WO2023179896A1 - Bordstein-, pflasterstein- oder randstein-ladevorrichtung zum laden eines energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

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

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WO2023179896A1
WO2023179896A1 PCT/EP2022/079572 EP2022079572W WO2023179896A1 WO 2023179896 A1 WO2023179896 A1 WO 2023179896A1 EP 2022079572 W EP2022079572 W EP 2022079572W WO 2023179896 A1 WO2023179896 A1 WO 2023179896A1
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WO
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charging
curb
paving stone
cover
energy storage
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PCT/EP2022/079572
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Felix Dr. STRACKE
Jens Hoffmann
Andreas Bretz
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Pierburg Gmbh
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • Curb, paving stone or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle
  • the invention relates to a curb, paving stone or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically driven vehicle with a curb, paving stone or curb element which has a receiving space on the inside and which, when installed, is exposed to the outside to the environment Has boundary wall, and a charging unit which is arranged on the curb, paving stone or curb element, and has electronic components arranged in the receiving space and an interface for energy transfer to the energy storage of the vehicle and one or more transmitting and receiving units.
  • Such curb, paving stone or curb charging devices are charging stations integrated into the curb, paving stone or curb, to which vehicles can be connected via an electrical connection in order to charge their energy storage or their batteries. This particularly applies to purely electrically powered vehicles but also hybrid vehicles. Rechargeable vehicles can be passenger cars, trucks, motorcycles or electric bicycles.
  • Well-known concepts include the use of street lights, additional charging stations or wall boxes to be installed on house walls. With all of these concepts, additional space is required and pedestrians are disturbed by the charging cables to be used.
  • GB 2 591 830 A proposes a curb, paving stone or curb charging device which has an exchangeable head part which is made of a plastic and which contains a transmitting and receiving unit in the form of a mobile radio antenna.
  • plastics the problem with the use of plastics is that although they are generally permeable to radio waves, they do not have sufficient mechanical durability.
  • the task is therefore to provide a curb, paving stone or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle, which enables the transmission of radio signals to be as undisturbed as possible while at the same time ensuring good durability of the curb, curb or paving stone unit.
  • a receiving space is formed in the curb, paving stone or curb element, which accommodates at least parts of the loading unit.
  • the receiving space is delimited by several boundary walls, of which, for example in the case of a built-in curb, at least two of the outward-facing surfaces, namely the front surface facing the street and the surface facing upwards, are exposed. In this case, exposed means that the corresponding surface of the boundary wall facing outwards towards the surroundings is not covered by other elements. Accordingly, when installed, the curb, paving stone or curb element has at least one boundary wall that is exposed to the outside to the surroundings.
  • the loading unit arranged in the receiving room has electronic
  • the electronic components can include the complete charging control including energy meters, contactors, circuit breakers, power supply, current converter, charging control unit and motor control or individual components thereof.
  • the interface for energy transmission can be a charging socket, a pull-out charging cable or an inductive interface.
  • the charging unit has at least one transmitting and receiving unit, which can be a mobile phone antenna, Bluetooth, WLAN and/or an RFID antenna. The user is either connected to the backend via his mobile device and the backend to the charging device via the Internet, or the user is identified directly by the charging unit via R.FID, which in turn is connected to the backend via the Internet for status display and billing.
  • Communication between the user, an operator's server and the curb, paving stone or curb charging device is thus established via the transmitting and receiving unit, so that the charging process can be started and ended from the outside and the data from an energy meter can be sent to the user can be transmitted.
  • Authentication can also take place via an app, maintenance or the installation of software updates.
  • the boundary wall is made of a radio wave-absorbing material, in particular metal, a plastic containing carbon fibers or similar materials which are electrically conductive but have very high strength.
  • At least one recess is formed on the boundary wall, which is tightly closed to the outside by a non-metallic cover.
  • the non-metallic cover is accordingly made from a material that does not absorb radio waves, in particular from a plastic, glass or ceramic, and completely seals the recess.
  • the transmitting and receiving unit is at least partially arranged within a projection surface, which is formed by a projection is formed by the surroundings of the curb, paving stone or curb element perpendicular to the wall surface of the cover that is exposed to the surroundings.
