WO2023061583A1 - Bordstein-ladevorrichtung zum laden des energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs sowie bordstein-ladesystem - Google Patents

Bordstein-ladevorrichtung zum laden des energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs sowie bordstein-ladesystem Download PDF

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WO2023061583A1
WO2023061583A1 PCT/EP2021/078344 EP2021078344W WO2023061583A1 WO 2023061583 A1 WO2023061583 A1 WO 2023061583A1 EP 2021078344 W EP2021078344 W EP 2021078344W WO 2023061583 A1 WO2023061583 A1 WO 2023061583A1
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WO
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curb
charging
plug
energy store
charging device
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/078344
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English (en)
French (fr)
Inventor
Felix STRACKE
Jens Hoffmann
Original Assignee
Pierburg Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/04—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water in surface ducts; Ducts or covers therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • 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
    • B60L53/10—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 characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • 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
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/22—Gutters; Kerbs ; Surface drainage of streets, roads or like traffic areas
    • E01C11/221—Kerbs or like edging members, e.g. flush kerbs, shoulder retaining means ; Joint members, connecting or load-transfer means specially for kerbs
    • E01C11/222—Raised kerbs, e.g. for sidewalks ; Integrated or portable means for facilitating ascent or descent

Definitions

  • Curb charging device for charging the energy store of an electrically powered vehicle and curb charging system
  • the invention relates to a curb charging device for charging the energy store of an electrically powered vehicle and a curb charging system for charging the energy store of a plurality of electrically powered vehicles.
  • Such curb charging devices are charging stations integrated in the curb, to which vehicles can be connected via an electrical connection in order to charge their energy stores or batteries. This applies in particular to purely electrically powered vehicles, but also to hybrid vehicles.
  • Rechargeable vehicles can be passenger cars, trucks, motorcycles or electric bicycles.
  • DE 10 2017 218 947 A1 proposes arranging a charging device for charging vehicles on the curb of a road boundary.
  • the curb is either designed with an energy supply or has its own energy storage unit.
  • a curb charging device for charging the energy store of an electrically driven vehicle has a curb element in which an interface unit is integrated and which is accessible from the outside.
  • An interface unit is understood to mean, for example, a plug or an inductive surface via which a connection to the vehicle's energy store can be established either by means of a cable or via magnetic waves.
  • the curb charging device has an electronic unit, which is also integrated in the curb element.
  • This can have various electronic units, such as power units, sensors, payment interfaces, etc.
  • the electronic unit can either be designed separately from the interface unit or formed integrally with it, so that the connector and electronics are then arranged in a common housing.
  • the curb loading device has at least one connector element, which is designed to be accessible from the outside on the curb element.
  • a connector element can be used to establish a constant electrical connection to the outside, for example to an energy source or other connected curb elements.
  • Electrical lines are arranged in the curb element, via which the at least one connector element is connected to the electronics unit and the electronics unit is connected to the interface unit. Accordingly, both the interface and the electronics unit are supplied with voltage. Accordingly, an electrical connection of Curb loading device produced via the at least one connector element with an adjacent curb loading device and / or a power source.
  • Such a curb charging device can be used flexibly and can be integrated into the streetscape without major excavation work being necessary, cables having to be laid over the sidewalks for charging or additional areas being required. By subdividing into different units, a high degree of interchangeability and possible expandability is achieved, so that defective parts or parts that have to be exchanged for other reasons can be easily replaced or the electronics unit can be subsequently expanded with additional parts. Curb chargers are also less likely to be damaged than charging stations.
  • a curb charging system for charging the energy stores of several electrically powered vehicles has a first such curb charging device with two connector elements, of which a first connector element is connected to an energy source and a second connector element is used for at least indirect connection to a second curb charging device in that a first connector element of the second curb loading device is electrically connected to the second connector element of the first curb loading device.
  • a first connector element of the second curb loading device is electrically connected to the second connector element of the first curb loading device.
  • second curb charging devices can be supplied with voltage via just a single energy source.
  • a complete stretch of road can have only one energy source and a large number of parked vehicles can still be charged. This minimizes the need for excavation work.
  • any number of second curb charging devices can be connected in series, one behind the other.
  • the first curb loader can do the same be designed like the second curb charger or it can have a different connection for the power supply.
  • the connection can be made either directly or indirectly via intermediate stones, which also contain an electrical line.
  • the curb charging device preferably has an interface unit designed as a plug, which is arranged in the curb element in a fixed but replaceable manner.
  • the fixed arrangement of the plug avoids damage to otherwise necessary kinematics and improves the durability of the electrical connection.
  • the interface unit is a connector that has a connector housing, wherein the curb element has a first receptacle into which the connector can be moved and from which the connector can be moved.
  • a movement can, for example, take place automatically only after approval by the electronics unit, for example after advance payment of the charge quantity to be expected or identification of the user.
  • the movement of the plug relative to the curb element thus ensures both better accessibility of the plug and, if desired, better protection against destruction.
  • This interface unit can also be exchanged.
  • the interface unit can also be designed as an induction surface, so that no cables are required to charge the vehicle.
  • a plug surface is arranged parallel to the surface of the curb element, so that a plug-on counterpart can be inserted into the plug perpendicular to the surface of the curb element, in particular from above, and the plug can be closed and released by a flap with a circumferential seal. So will a good and easy Accessibility of the plug established.
  • the flap can serve as a safety lock that can only be opened when the user has been identified or a vehicle parked accordingly has been sensed.
  • a plug surface is arranged parallel to the surface of the curb element, so that an attachment plug counterpart can be inserted into the plug perpendicular to the surface of the curb element and the plug can be released or closed by a slide plate. If the plug is formed on the upward-pointing surface of the curb element, the plug counterpart is thus inserted straight into the plug from above when the slide plate releases the plug.
  • the connector with its connector housing can be folded out of the first receptacle of the curb element via a pivoting mechanism. This unfolding movement improves the accessibility of the connector or enables the connector counterpart to be inserted in the first place. In this way, water can be prevented from penetrating the connector.
  • the plug with its plug housing can be extended vertically from the first receptacle of the curb element via a lifting mechanism.
  • This version also leads to good accessibility of the plug and thus easy connection. The inflow of water into the plug is also largely avoided. This extension can also be done electrically via corresponding releases.
  • an upward-facing surface of the housing can be made slightly larger than the socket in the curb and thus function as a cover that wraps around the curb when the plugs are not in the curb used position. This can prevent dirt from collecting in the receptacle.
  • the first receptacle has a water drainage opening at its lowest position, which forms an inlet of a drainage channel arranged in the curb element. Water that penetrates into the receptacle of the plug in the curb element is correspondingly discharged downward via the water drainage opening and this drainage channel and, if necessary, into the sewage system due to gravity.
  • the electronics unit is preferably arranged in a separate electronics housing, which is arranged in a second receptacle of the curb element.
  • the electronics unit can thus be inserted or removed with the housing.
  • a high level of flexibility is achieved in this way, since additional electronic components can be subsequently integrated or parts of the existing electronics can be exchanged. This can be done either after removing the housing in this housing or the complete housing with electronics can be exchanged in one step.
  • the electronic unit is preferably designed to be exchangeable, so that no non-detachable attachment of individual electronic components takes place. This facilitates service and maintenance and enables the electronics to be upgraded to adapt to new security requirements, bidirectional charging, charging speed, sensors, payment systems and the like. There is the possibility of an individual choice of charging power for the customer, which in the case of the charging stone operator depends, for example, on the available electrical power in the area, the number of equipped charging stations and the like. Control electronics of the electronics unit in the electronics housing can preferably be exchanged depending on the performance class of the supply line. This creates a modular curb charging device that can be adapted to all supply lines and available energy sources by simply replacing the control electronics.
