehicle.
  • known charging stations usually have a housing to accommodate the charging unit, including the charging technology.
  • an electric vehicle is to be understood as meaning a vehicle which can be operated at least partially electrically and comprises a rechargeable electrical storage device.
  • charging stations increasingly have (permanently) attached charging cable devices.
  • Charging cable device Under a firmly chipped Charging cable device is to be understood that the charging cable device from the charging station by a user is not non-destructive and without the use of
  • a constant concern with a firmly attached charging cable device is to reduce the wear and tear of the charging cable and thus the longevity of the
  • Charging cable come to a twisting of the charging cable by a user.
  • the application is therefore based on the object of providing a charging station which increases the longevity of a charging cable device and, in particular, at the same time improves user comfort when operating the charging station.
  • the object is objectively achieved by a charging station for electric vehicles according to claim 1.
  • the charging station is stationary, especially on one
  • the foundation is set up and has a charging cable attached.
  • the charging station can preferably be in the form of a charging column.
  • the charging station can have a housing.
  • the charging unit can be at least partially integrated in the housing.
  • the loading unit includes in particular
  • Charging technology that is used for an electrical power exchange between the charging station and an electric vehicle.
  • the charging unit can also use control technology to control the charging process,
  • a charging station can have two or more charging units (for example for two or more charging cables).
  • the charging cable is a charging cable attached (permanently) to the charging station.
  • the charging cable can be at least partially stored in the housing of the charging station, in particular when it is not in use.
  • An unused operating state is to be understood in particular as a state in which the charging cable device is / is not coupled to an electric vehicle.
  • the charging cable can at least partially out of the housing during a used operating state
  • the charging cable can be decoupled from the electric vehicle again during the used operating state and fed back into the housing.
  • the charging cable can be pulled back into the housing.
  • the charging cable have a cross section with at least one area extending radially further outward and at least one area extending radially less far outward.
  • the circumference of the charging cable can be divided into at least two angular sections, the radius being greater in at least a first angular section than in at least a second angular section.
  • the charging cable can be profiled with a non-round cross-section, which prevents the charging cable from twisting when it is pulled out of the housing of the charging station. With the help of the profiled cross-section it is possible to prevent twisting.
  • the cross section of the charging cable preferably runs in a plane perpendicular to the direction of propagation of the charging cable.
  • the cross section of the charging cable have a single or multiple axial symmetry.
  • An axis of symmetry can divide a region that extends radially further outward into two mutually symmetrical regions.
  • the charging cable can have areas along its circumference at several points which point radially further outwards, where the charging cable can be guided, which leads to good prevention of twisting.
  • the cross section of the charging cable is angular, in particular polygonal.
  • Such a non-round charging cable can be guided in a guide that prevents the charging cable from twisting.
  • an outline shape of the cross section of the charging cable is essentially hypocycloid or epicycloid.
  • Such a design of the cross section creates areas that extend further outward in the radial direction and areas that extend radially less far outward.
  • the further outward extending areas can be between two
  • Guide rails be shaped.
  • a guide rail can also engage in an area that extends less far outwards and thus prevent the cable from twisting.
  • a region extending radially further outward is formed angularly and that a region extending less far outward is formed round.
  • An angular section along the circumference of the charging cable thus has an angular contour.
  • the charging cable can have an essentially round contour.
  • the charging cable have an axis that is not symmetrical with respect to the axes spanning the cross section
  • the axes x and y span the cross section and the z-axis can run in the direction of the longitudinal extension of the cable.
  • the geometrical moment of inertia to the y-axis can be different than that
  • the charging cable be formed from a cable core and an insulation.
  • the insulation forms the profiled cross section, as described above. It is therefore proposed that the insulation form the cross section with the at least one area extending radially further outward and the at least one area extending radially less far outward.
  • the insulation is formed in particular from an electrical insulation material and can be applied to the cable core as part of an extrusion process.
  • the extrusion head can be shaped so that it corresponds to the cross section of the cable, so that during extrusion the
  • the cable core is preferably round, made of a solid material.
  • the cable core is formed from a stranded wire.
  • the cable core can also be rectangular or ellipsoidal.
  • an opening is arranged in the housing, that the charging cable is led out of the housing through the opening and that the opening has a cross-section that is geometrically similar to the cross-section of the charging cable.