  • the transmitting and receiving unit is arranged on the side of the cover opposite to the environment, so that radio waves can penetrate through the cover to the outside with as little interference as possible, so that despite the use of a high-strength boundary wall, communication between the user and thus the charging control and the operator's server is ensured.
  • the transmitting and receiving unit is preferably a 2G, 3G, 4G, 5G, 6G, WLAN, R.FID or Bluetooth antenna, so that authentication can be ensured as well as the general and fast transmission of Data in both directions so that remote control, maintenance and/or diagnostics can be carried out and, for example, software updates can be installed.
  • the recess is preferably formed on a surface of the boundary wall facing the surroundings and the boundary wall to the receiving space is essentially closed in the area of the recess, with the transmitting and receiving unit being arranged in a space between the boundary wall and the cover.
  • the transmitting and receiving unit then lies, in particular with the interposition of a layer made of a material that does not absorb radio waves, on the boundary wall closing the receiving space in the area of the recess, so that the surface of the boundary wall facing the environment in the area of the recess is covered by the cover.
  • Substantially closed means that a cable for charging control can be passed through the boundary wall, while otherwise the boundary wall is closed to the receiving space in the area of this recess. This creates an integration of the transmission and Receiving unit in the boundary wall, while minimizing transmission losses.
  • the cover preferably has a circumferential support edge with which the cover surrounds the transmitting and receiving unit and rests in the recess on the boundary wall, whereby the cover is significantly more resilient and can be fastened in the recess, for example by gluing.
  • the recess forms a through opening in the boundary wall, which is closed by the cover.
  • a through opening only slightly reduces the strength of the boundary wall.
  • the transmission performance is also very good with this version.
  • the transmitting and receiving unit is attached to the side of the cover facing the recording space.
  • the direct arrangement on the cover minimizes transmission losses.
  • the structure remains simple, especially since the electrical connection can be made directly to the communication module or to the charging control unit without additional openings having to be provided.
  • the transmitting and receiving unit can alternatively also be arranged within the cover and covered by the cover from the exposed surface and from the receiving space. This can be done, for example, by potting the transmitting and receiving unit. This can also be done by casting the transmitting and receiving unit directly in the superficially formed recess when this is essentially closed by the boundary wall to the receiving space.
  • the transmitting and receiving unit is appropriately encapsulated and well protected from damage.
  • the transmitting and receiving unit can advantageously also be arranged directly opposite the cover in an electronics box which is arranged in the receiving space and in which electronic components for charging control are arranged. This makes the electrical connection easier because the transmitter and receiver unit is located in the same protected room as the charging controller.
  • the transmitter and receiver unit can also be protected from moisture and dirt in this way if an encapsulated electronics box is used.
  • the electronics box is attached to the boundary wall in which the recess is formed. This ensures optimal alignment of the electronic components to the boundary wall, in which, for example, a viewing window can be formed for reading the energy meter or the charge status.
  • the electronics box is designed to be open to the boundary wall to which the electronics box is attached and is closed by the boundary wall. This allows easy access to the electronics box without jeopardizing its tightness.
  • the electronics box is made of plastic and is designed to be closed on all sides, with the transmitting and receiving unit being arranged directly opposite the wall of the electronics box facing the boundary wall.
  • the transmitting and receiving unit is arranged directly opposite the wall of the electronics box facing the boundary wall.
  • the radio waves can leave the curb, paving stone or curb charging device upwards to the user or to the radio mast as far as possible unhindered.
  • the protective cover is in particular removable from the rest of the curb, paving stone or curb loading unit and is made of steel. The arrangement of the cover on the protective cover can be pre-assembled independently of the rest of the unit.
  • the protective cover has an opening which is closed by a maintenance cover, the recess being formed on the maintenance cover.
  • the arrangement of the transmitting and receiving unit can thus be designed on a small component.
  • the antenna can also be easily replaced using the maintenance cover. A flush finish to the surface is achieved despite the arrangement of the transmitter and receiver unit. Nevertheless, a high level of strength is achieved, especially if the maintenance cover rests all around on an edge of the protective cover.
  • the protective cover has an opening which is closed by a maintenance cover which forms the cover.
  • the cover can be removed from the protective cover and provides access to the receiving space and/or the electronics box. In this way, two functions are fulfilled in one component.