  • the electronics unit has an electricity meter, a communication unit or
  • Communication interface and / or a payment unit The user can be identified via the communication interface or unit, and the charging device can thus be enabled.
  • the communication interface or unit is therefore used for identification and payment but also for communication with the vehicle, which means that the curb charger knows what charging capacity can be charged, how much energy is in the battery and how much can be charged accordingly.
  • the billing then takes place using the electricity meter, which transmits the information to the payment unit.
  • the payment unit can be implemented as a plug & charge, QR code reader or similar.
  • the curb charging device has a parking sensor, which in particular can be part of the electronics unit or is at least electrically connected to it. This automatically identifies the presence of a vehicle. If necessary, the vehicle can also be fully identified. This can also be used to start automated processes that make a charging process possible in the first place.
  • This parking sensor can also be used as part of a smart city, where it can indicate free parking spaces and ensure that cars parked without charging are penalized. Further Sensors such as temperature sensors or moisture sensors and the like can also be present in the curb element.
  • the second curb loading devices can preferably each have two connector elements, via which a plurality of second curb loading devices are connected to one another.
  • Curb charging device are connected to an energy source, are connected in series and so a corresponding number of vehicles are charged simultaneously.
  • At least one curb connection device is arranged between the first curb charging device and the several second curb charging devices, which has a curb element with two connector elements, which are electrically connected to one another via internal electrical lines, the first and second curb loaders and the
  • Curb connection devices are connected to each other via the connector elements.
  • the curb loading devices can thus be arranged at any desired distance from one another, which corresponds, for example, to the length of an average parking space. This means that smaller and easier-to-handle individual curbs can be used and installed.
  • These curb connection devices can also be curved or lowered.
  • the connector elements with respect to the ground in one direction, in particular upwards from the curb loading devices and / or
  • Curb connection devices and are in the main direction considered to be arranged in the two end regions of the curb elements, with a connection between two adjacent curb loading devices and/or curb connection devices taking place via a bridge element which has two plug counterparts which point in opposite directions to the connector elements, in particular point downwards with respect to the surface of the earth, so that the bridge element can be placed on the end areas of the curb loading devices and/or the curb connection devices.
  • the shape of the bridge element corresponds to the shape of two adjacent recesses in the curb loading devices or connection devices.
  • each bridge element corresponds to the height and depth of the recesses in the end areas of the curb elements and the width of each bridge element corresponds to the width of the two adjacent recesses of the first curb loading device and the adjacent second curb loading device and/or the curb connection device, on which the connector elements are formed.
  • the end area is an extending area that connects to the respective end in the main extension direction on the curb element, so that these end areas delimit the curb on both sides in the longitudinal direction and the electronic unit and the interface unit are arranged between these end areas.
  • the curb elements can all be installed next to each other and then the electrical connection can be made, at least outside of curves or depressions, using bridge elements that are always identical in construction. This facilitates assembly and reduces manufacturing costs. These bridge elements also serve to compensate for movement in the event of temperature fluctuations, vibrations, weight loads or emerging roots.
  • a first connector element viewed in the main direction of extension, has the first End area of each curb loading device with respect to the earth's surface upwards from the curb loading device or the curb connection device and a second connector element, which forms a plug counterpart, in the opposite second end area of each curb loading device or curb connection device with respect to the earth's surface downwards from the Curb loading device or the curb connection device, a first recess being provided in the upper area on the first end area and a second recess being provided in the lower area on the second end area, the height and width of the recesses corresponding to the height and width of the curb element itself correspond to its opposite end region.
  • these curb charging devices or curb connection devices can be placed next to and on top of one another like building blocks, with the electrical connection also being established in one step. This reduces the number of necessary assembly steps.
  • a curb charging device for charging the energy store of an electrically driven vehicle and a curb charging system with curb charging devices of this type is thus created which is flexible and modular in design and yet very easy to assemble.
  • the earthworks required for assembly are minimized, as is the number of assembly steps to implement such a system that can be used to build a smart city with networks, charging stations, counting and measuring systems.
  • the cityscape is not changed.
  • a loss of space is avoided as well as tripping hazards caused by cables on the sidewalks.
  • the number of energy sources required can also be reduced.
  • Curb charging devices for charging the energy storage of a electrically powered vehicle and a curb charging system equipped with it are shown in the figures and are described below.
  • FIG. 1 shows a basic sketch of a curb loading system according to the invention in a plan view.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of a curb loading device according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a curb loading device according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a curb loading device according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a curb loading device according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a fifth exemplary embodiment of a curb loading device according to the invention.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a curb loading system according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 1 shows a sidewalk 10 which is delimited on one side by a house wall 12 and on the other side by a curb 14 which is formed by a plurality of curb elements 16 .
  • an energy source 18 in the form of a power connection connected to the power grid.
  • the energy source 18 is connected to one of the curb elements 16 via an underground supply line 20, which in turn is connected to the following curb elements 16 via electrical lines 22 arranged in the curb elements 16, so that all of these successive curb elements 16 are supplied with electricity via an energy source 18.
  • At least on a first curb element 16 is an interface unit 24 designed as a plug, into which a plug-on counterpart 26 is plugged, which is connected via a cable 28 to an energy store 30, in particular a battery of an electrically operated vehicle 32, so that this energy store 30 via the energy source 18 can be charged.
  • the curb elements 16 used are designed as curb loading devices 34 . Such is shown in FIG.
  • the terms “above”, “below”, “below”, “above” or similar mean the condition of the curb loading device, which corresponds to the condition installed on the side of the road. "Top” thus corresponds to the side facing away from the earth's surface when installed.
  • the curb charging device 34 consists of a plug 24.1 fixedly arranged in the curb element 16, the plug surface 36 of which is arranged parallel to the upward-facing surface 38 of the curb element 16, so that a plug counterpart can be inserted vertically into the plug 24.1 from above. when its plug surface 36 is released.
  • a plug counterpart can be inserted vertically into the plug 24.1 from above. when its plug surface 36 is released.
  • it is arranged in a first receptacle 40 of the curb element 16 and can be opened and covered by a flap 42 that can be locked and unlocked.
  • This flap 42 has a peripheral seal 44 on its side facing the plug 24.1 in the closed state.
  • the plug 24.1 is connected via a line 22.1 to an electronics unit 46 which is arranged in a separate electronics housing 48 which is arranged in a second receptacle 50 on the curb element 16.
  • the electronic unit 46 can also have an electricity meter 54, communication units or interfaces 56 and optionally a parking sensor 58 and/or a payment unit 59 and a fuse (not shown).
  • the electricity meter 54 is used to determine the electricity drawn from the grid to charge the battery 30 .
  • the communication units or interfaces 56 can, in particular, be radio-based units via which communication can take place, for example by means of a mobile phone, in order to release a corresponding curb charging device 34 and assign it to a specific user, who can then also use this communication unit 56 or the payment unit 59 to pay, if necessary .
  • the flap 42 can only be opened after the user has been identified, or can open automatically.
  • the parking sensor 58 is used to identify a vehicle 32 in a specific parking space, which can also be used as a release condition. Its information can also be collected, which means that free parking spaces can be approached in a targeted manner.
  • Electronics unit 46 is connected via a further line 22.2 to a loop-through line 22.3, which, viewed in the longitudinal direction of curb element 16, extends from a first end region 60 to a second end region 62 of curb element 16, specifically from a first connector element 64 on first end region 60 to a second connector element 66 on the second end region 62.