  • at least two guide rails can be arranged, between which at least one of the areas extending radially further outward is guided. This prevents twisting of the charging cable as it is pulled out of the housing or retracted into the housing.
  • the at least one region extending radially further outward is guided on a guide rail or a guide roller, in particular between two guide rails or guide rollers.
  • Guide rails or guide rollers can be used cumulatively or alternatively. The guide rollers reduce the resistance that the charging cable experiences when pulling it out of the housing.
  • At least one of the areas extending radially further outward can be guided in a clamping manner between at least two of the guide rollers. This ensures that the charging cable is prevented from twisting.
  • a particularly low friction of the charging cable on the guide rollers results when the guide roller has a flat or convex running surface.
  • the running surface can be straight or convex outwardly curved parallel to the axis of rotation of the guide roller.
  • the pulling out or pulling in of the charging cable into the housing can be assisted in that the guide rollers drive the charging cable in a motorized and / or spring-loaded manner.
  • the charging cable can be arranged on a shelf inside the housing.
  • the shelf can be formed by a pulley system or by a free shelf on the bottom of the housing.
  • the charging cable can be led out of the charging station via guide rollers and an opening in the housing.
  • the charging cable can be guided along the guide rollers.
  • the charging cable rests on the guide rollers over an angular section of preferably less than 15 °, in particular less than 10 °, particularly preferably less than 2 °.
  • the guide rollers can be understood in the sense of an unwinding and unwinding device that does not deflect the cable, but merely guides it in a straight movement. Bending angles that occur on the guide rollers are, in particular, less than 15, less than 10 ° or even less than 2 °.
  • At least two of the guide rollers take the charging cable according to one
  • Embodiment clamping on The charging cable can be clamped mechanically in rollers of the guide. This allows the rollers to exert a force on the charging cable in the direction of the longitudinal extension of the charging cable. Clamping makes it possible to mechanically support the lead in and out of the charging cable from the shelf through the guide.
  • the guide rollers be formed without geometrical guidance of the charging cable. Unlike conventional roller systems, in which the rollers in their profile at least one
  • Partial cross-section of the charging cable are adapted, this is not the case with the roles in question.
  • the guide rollers are not profiled to match the cross-section of the charging cable.
  • the guide rollers have flat or convex running surfaces and the cable between the
  • the flat or convex running surfaces reduce the contact area between the charging cable and the respective roller. This means that the outer surface of the charging cable is only used minimally.
  • the running surface can be straight or convex outwardly curved parallel to the axis of rotation of the guide roller.
  • the guide rollers are formed from two opposite rollers with parallel axes of rotation and that the charging cable is guided between the guide rollers.
  • the leadership roles thus support the movement of the charging cable out of the shelf and into the shelf.
  • the guide rollers drive the charging cable in a motorized and / or spring-loaded manner.
  • a torsion spring can be arranged on one of the guide rollers. When pulling the charging cable out of the shelf along the guide rollers, the torsion spring is tensioned.
  • the tensioned spring supports the pulling-in process, in that the energy stored in the spring is used to transport the charging cable.
  • a motor can be arranged on an axle at least one of the guide rollers. This engine can work with a
  • the Be provided with a torque sensor. This allows the motor to support the process depending on the force with which the cable is pulled out of the housing.
  • the motor drives the guide rollers, the direction of rotation depends on whether the charging cable is pulled out of the housing or returned to the shelf.
  • 1 shows a charging station with a charging cable
  • Figure 2 is a view of a housing with an opening
  • FIG. 1 shows a charging station 2 with a housing 4 and a charging cable 6 guided out of the housing.
  • the charging cable 6 is guided out of the housing 4 of the charging station 2 through an opening 8.
  • the charging cable 6 can be guided into the housing 4 and pulled out of the housing 4.
  • the charging station 2 is placed with its housing 4 on a floor foundation 10.
  • the ground foundation 10 is embedded in the ground in civil engineering and ends at the top of the ground.
  • the housing 4 is the
  • Charging station 2 put on and fixed there.
  • the user can detach the charging cable 6 from the vehicle 12.
  • the charging cable 6 is then pulled back into the housing 4, preferably supported by a drive.
  • the charging cable 6 is thus stored within the housing 4 between two charging processes.
  • the charging cable 6 is firmly attached to the charging station 2 and is electrically connected to a charging unit 14 within the charging station.
  • the charging unit 14 takes over the control of the charging process in a manner known per se.