  • the transmission and reception power of the transmission and reception unit is largely interference-free in particular if there is only air or non-metallic air in a space between the projection surface in which the transmission and reception unit is arranged and the cover Components are arranged so that no radio wave absorbing materials are arranged upwards towards the environment.
  • the material of the cover can be glass, plastic or ceramic, which is abrasion-resistant, chemical-resistant and UV-resistant, ensuring a long service life.
  • an electrical connecting cable of the transmitting and receiving unit projects from the transmitting and receiving unit to a connection contact on the electronics box or to a charging control unit in the electronics box.
  • Either a plug can be provided on the electronics box, the opposite side of which is connected to the charging control unit or a separate communication module.
  • the cable can be connected directly to the charging control unit or the communication module.
  • a curb, paving stone or curb charging device is thus created for charging an energy storage device of an electrically driven vehicle, the transmitting and receiving unit of which has a very good transmitting and receiving power, since radio wave-absorbing parts between the transmitting and receiving units are avoided and in this way a reduction in possible shielding is achieved.
  • very good strength of the curb, paving stone or curb loading device is achieved because high-strength metallic covers can be used.
  • the cover protects the transmitting and receiving unit from external influences such as moisture, ultraviolet radiation, chemical substances, temperature or other weather influences as well as mechanical stress. This ensures good communication at all times between the operator's server and the user as well as the charging device.
  • Two non-limiting exemplary embodiments of a curb, paving stone or curb charging device according to the invention for charging an energy storage device of an electrically driven vehicle are described below with reference to the figures.
  • Figure 1 shows a schematic sketch of a street with a delimiting curb loading device according to the invention in a top view.
  • Figure 2 shows a perspective top view of the curb, paving stone or curb loading device according to the invention from Figure 2 with the cover open.
  • Figure 3 shows a side view of a section of a curb, paving stone or curb loading device according to the invention in a sectional view.
  • Figure 4 shows a side view of a section of a curb, paving stone or curb loading device according to the invention, which is alternative to Figure 3, in a sectional view.
  • FIG. 1 shows a walkway 10, which is delimited on one side by a house wall 12 and on the other side by a curb edge 14, which is formed by several stone elements 16 and curb or curb loading devices 18 according to the invention and a boundary to street 19.
  • an energy source 20 in the form of a power connection connected to the power grid.
  • the energy source 20 is connected to the curb or curb charging devices 18 via underground energy supply cables 22.
  • Charging sockets 24 are arranged on the curb or curb charging devices 18, into which a plug 26 is inserted, which is connected via a cable 28 to an energy storage device 30, in particular a battery of an electrically operated vehicle 32 is connected, so that this energy storage 30 can be charged via the energy source 20.
  • the curb, paving stone or curb loading device 18 consists, as can be seen in Figure 2, of a curb element 34, which consists of a base body 36 made of any material with sufficient strength, in particular concrete, natural stone or a plastic , which can contain fiber reinforcements, and a receiving container 38, in particular made of steel, which delimits a receiving space 40.
  • the receptacle 38 is essentially hollow cuboid-shaped and has an open side directed upwards towards the sidewalk 10, which is closed by a protective cover 42.
  • the protective cover 42 which is in particular made of steel, is attached via screws 44 to eyes 46 of the receptacle 38, which is glued into the base body 36, and closes the upward-facing, open side of the receptacle 38, in particular with the interposition of a seal, which is not shown.
  • the protective cover 42 also rests on an upper side of the base body 36 and also extends over the ends of the receptacle 38 when viewed in the longitudinal direction.
  • the protective cover 42 has a rounded impact wall 48 which covers an edge between the top of the base body 36 and a side surface of the base body 36 facing the road.
  • the protective cover 42 limits the top of the receiving space 40 formed in the interior of the receptacle 38 and thus in the interior of the curb element 34.
  • the protective cover 42 thus forms a boundary wall 50 which is exposed to the outside and is usually metallic or fiber-reinforced and electrically conductive Curb element 34, which, however, is preferably made of steel at least in loaded areas.
  • an opening 52 and two recesses 54, 56 are formed on the protective cover 42.
  • the opening 52 is closed by a pivoting part 58, to which an interface 60 in the form of a charging socket 24 is attached, which is part of a charging unit 61 formed on the curb element 34.