  • the connector elements 64, 66 protrude upwards from the curb element 16 and have a sealing element 67 around the contacts 69, to prevent ingress of water through the connector elements 64, 66 in the lines 22.
  • the plane in which the connector elements 64, 66 is arranged is below the surface 38 of the curb element 16 on which the plug 24.1 is arranged.
  • a recess 68 is provided in the upper area of each of the end areas 60, 62, so that the curb element 16 has a lower height in the end areas 60, 62 than in the central area, which can be used to connect a plurality of curb loading devices 34, such as this is explained in detail in the description of FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from that shown in FIG. 2 only in the design of the possible closure of the plug 24.1.
  • this can be released and closed not by a pivotable flap 42 but by a slide plate 70 which is guided in lateral grooves 72 and can be displaced.
  • projections 76 are formed on a fixed slide element 74, which also forms the lateral grooves 72, against which the slide plate 70 rests in the end positions.
  • a plug 24.2, which is arranged in a plug housing 78 is used.
  • the connector housing 78 can be folded out of the first receptacle 40 with the connector 24.2 via a pivoting mechanism 80 .
  • the plug housing 78 is delimited at the top by a cover 81, which protrudes laterally beyond the rest of the plug housing 78 and rests with its protruding edge 82 in the retracted position on the first receptacle 40 delimiting surface 84 of the curb element 16 for sealing.
  • the connector 24.2 is connected to the electrical line 22.1 via a flexible piece of line.
  • At the lowest position of the first receptacle 40 is a water drainage opening 86 which forms an inlet of a drainage channel 88 which opens below the curb element 16 into the ground, into the drainage channel at the roadside or directly into the sewage system.
  • FIG. 5 shows a further alternative embodiment of the interface unit 24, which is designed here as a plug 24.3 with a lifting mechanism 90.
  • the plug 24.3 is arranged in a plug housing 78, which, however, can be extended out of the first receptacle 40 perpendicular to the surface 38 of the curb element 16.
  • the housing has a housing side that serves as a cover 81, the edge 82 of which rests in the retracted position on the surface 84 of the curb element 16 that delimits the first receptacle 40 for sealing purposes.
  • the electrical line 22.1 has a length compensation element 92 here.
  • interface unit 24 can be opened either mechanically or electrically, each of which may require identification of the user.
  • interface unit 24 is designed as an induction surface 24.4 which interacts with an inductive charging plug 94 which is connected to the battery 30 of the vehicle 32.
  • FIG. 7 shows an exemplary structure of a curb loading system consisting of several elements.
  • This consists of two curb loading devices 34.1, 34.2 connected in series and arranged directly next to one another in the main extension direction, as shown in Figure 4 are shown, any previously shown embodiment can be connected in this way.
  • the two curb loading devices 34.1, 34.2 are connected to one another via a bridge element 96, the dimensions of which correspond to the dimensions of the two facing recesses 68 in the first curb loading device 34.1 and the adjacent second curb loading device 34.2, so that after the bridge element 96 a continuous essentially straight surface is created.
  • Each bridge element 96 has two plug counterparts 98 for the connector elements 64, 66, which are connected to one another by means of an electrical line 99 inside the bridge element 96.
  • the distance between these two plug counterparts 98 corresponds to the distance between the second plug connector element 66 of the first curb loading device 34.1 and the first plug connector element 64 of the second curb loading device 34.2, so that by inserting the bridge element 96 into the recesses 68, the plug plug counterparts 98 can also be plugged onto the plug connector elements 64, 66 takes place, whereby an electrical connection is made between the first curb charging device 34.1 and the second curb charging device 34.2, which can thus be supplied from the same energy source 18, which is connected via a supply line 20 and the first connector element 64 to the first Curb charger can be connected.
  • a connection can also be established in that the first end area 60 has the cutout 68 in the lower area and instead of the first connector element 64 has a plug counterpart 98 .
  • the second recess 68 in the second end area 62 can be filled by the first end area 60 of the following curb loading devices 34.2, with the electrical connection also being established directly.
  • not all curb elements have to be included Electronics unit and interface unit are running. It is also conceivable to provide curb connection devices between the curb charging devices, which only have the electrical lines and corresponding connector elements and/or plug counterparts in order to produce an electrically subsequent connection.
  • curb charging devices for charging the energy store of an electrically powered vehicle
  • a complete charging infrastructure can be created in a simple manner, which is flexible and modular in design and yet very easy to assemble.
  • the use of only one energy source for several charging devices significantly reduces the necessary manufacturing steps.
  • a suitably designed curb charging system can be fully retrofitted without changing the cityscape.

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Abstract

Es wird eine Bordstein-Ladevorrichtung (34) zum Laden des Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordsteinelement (16), einer Schnittstelleneinheit (24), die im Bordsteinelement (16) integriert angeordnet und von außerhalb zugänglich ist, einer Elektronikeinheit (46), die im Bordsteinelement (16) integriert angeordnet ist, mindestens einem Steckverbinderelement (64; 66), das von außen zugänglich am Bordsteinelement (16) ausgebildet ist, und elektrischen Leitungen (22) im Bordsteinelement (16), über die das mindestens eine Steckverbinderelement (64; 66) mit der Elektronikeinheit (46) und die Elektronikeinheit (46) mit der Schnittstelleneinheit (24) verbunden sind, vorgeschlagen, wobei die Bordstein-Ladevorrichtung (34) über das mindestens eine Steckverbinderelement (64; 66) mit einer benachbarten Bordstein-Ladevorrichtung (34) und/oder einer Energiequelle (18) elektrisch verbindbar ist. So kann auch ein Bordstein-Ladesystem hergestellt werden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sowie Bordstein-Ladesystem
Die Erfindung betrifft eine Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sowie ein Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge.
Derartige Bordstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein integrierte Aufladestationen, an welche Fahrzeuge über eine elektrische Verbindung angeschlossen werden können, um deren Energiespeicher beziehungsweise 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 entsprechend 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. Die Integration solcher Aufladevorrichtungen in den Bordstein hat hingegen den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und den optischen Eindruck dieser stören. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Zusätzlich wird die Erschließung durch Einsprung von Zeit und Kosten erleichtert. Es besteht eine hohe Flexibilität und Nachrüstbarkeit durch mögliche Modularisierung. Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Karamboulagen mit Fahrzeugen entfallen.
Entsprechend wird in der DE 10 2017 218 947 Al vorgeschlagen, eine Ladevorrichtung zum Laden von Fahrzeugen im Bordstein einer Straßenbegrenzung anzuordnen. Der Bordstein wird entweder mit einer Energiezuführung ausgebildet oder weist eine eigene Energiespeichereinheit auf.
Solche Ladevorrichtungen sind jedoch einzeln an entsprechende Energiequellen anzuschließen, um die Energieversorgung sicher zu stellen. Dies erfordert einen hohen Aufwand bei der Installation, da viele Erdarbeiten durchzuführen sind. Des Weiteren ist die Flexibilität bezüglich der geforderten Elektronik stark eingeschränkt, da der Bordstein bei geänderten Anforderungen jeweils komplett ausgetauscht werden muss.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, welche ein hohes Maß an Flexibilität erhält und einfach zu montieren ist. Des Weiteren soll es möglich sein, die Anzahl notwendiger Energiequellen zur Versorgung der Ladevorrichtungen zu reduzieren, so dass auch ganze Straßenzüge mit minimalem Installationsaufwand zum Laden von einer Vielzahl von Fahrzeugen umgerüstet werden können. Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist ein Bordsteinelement auf, in welchem eine Schnittstelleneinheit integriert angeordnet ist, welche von außerhalb zugänglich ist. Unter Schnittstelleneinheit wird beispielsweise ein Stecker oder eine induktive Fläche verstanden, über die entweder mittels Kabel oder über magnetische Wellen eine Verbindung zum Energiespeicher des Fahrzeugs hergestellt werden kann.