  • FIG. 2 shows a side view of a charging station 2.
  • the housing 4 of the charging station 2 has the opening 8. It can be seen that the opening 8 is profiled with four areas that protrude further outward and four areas that protrude less far outward.
  • the opening 8 can according to the profiling of the
  • the opening 8 is geometrically similar to the cross section of the charging cable 6.
  • Such a shape of the opening 8 means that the charging cable 6 can be guided through the opening 8 and twisting of the charging cable 6 can be prevented at the same time.
  • 3a shows a charging cable 6 with insulation 6a and a cable core 6b. It can be seen that in the cross section of the charging cable 6, a first area 6 'protrudes radially further outward than a second area 6 ".
  • the area 6' is fin-shaped and, in particular, angular at the end, whereas the area 6" is round.
  • Fig. 3b shows a charging cable 6 with a biaxial symmetry and a
  • hypocycloid cross-section with four further outward areas 6 'and four less far outward projecting areas 6 ".
  • 3c shows a charging cable 6 with a cross-shaped cross section, likewise with four further outwardly protruding areas 6 'and four less far outwardly protruding areas 6 ".
  • the radial projection of the areas 6 ', 6 " is determined in particular starting from the center point of the cable 6, in particular from the center point of the cable core 6b.
  • Fig. 3d shows a charging cable 6 with a three-axis symmetry in which
  • Axes of symmetry each run along the direction of propagation of an area 6 'pointing further outward.
  • Fig. 3e shows a charging cable 6 with an epicycloidal cross section
  • Fig. 3f shows a charging cable 6 with an angular cross section, the cable core 6b also being formed as a flat conductor.
  • guide rollers 18 can be provided, as shown in FIG. 4.
  • the guide rollers 18 can be arranged in such a way that they receive the areas 6 ′ protruding radially further outward in a clamping manner. In particular, not all areas 6 'protruding radially further outward have to be received in a clamping manner.
  • 5a shows a side view of a guide rail 20.
  • the guide rail 20 is arranged in such a way that the region 6 ′ of the charging cable 6 that projects radially further outward is arranged in the region of the guide rail 20.
  • FIG. 5b it can be seen that two guide rails 20 accommodate the area 6 ′ that protrudes further radially outward, whereas the area 6 ′′ of the charging cable 6 that protrudes less outward is guided below the guide rail 20.
  • the guide rail 20 and the guide rollers 18 prevent the charging cable 6 from twisting within the housing 4.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Ladestation (2) für Elektrofahrzeuge, umfassend ein Gehäuse (4), mindestens eine in dem Gehäuse (4) angeordnete Ladeeinheit (14), und mindestens ein mit der Ladeeinheit (14) elektrisch verbundenes Ladekabel (6). Das Ladekabel (6) weist einen Querschnitt mit zumindest einem sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich (6') und zumindest einem sich radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereich (6") auf.

Description

Ladestation für Elektrofahrzeuge
Der Gegenstand betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, insbesondere eine stationäre Ladestation.
Der Aufbau der Ladeinfrastruktur ist von entscheidender Bedeutung für die flächendeckende Etablierung von Elektromobilität. Dazu ist es insbesondere notwendig, in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen Ladestationen für
Elektrofahrzeuge in großem Maße zu installieren. Die Ladestationen sollen sich dabei in das Straßenbild einfügen und werden daher in der Regel als Ladesäulen konzipiert.
Ladesäulen zeichnen sich insbesondere durch eine kompakte Bauform mit einer geringen Grundfläche aus. Die Ladesäulen sind in der Regel stelenartig aufgebaut und verfügen über integrierte oder anschließbare Ladeelektronik, insbesondere in Form einer Ladeeinheit, zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere weisen bekannte Ladestationen in der Regel ein Gehäuse auf, um die Ladeeinheit, umfassend die Ladetechnik, aufzunehmen.
Unter einem Elektrofahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, das zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und einen wiederaufladbaren elektrischen Speicher umfasst.
Um die Ladezeiten an einer Ladestation zu verringern, geht der Trend zu immer höheren Ladeleistungen. Eine höhere Ladeleistung erfordert jedoch Ladekabel mit erhöhten Querschnitten. Dies wiederum erhöht dementsprechend das Gewicht der Ladekabeleinrichtungen, umfassend Ladekabel und Ladeanschluss.