  • This can be pivoted with the pivoting part 58, for example via an electric motor (not shown), from the extended position shown in Figure 2 into a retracted position, in which the charging socket 24 is arranged in the receiving space 40 inaccessible from the outside.
  • the electric motor also swings back into the extended position.
  • the first recess 54 is covered and sealed tightly by a first cover 62 made of shatterproof and scratch-resistant glass or a transparent plastic. Under the cover 62, a display unit 64 of an energy meter and a first transmitting and receiving unit 66 in the form of an RFID antenna 68 are visible, which also form part of the charging unit 61.
  • the glass is a non-conductive and non-metallic material that only absorbs radio waves to a negligibly small extent, so that the RFID antenna 68 arranged directly under the glass achieves very high transmission and reception powers.
  • the transmitting and receiving unit 66 is located directly below the cover 62 made of glass, so that it is arranged within a projection surface which is formed by a projection from the surroundings of the curb element 34 perpendicularly onto a wall surface 70 of the cover 62 that is exposed to the surroundings, and without further components being arranged between the RFID antenna 68 and the cover 62 that interfere with the radio waves.
  • the second recess 56 is covered by a further non-metallic cover 72, in particular made of plastic.
  • a further transmitting and receiving unit 73 in the form of a mobile radio antenna 74, in particular a 4G antenna, is arranged below the cover 72.
  • the mobile radio antenna 74 is arranged in the second recess 56, which is formed only on a surface 75 of the protective cover 42 facing the surroundings. Accordingly, the mobile radio antenna 74 lies in the recess 56, preferably with the interposition of a thin plastic layer on the protective cover 42, or is otherwise fastened at a short distance from the surface of the protective cover 42 in the space between the protective cover 42 and the cover 72 in the area of the recess 56.
  • the cover 72 has a circumferential outer projecting support edge 77, which surrounds the mobile radio antenna 74 and with which the cover 72 rests on the protective cover 42 within the recess 56, so that the cover 72 can also be glued here if necessary .
  • the protective cover 42 in the area of the recess 56, only a small through opening 80 is formed in order to be able to lead an electrical connection cable 76 of the mobile radio antenna 74 to a charging control unit 82 of the charging unit 61, which is not shown in Figure 3 for simplicity.
  • the opening 80 is sealed to the interior of the receiving space 40.
  • the mobile phone antenna 74 is also covered at the top only by the cover 72, so that the radio waves can penetrate to the outside as largely unhindered and good communication with the user and the server operator can be established.
  • the protective cover 42 serving as a boundary wall 50 is essentially closed by the pivoting part 58 and the two covers 62, 72, so that no water or dirt can penetrate into the receiving space 40.
  • the charging control unit 82 is arranged inside a dust- and liquid-tight electronics box 84, which can accommodate all of the necessary electronic components of the charging unit 61 for controlling the charging process.
  • a power supply unit 86 and various terminal blocks 88 can also be seen.
  • a control unit 90 for the electric motor of the pivoting part 58 is shown in the electronics box 84.
  • the electronics box 84 is designed to be immediately closed and only has sealed openings for the electrical connections of the electric motor, the charging socket 24, the transmitting and receiving units 66, 73 and the power supply cable 22, which runs through the floor of the base body 36 is guided into the receiving space 40 and is connected to the electronics box 84 in the upper area below the protective cover 42 via a quick coupling or clamp.
  • the electronics box 84 is connected to the protective cover 42 by screws with a seal 92 in between and is thus sealed tightly.
  • the transmitting and receiving unit 73 is attached to a holder 94 in the electronics box 84 and can thus be pre-assembled in the electronics box 84. Nevertheless, the transmitting and receiving unit 73 is arranged such that it is located within a projection surface which is formed by a projection from the surroundings of the curb element 34 perpendicularly onto an outer wall surface 96 of the cover 72, the outer wall surface 96 being in one plane with the surface of the protective cover. In other words, the transmitting and receiving unit 73 is arranged directly below the cover 72 in the receiving space 40, without other components that provide the transmitting and could influence reception performance, are arranged in the gap. Instead, the transmitting and receiving unit 73 is placed directly below the cover 72 on the side of the protective cover 42 opposite the surface of the protective cover 42 that forms the walkway 10.