Des Weiteren weist die Bordstein-Ladevorrichtung eine Elektronikeinheit auf, die ebenfalls im Bordsteinelement integriert angeordnet ist. Diese kann verschiedene elektronische Einheiten aufweisen, wie Leistungseinheiten, Sensoren, Bezahlschnittstellen usw.. Die Elektronikeinheit kann entweder separat zur Schnittstelleneinheit ausgeführt werden oder integral mit dieser ausgebildet werden, so dass dann Stecker und Elektronik in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Zusätzlich weist die Bordstein-Ladevorrichtung mindestens ein Steckverbinderelement auf, das von außen zugänglich am Bordsteinelement ausgebildet ist. Über ein solches Steckverbinderelement kann eine stetige elektrische Verbindung nach außen hergestellt werden, und zwar beispielsweise zu einer Energiequelle oder weiteren angeschlossenen Bordsteinelementen. Im Bordsteinelement sind elektrische Leitungen angeordnet, über die das mindestens eine Steckverbinderelement mit der Elektronikeinheit und die Elektronikeinheit mit der Schnittstelleneinheit verbunden sind. Entsprechend wird sowohl die Schnittstelle als auch die Elektronikeinheit mit Spannung versorgt. Entsprechend wird eine elektrische Verbindung der Bordstein-Ladevorrichtung über das mindestens eine Steckverbinderelement mit einer benachbarten Bordstein-Ladevorrichtung und/oder einer Energiequelle hergestellt.
Eine derartige Bordstein-Ladevorrichtung ist flexibel einsetzbar und kann in das Straßenbild integriert werden, ohne dass größere Erdarbeiten notwendig sind, Kabel über die Bürgersteige zum Aufladen gelegt werden müssen oder zusätzliche Flächen benötigt werden. Durch die Unterteilung in verschieden Einheiten wird eine hohe Austauschbarkeit und mögliche Erweiterbarkeit erreicht, so dass defekte oder aus andere Gründen auszutauschende Teile einfach ersetzt werden können oder die Elektronikeinheit um zusätzliche Teile nachträglich erweitert werden kann. Die Bordstein-Ladevorrichtungen sind auch weniger möglichen Beschädigungen ausgesetzt als Ladesäulen.
Ein erfindungsgemäßes Bordstein-Ladesystem zum Laden der Energiespeicher mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge weist eine erste derartige Bordstein-Ladevorrichtung mit zwei Steckverbinderelementen auf, von denen ein erstes Steckverbinderelement mit einer Energiequelle verbunden ist und ein zweites Steckverbinderelement zur zumindest indirekten Verbindung mit einer zweiten Bordstein-Ladevorrichtung dient, indem ein erstes Steckverbinderelement der zweiten Bordstein-Ladevorrichtung elektrisch mit dem zweiten Steckverbinderelement der ersten Bordstein-Ladevorrichtung verbunden ist. Auf diese Weise können mehrere Bordstein-Ladevorrichtungen über nur eine einzige Energiequelle mit Spannung versorgt werden. Entsprechend kann gegebenenfalls ein kompletter Straßenzug lediglich eine Energiequelle aufweisen und dennoch eine Vielzahl an parkenden Fahrzeugen aufgeladen werden. So werden notwendige Erdarbeiten minimiert. Entsprechend kann eine beliebige Anzahl zweiter Bordstein-Ladevorrichtungen hintereinander also in Reihe geschaltet werden. Die erste Bordstein-Ladevorrichtung kann auch so ausgeführt sein, wie die zweite Bordstein-Ladevorrichtungen oder sie kann einen anderen Anschluss zur Spannungsversorgung aufweisen. Die Verbindung kann entweder direkt oder indirekt über Zwischensteine hergestellt werden, die ebenfalls eine elektrische Leitung enthalten.
Die Bordstein-Ladevorrichtung weist vorzugsweise eine als Stecker ausgeführte Schnittstelleneinheit auf, die fest, jedoch austauschbar, im Bordsteinelement angeordnet ist. Durch die feste Anordnung des Steckers werden Beschädigungen an einer sonst notwendigen Kinematik vermieden und die Haltbarkeit der elektrischen Verbindung verbessert.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Schnittstelleneinheit ein Stecker, der ein Steckergehäuse aufweist, wobei das Bordsteinelement eine erste Aufnahme aufweist, in welche der Stecker bewegbar ist und aus der der Stecker heraus bewegbar ist. Eine solche Bewegung kann zum Beispiel automatisch erst nach Freigabe durch die Elektronikeinheit erfolgen, beispielsweise nach Vorauszahlung zu erwartender Ladungsmenge oder Identifizierung des Nutzers. Die Bewegung des Steckers relativ zum Bordsteinelement sorgt somit sowohl für eine bessere Zugänglichkeit des Steckers als auch falls gewünscht für einen besseren Schutz gegen Zerstörung. Auch diese Schnittstelleneinheit kann ausgetauscht werden.
Alternativ kann die Schnittstelleneinheit auch als Induktionsfläche ausgeführt sein, so dass keine Kabel zur Aufladung des Fahrzeugs benötigt werden.
In einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist eine Steckeroberfläche parallel zur Oberfläche des Bordsteinelementes angeordnet, so dass ein Aufsatzsteckergegenstück senkrecht zur Oberfläche des Bordsteinelementes, insbesondere von oben, in den Stecker einsteckbar ist und der Stecker durch eine Klappe mit einer umlaufenden Dichtung verschließbar und freigebbar ist. So wird eine gute und einfache Erreichbarkeit des Steckers hergestellt. Die Klappe kann als Sicherungsverschluss dienen, der nur bei erfolgter Identifizierung des Nutzers oder Sensierung eines entsprechend abgestellten Fahrzeugs geöffnet werden kann.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist eine Steckeroberfläche parallel zur Oberfläche des Bordsteinelementes angeordnet, so dass ein Aufsatzsteckergegenstück senkrecht zur Oberfläche des Bordsteinelementes in den Stecker einführbar ist und der Stecker durch eine Schieberplatte freigebbar oder verschließbar ist. Bei einer Ausbildung des Steckers an der nach oben weisenden Oberfläche des Bordsteinelementes, wird somit das Steckergegenstück gerade von oben in den Stecker eingeführt, wenn die Schieberplatte den Stecker freigibt.
In einer weiteren Alternative ist der Stecker mit seinem Steckergehäuse über einen Schwenkmechanismus aus der ersten Aufnahme des Bordsteinelementes ausklappbar. Diese Aufklappbewegung verbessert die Zugänglichkeit des Steckers beziehungsweise ermöglicht erst das Einstecken des Steckergegenstücks. Ein Eindringen von Wasser in den Stecker kann so vermieden werden.