Um den Nutzerkomfort zu verbessern, weisen Ladestationen vermehrt (fest) angeschlagene Ladekabeleinrichtungen auf. Unter einer fest angeschlagenen Ladekabeleinrichtung ist zu verstehen, dass die Ladekabeleinrichtung von der Ladestation durch einen Nutzer nicht zerstörungsfrei und ohne Nutzung von
Werkzeug getrennt werden kann.
Ein stetiges Anliegen bei einer fest angeschlagenen Ladekabeleinrichtung ist es, den Verschleiß des Ladekabels zu reduzieren und damit die Langlebigkeit der
Ladekabeleinrichtung zu verbessern. Neben einer guten Führung des Ladekabels innerhalb eines Gehäuses ist auch der Nutzerkomfort, insbesondere das Herausziehen und Zurückführen des Kabels relevant. Dabei soll der Verschleiß an dem Ladekabel bei einem Herausziehen und Zurückführen des Ladekabels gering sein.
Insbesondere kann es bei einem Herauszieh- und/oder Rückführvorgang des
Ladekabels durch einen Nutzer zu einem Tordieren des Ladekabels kommen.
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Verfügung zu stellen, welche die Langlebigkeit einer Ladekabeleinrichtung erhöht und insbesondere gleichzeitig den Nutzerkomfort beim Betrieb der Ladestation verbessert.
Die Aufgabe wird gegenständlich durch eine Ladestation für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1 gelöst. Die Ladestation ist stationär, insbesondere auf einem
Bodenfundament aufgestellt und verfügt über ein angeschlagenes Ladekabel.
Die Ladestation kann bevorzugt in Form einer Ladesäule gebildet sein. Die
Ladestation kann ein Gehäuse aufweisen. In dem Gehäuse kann die Ladeeinheit zumindest teilweise integriert sein. Die Ladeeinheit umfasst insbesondere
Ladetechnik, die für einen elektrischen Leistungsaustausch zwischen der Ladestation und einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Neben Sicherheitstechnik kann die Ladeeinheit insbesondere Steuertechnik zum Steuern des Ladevorgangs,
insbesondere des elektrischen Stromflusses zwischen Ladestation und
Elektrofahrzeug, umfassen. Es versteht sich, dass eine Ladestation zwei oder mehr Ladeeinheiten (beispielsweise für zwei oder mehr Ladekabel) aufweisen kann. Das Ladekabel ist ein (fest) an der Ladestation angeschlagenes Ladekabel. Das Ladekabel kann, insbesondere in einem unbenutzten Betriebszustand, zumindest teilweise in dem Gehäuse der Ladestation aufbewahrt werden. Unter einem unbenutzten Betriebszustand ist insbesondere ein Zustand zu verstehen, in dem die Ladekabeleinrichtung nicht mit einem Elektrofahrzeug gekoppelt wird /ist.
Um das Ladekabel mit dem Elektrofahrzeug zu koppeln, kann das Ladekabel während eines benutzten Betriebszustands aus dem Gehäuse zumindest teilweise
herausgezogen und anschließend mit dem Elektrofahrzeug gekoppelt werden. In entsprechender Weise kann das Ladekabel während des benutzten Betriebszustands wieder von dem Elektrofahrzeug entkoppelt und in das Gehäuse zurückgeführt werden. Dabei kann das Ladekabel in das Gehäuse zurückgezogen werden.
Um zu verhindern, dass sich das Kabel während des Herausziehens aus dem Gehäuse verdreht, wird vorgeschlagen, dass das Ladekabel einen Querschnitt mit zumindest einem sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich und zumindest einem sich radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereich aufweist. Der Umfang des Ladekabels kann in zumindest zwei Winkelabschnitte unterteilt sein, wobei in zumindest einem ersten Winkelabschnitt der Radius größer ist als in zumindest einem zweiten Winkelabschnitt.
Das Ladekabel kann profiliert mit einem nicht runden Querschnitt geformt sein, was verhindert, dass sich das Ladekabel während des Herausziehens aus dem Gehäuse der Ladestation verdreht. Mit Hilfe des profilierten Querschnittes ist es möglich, eine Verdrillung zu verhindern.