  • a vehicle 32 is now to be charged via the charging unit 61 in the bristle element 34
  • the user is first identified, for example based on his vehicle 32 or a fuel card or similar, via the RFID antenna 68.
  • Data exchange between the user, for example via a cell phone, the operator's server and the charging control unit 82 via the cell phone antenna 74 is then made possible.
  • a connection can also be established from the user to an operator's server and thus to the curb, paving stone or curb charging device 18 via the transmitting and receiving unit 73 in order to be able to start and end the charging process from the outside.
  • the charging control unit 82 activates the control unit 90, which serves to control the electric motor of the lifting or pivoting mechanism for pivoting the charging socket 24. Accordingly, the charging socket 24 is extended so that the plug 26 can be inserted.
  • the actuator having the electric motor which is supplied with low voltage via the control unit 90 and the power supply 86 connected to it, has a position feedback unit, for example in the form of a magnetoresistive sensor that interacts with a permanent magnet, or a light barrier, via which the position of the lifting mechanism is detected can, so that the extension process is completed when a defined end position is reached.
  • a locking actuator is switched, causing a Unforeseen removal of the plug 26 during the charging process is prevented, as this would endanger the user. Only after the locking actuator has been switched is a power contactor switched via the charging control unit 82 so that the charging process can begin.
  • the energy meter has a data interface in the form of a mod bus to the charging control unit 82, so that the data from the energy meter is transmitted to the charging control unit 82 during the charging process and ends when the charging process is completed due to an external command or the detection of a complete charge of the energy storage 30 becomes.
  • the user is either connected to the backend via his mobile device and the backend to the charging device via the Internet, or the user is identified directly by the charging unit via the RFID antenna, which in turn is connected to the backend via the Internet for status display and billing .
  • the data from the energy meter can thus be continuously transmitted via the mobile radio antenna 74 to the operator's server, which, if necessary, transmits it to the user.
  • the power contactor is then switched via the charging control unit 82 and the locking actuator is enabled so that the plug 26 can be released from the charging socket 24.
  • the pivoting part 58 of the charging socket 24 is then actuated via the electric motor and the charging socket 24 is retracted into the receiving space 40.
  • the arrangement of the transmitting and receiving units within the projection surface of the covers leads to undisturbed and reliable data exchange through the use of non-metallic materials that do not absorb radio waves.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement (34), welches im Innern einen Aufnahmeraum (40) aufweist, und welches im eingebauten Zustand eine nach außen zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand (50) aufweist, und einer Ladeeinheit (61) vorgeschlagen, die am Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement (34) ausgebildet ist, und im Aufnahmeraum (40) angeordnete elektronische Bauteile (82, 86, 90), eine Schnittstelle (60) zur Energieübertragung auf den Energiespeicher (30) des Fahrzeugs (32) und eine Sende- und Empfangseinheit (66; 73) aufweist. Erfindungsgemäß ist die zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand (50) aus einem Funkwellen absorbierenden Material, wobei an der freiliegenden Begrenzungswand (50) zumindest eine Ausnehmung (54; 56) ausgebildet ist, die durch eine nichtmetallische Abdeckung (62; 72) zur Umgebung dicht geschlossen ist, wobei die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) zumindest teilweise innerhalb einer Projektionsfläche angeordnet ist, die durch eine Projektion von der Umgebung des Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelementes (34) senkrecht auf eine zur Umgebung frei liegende Wandfläche (70; 96) der Abdeckung (62; 72) gebildet ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement, welches im Innern einen Aufnahmeraum aufweist, und welches eine im eingebauten Zustand eine nach außen zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand aufweist, und einer Ladeeinheit, die am Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement angeordnet ist, und im Aufnahmeraum angeordnete elektronische Bauteile und eine Schnittstelle zur Energieübertragung auf den Energiespeicher des Fahrzeugs und eine oder mehrere Sende- und Empfangseinheiten aufweist.
Derartige Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein, Pflasterstein oder im Randstein integrierte Aufladestationen, an welche Fahrzeuge über eine elektrische Verbindung angeschlossen werden können, um deren Energiespeicher beziehungsweise deren Batterien aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein.
Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen.