In einer weiteren alternativen Ausführung ist der Stecker mit seinem Steckergehäuse über einen Hebemechanismus senkrecht aus der ersten Aufnahme des Bordsteinelementes ausfahrbar. Auch diese Version führt zu einer guten Zugänglichkeit des Steckers und somit einer einfachen Verbindungsherstellung. Auch wird das Einströmen von Wasser in den Stecker weitestgehend vermieden. Auch dieses Ausfahren kann elektrisch über entsprechende Freigaben erfolgen. Sowohl bei dieser Ausführung als auch bei der schwenkbaren Version kann eine nach oben weisende Oberfläche des Gehäuses geringfügig größer ausgebildet werden als die Aufnahme im Bordstein und somit als Deckel funktionieren, der sich umlaufend auf den Bordstein auflegt, wenn die Stecker sich in der nicht genutzten Position befinden. So kann vermieden werden, dass sich Dreck in der Aufnahme sammelt.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die erste Aufnahme an ihrer tiefsten Position eine Wasserablauföffnung aufweist, die einen Einlass eines im Bordsteinelement angeordneten Ablaufkanals bildet. Über die Wasserablauföffnung und diesen Ablaufkanal wird entsprechend Wasser, welches in die Aufnahme des Steckers im Bordsteinelement eindringt nach unten und gegebenenfalls in die Kanalisation aufgrund der Schwerkraft abgeführt.
Vorzugsweise ist die Elektronikeinheit in einem separaten Elektronikgehäuse angeordnet, welches in einer zweiten Aufnahme des Bordsteinelementes angeordnet ist. Somit kann die Elektronikeinheit mit dem Gehäuse eingesetzt oder entnommen werden. So wird eine hohe Flexibilität erreicht, da sowohl zusätzliche elektronische Bauteile nachträglich integriert werden können oder auch Teile der vorhandenen Elektronik ausgetauscht werden können. Dies kann sowohl nach Herausnahme des Gehäuses in diesem Gehäuse erfolgen oder es kann das komplette Gehäuse mit Elektronik in einem Schritt ausgetauscht werden.
Die Elektronikeinheit ist vorzugsweise austauschbar gestaltet, so dass keine nicht lösbare Befestigung einzelner Elektronikbauteile erfolgt. Dies erleichtert Service und Wartung und ermöglicht ein Upgrade der Elektronik zur Anpassung an neue Sicherheitsanforderungen, Bidirektionales Laden, Ladegeschwindigkeit, Sensorik, Bezahlsysteme und ähnlichem. So besteht die Möglichkeit einer individuellen Ladeleistungswahl des Kunden, was in dem Fall des Ladesteinbetreibers beispielsweise von der verfügbaren elektrischen Leistung in dem Gebiet, der Anzahl an ausgestatteten Ladeplätzen und ähnlichem abhängt. Vorzugsweise ist eine Steuerungselektronik der Elektronikeinheit im Elektronikgehäuse je nach Leistungsklasse der Versorgungsleitung austauschbar. So wird eine modulare Bordstein-Ladevorrichtung geschaffen, welches an alle Versorgungsleitungen und zur Verfügung entstehenden Energiequellen durch einfachen Austausch der Steuerungselektronik angepasst werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Elektronikeinheit einen Stromzähler, eine Kommunikationseinheit oder
Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Bezahleinheit auf. Über die Kommunikationsschnittstelle oder -einheit kann die Identifizierung des Nutzers und somit die Freigabe der Ladevorrichtung erfolgen. Die Kommunikationsschnittstelle oder -einheit dient somit zur Identifikation und Bezahlung aber auch zur Kommunikation mit Fahrzeug, wodurch die Bordstein-Ladevorrichtung weiß, mit welcher Ladeleistung geladen werden kann, wieviel Energie im Akku steckt und wieviel entsprechend geladen werden kann. Die Abrechnung erfolgt dann mittels des Stromzählers, der die Informationen an die Bezahleinheit übermittelt. So ist eine einfache Integration der neben der Steuerungselektronik benötigten elektronischen Bauteile möglich. Die Bezahleinheit kann als Plug & Charge, QR-Code-Leser oder ähnliches durchgeführt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Bordstein-Ladevorrichtung einen Parksensor aufweist, der insbesondere Teil der Elektronikeinheit sein kann oder zumindest mit dieser elektrisch verbunden ist. So wird automatisch die Anwesenheit eines Fahrzeugs identifiziert. Auch kann gegebenenfalls das Fahrzeug vollständig identifiziert werden. Dies kann auch genutzt werden, automatisierte Abläufe zu starten, die einen Aufladevorgang erst ermöglichen. Dieser Parksensor kann auch im Rahmen einer Smart City eingesetzt werden, wo er freie Parkplätze anzeigt und dafür sorgen kann, dass parkende Autos ohne Ladevorgang sanktioniert werden. Weitere Sensorik wie Temperatursensoren oder Feuchtigkeitssensoren und ähnliches kann ebenfalls im Bordsteinelement vorhanden sein.
Beim erfindungsgemäßen Bordstein-Ladesystem können vorzugsweise die zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen je zwei Steckverbinderelemente aufweisen, über die mehrere zweite Bordstein-Ladevorrichtungen miteinander verbunden sind. Entsprechend kann auf einfache Art und Weise eine erste Bordstein-Ladevorrichtung mit einer beliebigen Anzahl zweiter Bordstein-Ladevorrichtungen, die nur über die erste
Bordstein-Ladevorrichtung mit einer Energiequelle verbunden sind, in Reihe geschaltet werden und so eine entsprechende Anzahl an Fahrzeugen gleichzeitig aufgeladen werden.
In einer weiterführenden Ausführung des Bordstein-Ladesystems ist zwischen der ersten Bordstein-Ladevorrichtung und den mehreren zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen jeweils mindestens eine Bordsteinverbindungsvorrichtung angeordnet, welche ein Bordsteinelement mit zwei Steckverbinderelementen aufweist, welche über innere elektrische Leitungen miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen und die
Bordsteinverbindungsvorrichtungen über die Steckverbinderelemente miteinander verbunden sind. Somit können die Bordstein-Ladevorrichtungen in beliebigem Abstand zueinander angeordnet werden, der beispielweise einer durchschnittlichen Parkplatzlänge entspricht. So können kleinere und leichter handhabbare Einzelbordsteine verwendet und verbaut werden. Diese Bordsteinverbindungsvorrichtungen können auch gekrümmt oder abgesenkt ausgeführt werden.
Vorzugsweise weisen die Steckverbinderelemente bezüglich der Erdoberfläche in einer Richtung, insbesondere nach oben aus den Bordstein-Ladevorrichtungen und/oder den
Bordsteinverbindungsvorrichtungen und sind in Haupterstreckungsrichtung betrachtet in den beiden Endbereichen der Bordsteinelemente angeordnet, wobei eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Bordstein-Ladevorrichtungen und/oder Bordsteinverbindungsvorrichtungen über ein Brückenelement erfolgt, welches zwei Steckergegenstücke aufweist, die in entgegengesetzter Richtung zu den Steckverbinderelementen weisen, insbesondere bezüglich der Erdoberfläche nach unten weisen, sodass das Brückenelement auf die Endbereiche der Bordstein-Ladevorrichtungen und/oder der Bordsteinverbindungsvorrichtungen aufsetzbar ist. Dabei entspricht die Form des Brückenelementes der Form zweier benachbarter Ausnehmungen der Bordstein-Ladevorrichtungen oder -Verbindungsvorrichtungen. Insbesondere entspricht die Höhe und Tiefe jedes Brückenelementes der Höhe und Tiefe der Aussparungen an den Endbereichen der Bordsteinelemente und die Breite jedes Brückenelementes entspricht der Breite der beiden nebeneinander angeordneten Aussparungen der ersten Bordstein-Ladevorrichtung und der benachbarten zweiten Bordstein-Ladevorrichtung und/oder der Bordsteinverbindungsvorrichtung, an der die Steckverbinderelemente ausgebildet sind. Unter dem Endbereich ist ein sich erstreckender Bereich zu verstehen, der sich an das jeweilige Ende in Haupterstreckungsrichtung am Bordsteinelement anschließt, so dass diese Endbereiche den Bordstein in Längsrichtung beidseitig begrenzen und die Elektronikeinheit und die Schnittstelleneinheit zwischen diesen Endbereichen angeordnet sind. So können die Bordsteinelemente alle nebeneinander verbaut werden und anschließend die elektrische Verbindung zumindest außerhalb von Kurven oder Absenkungen über immer baugleiche Brückenelemente hergestellt werden. Dies erleichtert die Montage und reduziert die Herstellkosten. Diese Brückenelemente dienen auch zum Bewegungsausgleich bei Temperaturschwankungen, Erschütterungen, Gewichtsbelastungen oder entstehendes Wurzelwerk.