Der Querschnitt des Ladekabels verläuft bevorzugt in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ladekabels. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Querschnitt des Ladekabels eine einzählige oder mehrzählige axiale Symmetrie aufweist. Eine Symmetrieachse kann einen sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich in zwei zueinander symmetrische Bereiche aufteilen. Durch eine mehrzählige axiale Symmetrie kann das Ladekabel entlang seines Umfangs an mehreren Stellen radial weiter nach außen weisende Bereich aufweisen, an denen das Ladekabel geführt werden kann, was zu einer guten Verhinderung eines Verdrillens führt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Querschnitt des Ladekabels eckig, insbesondere mehreckig ist. Ein solches, nicht rundes Ladekabel, lässt sich in einer Führung führen, durch die ein Verdrillen des Ladekabels verhindern wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Umrissform des Querschnitts des Ladekabels im Wesentlichen hypozykloid oder epizykloid ist. Durch eine solche Gestaltung des Querschnitts bilden sich radial weiter nach außen erstreckende Bereiche und radial weniger weit nach außen erstreckende Bereiche.
Die sich weiter nach außen erstreckende Bereiche können zwischen zwei
Führungsschienen geformt sein. Auch kann eine Führungsschiene in einen weniger weit nach außen erstreckenden Bereich eingreifen und somit ein Verdrillen des Kabels verhindern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, ein sich radial weiter nach außen erstreckender Bereich eckig gebildet ist und dass ein sich weniger weit nach außen erstreckender Bereich rund gebildet ist. Ein Winkelabschnitt entlang des Umfangs des Ladekabels hat somit eine eckige Kontur. Im Bereich des sich radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereiches kann das Ladekabel eine im Wesentlichen runde Kontur haben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Ladekabel ein zu den den Querschnitt aufspannenden Achsen nicht symmetrisches
Flächenträgheitsmoment aufweist. Die Achsen x und y spannen den Querschnitt auf und die z-Achse kann in Richtung der Längsausdehnung des Kabels verlaufen. Das Flächenträgheitsmoment zur y-Achse kann anders sein als das
Flächenträgheitsmoment zur x-Achse.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Ladekabel aus einer Kabelseele und einer Isolation gebildet ist. Insbesondere die Isolation bildet den profilierten Querschnitt, wie oben beschrieben. Daher wird vorgeschlagen, dass die Isolation den Querschnitt mit dem zumindest einen sich radial weiter nach außen erstreckenden und dem zumindest einen sich radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereich bildet. Die Isolation ist insbesondere aus einem elektrischen Isolationsmaterial gebildet und kann im Rahmen eines Extrusionsprozesses auf die Kabelseele aufgebracht werden. Der Extrusionskopf kann so geformt sein, dass er dem Querschnitt des Kabels entspricht, so dass während des Extrudierens der
beschriebene Querschnitt bereits gebildet wird.
Im Gegensatz zur Isolation ist die Kabelseele bevorzugt rund, aus einem Vollmaterial. Insbesondere ist die Kabelseele aus einer Litzenleitung gebildet. Auch kann die Kabelseele rechteckig oder ellipsoid sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in dem Gehäuse eine Öffnung angeordnet ist, dass das Ladekabel durch die Öffnung aus dem Gehäuse herausgeführt ist und dass die Öffnung eine zu dem Querschnitt des Ladekabels geometrisch ähnlichen Querschnitt aufweist. Dies führt dazu, dass das Ladekabel mit dem profilierten Querschnitt in der Öffnung geführt ist und ein Verdrillen verhindert wird. Im Bereich der Öffnung, insbesondere im Inneren des Gehäuses, können zumindest zwei Führungsschienen angeordnet sein, zwischen denen zumindest einer der sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereiche geführt ist. Dies verhindert ein Verdrillen des Ladekabels, wenn es aus dem Gehäuse heraus gezogen wird oder in das Gehäuse zurückgezogen wird.
Auch wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine sich radial weiter nach außen erstreckende Bereich an einer Führungsschiene oder einer Führungsrolle, insbesondere zwischen zwei Führungsschienen oder Führungsrollen geführt ist. Es können Führungsschienen oder Führungsrollen kumulativ oder alternativ verwendet werden. Die Führungsrollen verringern den Widerstand, den das Ladekabel beim Herausziehen aus dem Gehäuse erfährt.
Zwischen zumindest zwei der Führungsrollen kann zumindest einer der sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereiche klemmend geführt sein. Dies stellt sicher, dass das Verdrillen des Ladekabels verhindert wird.