In einer hierzu alternativen Ausführung weist jeweils ein erstes Steckverbinderelement in Haupterstreckungsrichtung betrachtet am ersten Endbereich jeder Bordstein-Ladevorrichtung bezüglich der Erdoberfläche nach oben aus der Bordstein-Ladevorrichtung oder der Bordstein-Verbindungsvorrichtung und jeweils ein zweites Steckverbinderelement, welches ein Steckergegenstück bildet, im gegenüberliegenden zweiten Endbereich jeder Bordstein-Ladevorrichtung oder Bordstein-Verbindungsvorrichtung bezüglich der Erdoberfläche nach unten aus der Bordstein-Ladevorrichtung oder der Bordstein-Verbindungsvorrichtung, wobei am ersten Endbereich eine erste Aussparung im oberen Bereich vorgesehen ist und am zweiten Endbereich eine zweite Aussparung im unteren Bereich vorgesehen ist, wobei die Höhe und Breite der Aussparungen jeweils der Höhe und Breite des Bordsteinelementes selbst an seinem gegenüberliegenden Endbereich entsprechen. Entsprechend können diese Bordstein-Ladevorrichtungen oder Bordsteinverbindungsvorrichtungen ähnlich wie Bausteine neben- und gleichzeitig aufeinandergesetzt werden, wobei in einem Schritt auch die elektrische Verbindung hergestellt wird. Dies vermindert die Anzahl der notwendigen Montageschritte.
Es wird somit eine Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sowie ein Bordstein-Ladesystem mit derartigen Bordstein-Ladevorrichtungen geschaffen, welches flexibel und modular aufgebaut und dennoch sehr einfach zu montieren ist. Die notwendigen Erdarbeiten für die Montage werden ebenso minimiert wie die Anzahl der Montageschritte zur Realisierung eines solchen Systems, dass zum Aufbau einer Smart City mit Netzwerken, Aufladestationen, Zähl- und Messsystemen genutzt werden kann. Dabei wird das Stadtbild nicht verändert. Ein Platzverlust wird ebenso vermieden wie Stolperfallen durch Kabel auf den Gehwegen. Auch kann die Anzahl benötigter Energiequellen verringert werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Bordstein-Ladevorrichtungen zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sowie eines damit ausgestatteten Bordstein-Ladesystems sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Bordstein-Ladesystems in Draufsicht.
Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Bordstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Bordstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Bordstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Bordstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Bordstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Ansicht.
Figur 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Bordstein-Ladesystems in perspektivischer Ansicht.
In Figur 1 ist ein Gehweg 10 dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordstein 14 begrenzt ist, der durch mehrere Bordsteinelemente 16 gebildet wird. An der vom Bordstein 14 abgewandten Seite des Gehweges 10 befindet sich eine Energiequelle 18 in Form eines mit dem Stromnetz verbundenen Stromanschlusses. Die Energiequelle 18 ist über eine unterirdische Versorgungsleitung 20 mit einem der Bordsteinelemente 16 verbunden, welches wiederum über in den Bordsteinelementen 16 angeordnete elektrische Leitungen 22, mit den folgenden Bordsteinelementen 16 verbunden ist, so dass alle diese aufeinander folgenden Bordsteinelemente 16 über die eine Energiequelle 18 mit Strom versorgt werden. Zumindest an einem ersten Bordsteinelement 16 ist eine als Stecker ausgebildete Schnittstelleneinheit 24 angeordnet, in die ein Aufsatzsteckergegenstück 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 18 aufgeladen werden kann.
Hierzu sind die verwendeten Bordsteinelemente 16 als Bordstein-Ladevorrichtungen 34 ausgebildet. Eine solche ist in Figur 2 dargestellt. Im Folgenden ist mit den Begriffen „oben", „unten", „unterhalb", „oberhalb" oder ähnlichen jeweils der Zustand der Bordstein- Ladevorrichtung gemeint, der dem am Straßenrand eingebauten Zustand entspricht. „Oben" entspricht somit der im eingebauten Zustand von der Erdoberfläche abgewandten Seite.
Die Bordstein-Ladevorrichtung 34 gemäß Figur 2 besteht aus einem fest im Bordsteinelement 16 angeordneten Stecker 24.1, dessen Steckeroberfläche 36 parallel zur nach oben gerichteten Oberfläche 38 des Bordsteinelementes 16 angeordnet ist, so dass ein Steckergegenstück von oben senkrecht in den Stecker 24.1 eingesteckt werden kann, wenn dessen Steckeroberfläche 36 freigegeben ist. Um den Stecker 24.1 vor unbefugtem Gebrauch oder auch vor Schmutz und Wasser zu schützen, ist dieser in einer ersten Aufnahme 40 des Bordsteinelementes 16 angeordnet und durch eine Klappe 42 zu öffnen und zu verdecken, die ver- und entriegelt werden kann. Diese Klappe 42 weist an ihrer im geschlossenen Zustand zum Stecker 24.1 weisenden Seite eine umlaufende Dichtung 44 auf. Der Stecker 24.1 ist über eine Leitung 22.1 mit einer Elektronikeinheit 46 verbunden, die in einem separaten Elektronikgehäuse 48 angeordnet ist, welches in einer zweiten Aufnahme 50 am Bordsteinelement 16 angeordnet ist.
Die Elektronikeinheit 46 kann neben einer Steuerungselektronik 52 zur Steuerung eines angefragten Ladevorgangs auch Stromzähler 54, Kommunikationseinheiten oder -Schnittstellen 56 und gegebenenfalls einen Parksensor 58 und/oder eine Bezahleinheit 59 sowie eine nicht dargestellte Sicherung aufweisen. Der Stromzähler 54 dient zur Bestimmung des dem Netz zur Aufladung der Batterie 30 entnommenen Stroms. Die Kommunikationseinheiten oder -Schnittstellen 56 können insbesondere funkbasierte Einheiten sein, über die beispielsweise mittels Mobiltelefon kommuniziert werden kann, um eine entsprechende Bordstein-Ladevorrichtung 34 freizugeben und diese einem bestimmten Nutzer zuzuordnen, der auch über diese Kommunikationseinheit 56 oder die Bezahleinheit 59 dann gegebenenfalls zahlen kann. So kann beispielweise die Klappe 42 erst nach Identifizierung des Nutzers geöffnet werden können oder automatisch öffnen. Der Parksensor 58 dient zur Identifizierung eines Fahrzeugs 32 auf einem bestimmten Parkplatz, was ebenfalls als Freigabebedingung genutzt werden kann. Auch können dessen Informationen gesammelt werden, wodurch gezielt freie Parkplätze angefahren werden können.