Eine besonders geringe Reibung des Ladekabels an den Führungsrollen ergibt sich dann, wenn die Führungsrolle eine ebene oder konvexe Laufflächen aufweisen. Die Lauffläche kann parallel zu der Drehachse der Führungsrolle gerade oder konvex nach außen gebogen geformt sein.
Eine Unterstützung des Herausziehens oder Hereinziehens des Ladekabels in das Gehäuse kann dadurch bewirkt werden, dass die Führungsrollen motorisch und/oder federbelastet das Ladekabel antreiben.
Innerhalb des Gehäuses kann das Ladekabel an einer Ablage angeordnet sein. Die Ablage kann durch ein Umlenkrollensystem oder durch eine freie Ablage am Boden des Gehäuses gebildet sein.
Ausgehend von der Ablage kann das Ladekabel über Führungsrollen und eine Öffnung in dem Gehäuse aus der Ladestation herausgeführt sein. Das Ladekabel kann entlang der Führungsrollen geführt sein. Das Ladekabel liegt an den Führungsrollen über einen Winkelabschnitt von bevorzugt kleiner 15°, insbesondere kleiner 10°, besonders bevorzugt kleiner 2° auf. Die Führungsrollen können im Sinne eines Aus- und Abrollers, welcher das Kabel nicht umlenkt, sondern lediglich in einer geraden Bewegung führt, verstanden werden. Biegewinkel, die an den Führungsrollen auftreten, liegen insbesondere unter 15 kleiner 10° oder sogar kleiner als 2°.
Zumindest zwei der Führungsrollen nehmen das Ladekabel gemäß einem
Ausführungsbeispiel klemmend auf. Das Ladekabel kann mechanisch in Rollen der Führung eingeklemmt sein. Dadurch können die Rollen eine Kraft auf das Ladekabel in Richtung der Längsausdehnung des Ladekabels ausüben. Durch das Klemmen ist es möglich, das Herein- und Herausführen des Ladekabels aus der Ablage durch die Führung mechanisch zu unterstützen.
Um zusätzliche Reibung an den Führungsrollen zu vermeiden, was zu einer vereinfachten Handhabung führt, wird vorgeschlagen, dass die Führungsrollen ohne geometrische Führung des Ladekabels gebildet sind. Anders als bei herkömmlichen Rollensystemen, bei denen die Rollen in ihrem Profil an zumindest einen
Teilquerschnitt des Ladekabels angepasst sind, ist dies bei den gegenständlichen Rollen nicht der Fall. Die Führungsrollen sind nicht angepasst an den Querschnitt des Ladekabels profiliert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Führungsrollen ebene oder konvexe Laufflächen aufweisen und das Kabel zwischen den
Führungsrollen geführt ist. Durch die ebenen oder konvexen Laufflächen wird die Berührfläche zwischen dem Ladekabel und der jeweiligen Rolle reduziert. Das führt dazu, dass die Mantelfläche des Ladekabels nur minimal beansprucht wird. Die Lauffläche kann parallel zu der Drehachse der Führungsrolle gerade oder konvex nach außen gebogen geformt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Führungsrollen aus zwei einander gegenüber liegenden Rollen mit parallelen Drehachsen gebildet sind und dass das Ladekabel zwischen den Führungsrollen geführt ist. Die Führungsrollen unterstützen somit die Bewegung des Ladekabels aus der Ablage heraus und in die Ablage hinein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Führungsrollen das Ladekabel motorisch und/oder federbelastet antreiben. Eine Torsionsfeder kann an einer der Führungsrollen angeordnet sein. Beim Herausziehen des Ladekabels aus der Ablage entlang der Führungsrollen wird die Torsionsfeder gespannt. Beim
Hereinziehen unterstützt die gespannte Feder den Vorgang des Hereinziehens, indem die in der Feder gespeicherte Energie zum Transport des Ladekabels eingesetzt wird. Bei einer motorischen Unterstützung kann an einer Achse zumindest einer der Führungsrollen ein Motor angeordnet sein. Dieser Motor kann mit einem
Drehmomentsensor versehen sein. Dadurch kann der Motor abhängig von der Kraft, mit der das Kabel aus dem Gehäuse gezogen wird, den Vorgang unterstützen. Der Motor treibt die Führungsrollen motorisch an, wobei die Drehrichtung abhängig davon ist, ob das Ladekabel aus dem Gehäuse heraus gezogen wird oder zurück in die Ablage geführt wird.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ladestation mit einem Ladekabel;
Fig. 2 eine Ansicht eines Gehäuses mit einer Öffnung;
Fig. 3a-f verschiedene Querschnitte von Ladekabeln;
Fig. 4 Führungsrollen an einem Ladekabel;
Fig. 5a, b Führungsschienen an einem Ladekabel. Fig. 1 zeigt eine Ladestation 2 mit einem Gehäuse 4 und einem aus dem Gehäuse herausgeführten Ladekabel 6. Das Ladekabel 6 wird durch eine Öffnung 8 aus dem Gehäuse 4 der Ladestation 2 herausgeführt. Dabei kann das Ladekabel 6 in das Gehäuse 4 hineingeführt werden und aus dem Gehäuse 4 herausgezogen werden. Die Ladestation 2 ist mit ihrem Gehäuse 4 auf einem Bodenfundament 10 aufgesetzt. Das Bodenfundament 10 ist im Tiefbau in den Boden eingelassen und schließt mit der Geländeoberkante ab. Auf das Bodenfundament 10 wird das Gehäuse 4 der
Ladestation 2 aufgesetzt und dort fixiert.