Die Elektronikeinheit 46 ist über eine weitere Leitung 22.2 mit einer Durchschleifungsleitung 22.3 verbunden, die sich in Längserstreckung des Bordsteinelementes 16 betrachtet von einem ersten Endbereich 60 zu einem zweiten Endbereich 62 des Bordsteinelementes 16 erstreckt und zwar von einem ersten Steckverbinderelement 64 am ersten Endbereich 60 zu einem zweiten Steckverbinderelement 66 am zweiten Endbereich 62. Die Steckverbinderelemente 64, 66 ragen nach oben aus dem Bordsteinelement 16 heraus und weisen ein Dichtelement 67 um die Kontakte 69 herum auf, um ein Eindringen von Wasser durch die Steckverbinderelemente 64, 66 in die Leitungen 22 zu verhindern. Die Ebene, in der die Steckverbinderelemente 64, 66 angeordnet ist, befindet sich unterhalb der Oberfläche 38 des Bordsteinelementes 16, an der der Stecker 24.1 angeordnet ist. Entsprechend ist an den Endbereichen 60, 62 jeweils eine Aussparung 68 im oberen Bereich vorgesehen, so dass das Bordsteinelement 16 in den Endbereichen 60, 62 eine geringere Höhe aufweist als im mittleren Bereich, welche zur Verbindung mehrerer Bordstein-Ladevorrichtungen 34 genutzt werden kann, wie dies in der Beschreibung zu Figur 5 noch ausführlich dargestellt wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 unterscheidet sich von dem in der Figur 2 gezeigten lediglich durch die Ausführung des möglichen Verschlusses des Steckers 24.1. Dieser ist in dieser Ausführung nicht durch eine schwenkbare Klappe 42, sondern durch eine Schieberplatte 70 freigebbar und verschließbar, die in seitlichen Nuten 72 geführt verschiebbar ist. Zur Begrenzung der Schiebebewegung sind an einem feststehenden Schieberelement 74, welches auch die seitlichen Nuten 72 bildet, Vorsprünge 76 ausgebildet, gegen die die Schieberplatte 70 in den Endstellungen anliegt.
Bei der Ausführung, welche in der Figur 4 dargestellt ist, wird ein Stecker 24.2 verwendet, der in einem Steckergehäuse 78 angeordnet ist. Das Steckergehäuse 78 ist mit dem Stecker 24.2 über einen Schwenkmechanismus 80 aus der ersten Aufnahme 40 klappbar. Das Steckergehäuse 78 wird oben durch einen Deckel 81 begrenzt, der seitlich über das übrige Steckergehäuse 78 vorsteht und mit seinem überstehenden Rand 82 in der eingefahrenen Position auf der die erste Aufnahme 40 begrenzenden Oberfläche 84 des Bordsteinelementes 16 zur Abdichtung aufliegt. Die Verbindung des Steckers 24.2 zur elektrischen Leitung 22.1 erfolgt über ein flexibles Leitungsstück. An der tiefsten Position der ersten Aufnahme 40 befindet sich eine Wasserablauföffnung 86, die einen Einlass eines Ablaufkanals 88 bildet, der unterhalb des Bordsteinelementes 16 ins Erdreich, in die Entwässerungsrinne am Straßenrand oder direkt in die Kanalisation mündet.
Die Figur 5 zeigt eine weitere alternative Ausführung der Schnittstelleneinheit 24, die hier als Stecker 24.3 mit Hebemechanismus 90 ausgebildet ist. Der Stecker 24.3 ist auch in dieser Ausführung in einem Steckergehäuse 78 angeordnet, welches jedoch senkrecht zur Oberfläche 38 des Bordsteinelementes 16 aus der ersten Aufnahme 40 ausfahrbar ist. Auch in dieser Version weist das Gehäuse eine als Deckel 81 dienende Gehäuseseite auf, deren Rand 82 in der eingefahrenen Position auf der die erste Aufnahme 40 begrenzenden Oberfläche 84 des Bordsteinelementes 16 zur Abdichtung aufliegt. Die elektrische Leitung 22.1 weist hier ein Längenausgleichselement 92 auf.
Die Öffnung aller dieser verschiedenen Ausführungsformen der Schnittstelleneinheit 24 kann entweder mechanisch oder elektrisch erfolgen, wobei jeweils eine Identifizierung des Nutzers notwendig sein kann.
Eine andere Ausführung der Schnittstelleneiniet ist im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 verwirklicht. Hier wird die Schnittstelleneinheit 24 als Induktionsfläche 24.4 ausgebildet, die mit einem induktiven Ladestecker 94, der mit der Batterie 30 des Fahrzeugs 32 verbunden ist, zusammenwirkt.
Die Figur 7 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines aus mehreren Elementen bestehenden Bordstein-Ladesystems. Dieses besteht aus zwei in Reihe geschalteten und in Haupterstreckungsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordneten Bordstein-Ladevorrichtungen 34.1, 34.2, wie sie in Figur 4 dargestellt sind, wobei jede beliebige zuvor dargestellte Ausführung in dieser Weise verbunden werden kann. Die beiden Bordstein-Ladevorrichtungen 34.1, 34.2 sind über ein Brückenelement 96 miteinander verbunden, dessen Ausmaße den Abmessungen der beiden zueinander gewandten Aussparungen 68 der ersten Bordstein-Ladevorrichtung 34.1 und der benachbarten zweiten Bordstein-Ladevorrichtung 34.2 entspricht, so dass nach dem Aufsetzen des Brückenelementes 96 eine durchgängige im Wesentlichen gerade Oberfläche entsteht. Jedes Brückenelement 96 weist zwei Steckergegenstücke 98 zu den Steckverbinderelementen 64, 66 auf, welche mittels einer elektrischen Leitung 99 im Innern des Brückenelementes 96 miteinander verbunden sind. Der Abstand dieser beiden Steckergegenstücke 98 entspricht dem Abstand des zweiten Steckverbinderelementes 66 der ersten Bordstein-Ladevorrichtung 34.1 zum ersten Steckverbinderelement 64 der zweiten Bordstein-Ladevorrichtung 34.2, so dass durch Einsetzen des Brückenelementes 96 in die Aussparungen 68 auch ein Aufstecken der Steckergegenstücke 98 auf die Steckverbinderelemente 64, 66 erfolgt, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Bordstein- Ladevorrichtung 34.1 und der zweiten Bordstein-Ladevorrichtung 34.2 hergestellt wird, die somit aus der gleichen Energiequelle 18 versorgt werden kann, welche über eine Versorgungsleitung 20 und das erste Steckverbinderelement 64 mit der ersten Bordstein-Ladevorrichtung verbunden werden kann.
Alternativ kann eine Verbindung auch hergestellt werden, indem der erste Endbereich 60 die Aussparung 68 im unteren Bereich aufweist und statt des ersten Steckverbinderelementes 64 ein Steckergegenstück 98 aufweist. So kann jeweils die zweite Aussparung 68 am zweiten Endbereich 62 durch den ersten Endbereich 60 der folgenden Bordstein-Ladevorrichtungen 34.2 gefüllt werden, wobei auch unmittelbar die elektrische Verbindung hergestellt wird. Auch müssen nicht alle Bordsteinelemente mit Elektronikeinheit und Schnittstelleneinheit ausgeführt werden. Es ist auch denkbar, zwischen den Bordstein-Ladevorrichtungen Bordsteinverbindungsvorrichtungen vorzusehen, die lediglich die elektrischen Leitungen und entsprechende Steckverbinderelemente und/oder Steckergegenstücke aufweisen, um eine elektrisch folgende Verbindung herzustellen.