Möchte ein Nutzer sein Fahrzeug 12 laden, so kann er das Ladekabel 6 aus dem Gehäuse 4 herausziehen. Anschließend kann er das Ladekabel 6 mit einem
entsprechenden Stecker an dem Fahrzeug 12 anschließen. Zum Ende des
Ladevorgangs kann der Nutzer das Ladekabel 6 von dem Fahrzeug 12 lösen. Das Ladekabel 6 wird dann, bevorzugt durch einen Antrieb unterstützt, zurück in das Gehäuse 4 gezogen. Das Ladekabel 6 wird zwischen zwei Ladevorgängen somit innerhalb des Gehäuses 4 gelagert.
Das Ladekabel 6 ist fest an der Ladestation 2 angeschlagen und innerhalb der Ladestation elektrisch mit einer Ladeeinheit 14 verbunden. Die Ladeeinheit 14 übernimmt die Steuerung des Ladevorgangs in einer an sich bekannten Weise.
Fig.2 zeigt eine Seitenansicht einer Ladestation 2. Das Gehäuse 4 der Ladestation 2 weist die Öffnung 8 auf. Zu erkennen ist, dass die Öffnung 8 profiliert ist und zwar mit vier weiter nach außen ragenden Bereichen und vier weniger weit nach außen ragenden Bereichen. Die Öffnung 8 kann entsprechend der Profilierung des
Ladekabels 6, wie es nachfolgend beschrieben wird, profiliert sein. Dadurch ist die Öffnung 8 geometrisch ähnlich zu dem Querschnitt des Ladekabels 6. Eine solche Form der Öffnung 8 führt dazu, dass das Ladekabel 6 durch die Öffnung 8 geführt werden kann und dabei gleichzeitig ein Verdrillen des Ladekabels 6 verhindert sein kann. Fig. 3a zeigt ein Ladekabel 6 mit einer Isolation 6a und einer Kabelseele 6b. Zu erkennen ist, dass im Querschnitt des Ladekabels 6 ein erster Bereich 6' radial weiter nach außen ragt, als ein zweiter Bereich 6". Der Bereich 6' ist finnenförmig und insbesondere endseitig eckig gebildet, wohingegen der Bereich 6" rund ist.
Fig. 3b zeigt ein Ladekabel 6 mit einer zweiachsigen Symmetrie und einem
hypozykloiden Querschnitt mit vier weiter nach außen Bereichen 6' und vier weniger weit nach außen ragenden Bereichen 6".
Fig. 3c zeigt ein Ladekabel 6 mit einem kreuzförmigen Querschnitt mit ebenfalls vier weiter nach außen ragenden Bereichen 6' und vier weniger weit nach außen ragenden Bereichen 6".
Die radiale Auskragung der Bereiche 6', 6" bestimmt sich insbesondere ausgehend vom Mittelpunkt des Kabels 6, insbesondere vom Mittelpunkt der Kabelseele 6b.
Fig. 3d zeigt ein Ladekabel 6 mit einer dreiachsigen Symmetrie, bei der
Symmetrieachsen jeweils entlang der Ausbreitungsrichtung einer weiter nach außen weisenden Bereichs 6' verlaufen.