Es wird deutlich, dass mit den beschriebenen Bordstein-Ladevorrichtungen zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs auf einfache Weise eine vollständige Ladeinfrastruktur geschaffen werden kann, welche flexibel und modular aufgebaut und dennoch sehr einfach zu montieren ist. Die Verwendung nur einer Energiequelle für mehrere Ladevorrichtungen reduziert die notwendigen Herstellschritte deutlich. Ein entsprechend aufgebautes Bordstein-Ladesystem kann vollständig nachgerüstet werden, ohne das Stadtbild zu ändern.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Bordstein-Ladevorrichtung (34) zum Laden des Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordsteinelement (16), einer Schnittstelleneinheit (24), die im Bordsteinelement (16) integriert angeordnet und von außerhalb zugänglich ist, einer Elektronikeinheit (46), die im Bordsteinelement (16) integriert angeordnet ist, mindestens einem Steckverbinderelement (64; 66), das von außen zugänglich am Bordsteinelement (16) ausgebildet ist, elektrischen Leitungen (22) im Bordsteinelement (16), über die das mindestens eine Steckverbinderelement (64; 66) mit der
Elektronikeinheit (46) und die Elektronikeinheit (46) mit der Schnittstelleneinheit (24) verbunden sind, wobei die Bordstein-Ladevorrichtung (34) über das mindestens eine Steckverbinderelement (64; 66) mit einer benachbarten
Bordstein-Ladevorrichtung (34) und/oder einer Energiequelle (18) elektrisch verbindbar ist.
2. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (24) ein Stecker (24.1) ist, der fest in einer Aufnahme (40) im Bordsteinelement (16) angeordnet ist.
3. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (24) ein Stecker (24.2; 24.3) ist, der ein Steckergehäuse (78) aufweist und das Bordsteinelement (16) eine erste Aufnahme (40) aufweist, in welche der Stecker (24.2; 24.3) bewegbar ist und aus der der Stecker (24.2; 24.3) heraus bewegbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (24) eine Induktionsfläche (24.4) ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckeroberfläche (36) parallel zur Oberfläche (38) des Bordsteinelementes (16) angeordnet ist, so dass ein Aufsatzsteckergegenstück (26) senkrecht zur Oberfläche (38) des Bordsteinelementes (16) in den Stecker (24.1) einsteckbar ist und der Stecker (24.1) durch eine Klappe (42) mit einer umlaufenden Dichtung (44) verschließbar und freigebbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckeroberfläche (36) parallel zur Oberfläche (38) des Bordsteinelementes (16) angeordnet ist, so dass ein Aufsatzsteckergegenstück (26) senkrecht zur Oberfläche (38) des Bordsteinelementes (16) in den Stecker (24.1) einsteckbar ist und der Stecker (24.1) durch eine Schieberplatte (70) freigebbar oder verschließbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (24.2) mit seinem Steckergehäuse (78) über einen Schwenkmechanismus (80) aus der ersten Aufnahme (40) des Bordsteinelementes (16) ausklappbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (24.3) mit seinem Steckergehäuse (78) über einen Hebemechanismus (90) senkrecht aus der ersten Aufnahme (40) des Bordsteinelementes (16) ausfahrbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (40) an ihrer tiefsten Position eine Wasserablauföffnung (86) aufweist, die einen Einlass eines im Bordsteinelement (16) angeordneten Ablaufkanals (88) bildet. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (46) in einem separaten Elektronikgehäuse (48) angeordnet ist, welches in einer zweiten Aufnahme (50) des Bordsteinelementes (16) angeordnet ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 10, 22 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (46) austauschbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungselektronik (52) der Elektronikeinheit (46) im Elektronikgehäuse (48) je nach Leistungsklasse der Versorgungsleitung (20) austauschbar ist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (46) einen Stromzähler (54), eine Kommunikationseinheit oder -Schnittstelle (56) und/oder eine Bezahleinheit (59) aufweist. Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden des Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordstein-Ladevorrichtung (34) einen Parksensor (58) aufweist. Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bordstein-Ladevorrichtung (34.1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zwei Steckverbinderelemente (64, 66) aufweist, von denen ein erstes Steckverbinderelement (64) mit einer Energiequelle (18) verbunden ist und ein zweites Steckverbinderelement (66) über ein erstes Steckverbinderelement 23
(64) einer zweiten Bordstein-Ladevorrichtung (34.2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit der zweiten Bordstein-Ladevorrichtung (34.2) elektrisch verbunden ist. Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen (34.2) je zwei Steckverbinderelemente (64, 66) aufweisen, über die mehrere zweite Bordstein-Ladevorrichtungen (34.2) direkt oder indirekt miteinander verbunden sind. Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Bordstein-Ladevorrichtung (34.1) und den mehreren zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen (34.2) jeweils mindestens eine Bordsteinverbindungsvorrichtung angeordnet ist, welche ein Bordsteinelement (16) mit zwei Steckverbinderelementen (64, 66) aufweist, welche über innere elektrische Leitungen (22) miteinander elektrisch verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Bordstein-Ladevorrichtungen (34.1, 34.2) und die
Bordsteinverbindungsvorrichtungen über die Steckverbinderelemente (64, 66) miteinander verbunden sind. Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderelemente (64, 66) aus den
Bordstein-Ladevorrichtungen (34.1, 34.2) und/oder den
Bordsteinverbindungsvorrichtungen weisen und in 24
Haupterstreckungsrichtung betrachtet in den beiden Endbereichen (60, 62) der Bordsteinelemente (16) angeordnet sind, wobei eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Bordstein-Ladevorrichtungen (34.1, 34.2) und/oder Bordsteinverbindungsvorrichtungen über ein Brückenelement (96) erfolgt, welches zwei Steckergegenstücke (98) aufweist, die bezüglich der Steckverbinderelemente (64,66) in entgegengesetzter Richtung weisen, sodass das Brückenelement (96) auf die Endbereiche (60, 62) der Bordstein-Ladevorrichtungen (34.1, 34.2) und/oder der Bordsteinverbindungsvorrichtungen aufsetzbar ist. Bordstein-Ladesystem zum Laden des Energiespeichers mehrerer elektrisch angetriebener Fahrzeuge nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein erstes Steckverbinderelement (64) in Haupterstreckungsrichtung betrachtet am ersten Endbereich (60) jeder Bordstein-Ladevorrichtung (34.1, 34.2) bezüglich der
Erdoberfläche nach oben aus der Bordstein-Ladevorrichtung (34.1, 34.2) oder der Bordstein-Verbindungsvorrichtung weist und jeweils ein zweites Steckverbinderelement (66), welches ein Steckergegenstück (98) bildet, im gegenüberliegenden zweiten Endbereich (62) jeder Bordstein-Ladevorrichtung (34.1, 34.2) oder
Bordstein-Verbindungsvorrichtung bezüglich der Erdoberfläche nach unten aus der Bordstein-Ladevorrichtung (34.1, 34.2) oder der Bordstein-Verbindungsvorrichtung weist, wobei am ersten Endbereich (60) eine erste Aussparung (68) im oberen Bereich vorgesehen ist und am zweiten Endbereich (62) eine zweite Aussparung (68) im unteren Bereich vorgesehen ist, wobei die Höhe und Breite der Aussparungen (68) jeweils der Höhe und Breite des Bordsteinelementes (34.1, 34.2) selbst an seinem gegenüberliegenden Endbereich (62, 60) entsprechen.
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