Fig. 3e zeigt ein Ladekabel 6 mit einem epizykloiden Querschnitt und Fig. 3f zeigt ein Ladekabel 6 mit einem eckigen Querschnitt, wobei die Kabelseele 6b ebenfalls als Flachleiter gebildet ist.
Um das Ladekabel 6 in dem Gehäuse 4 zu führen, können, wie in Fig. 4 gezeigt, Führungsrollen 18 vorgesehen sein. Die Führungsrollen 18 können so angeordnet sein, dass diese die radial weiter nach außen ragenden Bereiche 6‘ klemmend aufnehmen. Insbesondere müssen nicht alle radial weiter nach außen ragende Bereiche 6' klemmend aufgenommen werden. Fig. 5a zeigt eine Seitenansicht einer Führungsschiene 20. Die Führungsschiene 20 ist so angeordnet, dass der radial weiter nach außen ragende Bereich 6' des Ladekabels 6 im Bereich der Führungsschiene 20 angeordnet ist. In einer Schnittansicht gemäß Fig. 5b ist zu erkennen, dass zwei Führungsschienen 20 den radial weiter nach außen ragenden Bereich 6' aufnehmen, wohingegen der weniger weit nach außen ragenden Bereich 6" des Ladekabels 6 unterhalb der Führungsschiene 20 geführt ist.
Die Führungsschiene 20 sowie die Führungsrollen 18 verhindert ein Verdrillen des Ladekabels 6 innerhalb des Gehäuses 4.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ladestation (2) für Elektrofahrzeuge, umfassend:
ein Gehäuse (4),
mindestens eine in dem Gehäuse (4) angeordnete Ladeeinheit (14),
mindestens ein mit der Ladeeinheit (14) elektrisch verbundenes Ladekabel (6), dadurch gekennzeichnet,
dass das Ladekabel (6) einen Querschnitt mit zumindest einem sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich (6‘) und zumindest einem sich radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereich (6") aufweist.
2. Ladestation (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querschnitt des Ladekabels (6) eine einzählige oder mehrzählige axiale Symmetrie aufweist.
3. Ladestation (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querschnitt des Ladekabels (6) eckig, insbesondere mehreckig ist.
4. Ladestation (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Umrissform des Querschnitts des Ladekabels (6) im Wesentlichen hypozykloid oder epizykloid ist oder der Querschnitt des Ladekabels (6) im Wesentlichen elipsoid ist.
5. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein sich radial weiter nach außen erstreckender Bereich (6') eckig gebildet ist und dass ein sich weniger weit nach außen erstreckender Bereich (6") rund gebildet ist.
5 6. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ladekabel (6) ein zu den den Querschnitt aufspannenden Achsen nicht symmetrisches Flächenträgheitsmoment aufweist.
0 7. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ladekabel (6) aus eine Kabelseele (6a) und einer Isolation (6b) gebildet ist, wobei die Isolation (6b) den Querschnitt mit dem zumindest einem sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich (6‘) und dem zumindest einem sich
5 radial weniger weit nach außen erstreckenden Bereich (6") bildet.
8. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kabelseele (6a) rund, rechteckig oder elipsoid ist.
0
9. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Gehäuse (4) eine Öffnung (8) angeordnet ist, dass das Ladekabel (6), durch die Öffnung (8) aus dem Gehäuse (4) heraus geführt ist und dass die
5 Öffnung (8) einen zum dem Querschnitt des Ladekabels (6) geometrisch
ähnlichen Querschnitt aufweist.
10. Ladestation (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine sich radial weiter nach außen erstreckende Bereich (6‘) an zumindest einer Führungsrolle (18), insbesondere zwischen zwei
Führungsrollen, oder einer Führungsschiene (20) geführt ist.
11. Ladestation (2) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei der Führungsrollen (18) den sich radial weiter nach außen erstreckenden Bereich (6‘) klemmend aufnehmen.
12. Ladestation (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Führungsrolle (18) eine ebene oder konvexe Laufflächen aufweist.
13. Ladestation (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Führungsrolle (18) motorisch und/oder federbelastet das Ladekabel (6) antreibt.
PCT/EP2020/050365 2019-02-19 2020-01-09 Ladestation für elektrofahrzeuge WO2020169259A1 (de)

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