Bekannte Konzepte sehen hierfür die Nutzung von Straßenlaternen, zusätzlich zu installierende Ladesäulen oder Wallboxen an Hauswänden vor. Bei allen diesen Konzepten entsteht zusätzlicher Platzbedarf und eine Störung der Fußgänger durch die zu verwendenden Aufladekabel.
Aus diesem Grund sind Ladesysteme bekannt geworden, bei denen die Aufladevorrichtungen in den Bordstein beziehungsweise den Randstein integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Es besteht eine hohe Flexibilität und Nachrüstbarkeit durch mögliche Modularisierung. Auch können Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Unfälle mit Fahrzeugen vorgebeugt werden.
Um für eine solche Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung eine Kommunikationsmöglichkeit zu schaffen, mit der Daten zwischen dem Nutzer und einem Server des Betreibers der Ladesysteme ausgetauscht werden können, ist es bekannt, Funkantennen zu verwenden.
So wird in der GB 2 591 830 A eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung vorgeschlagen, welche einen austauschbaren Kopfteil aufweist, der aus einem Kunststoff hergestellt ist und welcher eine Sende- und Empfangseinheit in Form einer Mobilfunkantenne beinhaltet. Problematisch ist es jedoch bei der Verwendung von Kunststoffen, dass diese zwar in der Regel durchlässig für Funkwellen sind, jedoch keine ausreichende mechanische Haltbarkeit aufweisen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, welche ein möglichst ungestörtes Übertragen von Funksignalen bei gleichzeitig guter Haltbarkeit der Bordstein- Randstein- oder Pflastersteineinheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs besteht aus einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement und einer Ladeeinheit. Im Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement ist ein Aufnahmeraum ausgebildet, der zumindest Teile der Ladeeinheit aufnimmt. Der Aufnahmeraum wird durch mehrere Begrenzungswände begrenzt, von deren nach außen weisenden Oberflächen beispielsweise im Fall eines eingebauten Bordsteins zumindest zwei, nämlich die zur Straße weisende vordere Oberfläche und die nach oben weisende Oberfläche, freiliegend sind. Unter freiliegend ist in diesem Fall zu verstehen, dass die entsprechende zur Umgebung nach außen weisende Oberfläche der Begrenzungswand nicht durch andere Elemente verdeckt ist. Entsprechend weist das Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement im eingebauten Zustand zumindest eine nach außen zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand auf.
Die im Aufnahmeraum angeordnete Ladeeinheit weist elektronische
Bauteile und eine Schnittstelle zur Energieübertragung zum Energiespeicher des Fahrzeugs auf. Die elektronischen Bauteile können dabei die komplette Ladesteuerung einschließlich Energiezähler, Schütze, Schutzschalter, Netzteil, Stromwandler, Ladesteuereinheit und Motorsteuerung oder einzelne Komponenten hiervon beinhalten. Die Schnittstelle zur Energieübertragung kann eine Ladebuchse, ein ausziehbares Ladekabel oder auch eine induktive Schnittstelle sein. Des Weiteren weist die Ladeeinheit zumindest eine Sende- und Empfangseinheit auf, welche eine Mobilfunkantenne, Bluetooth-, WLAN- und/oder auch eine RFID-Antenne sein kann. Dabei wird der Nutzer entweder über sein Mobilfunkgerät mit dem Backend und das Backend über das Internet mit der Ladevorrichtung verbunden oder der Nutzer wird über R.FID direkt von der Ladeeinheit identifiziert, die dann wiederum per Internet mit dem Backend zur Statusanzeige und Abrechnung verbunden wird. Über die Sende- und Empfangseinheit wird somit eine Kommunikation zwischen dem Nutzer, einem Server des Betreibers und der Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung hergestellt, so dass der Ladevorgang von außen begonnen und beendet werden kann sowie die Daten eines Energiezählers an den Nutzer übermittelt werden können. Auch kann eine Authentifizierung über eine App, die Wartung oder ein Einspielen von Softwareupdates erfolgen.
Erfindungsgemäß ist die Begrenzungswand aus einem Funkwellen absorbierenden Material, insbesondere aus Metall, einem Carbonfasern enthaltenden Kunststoff oder ähnlichen Materialien hergestellt, welche elektrisch leitend sind, jedoch eine sehr hohe Festigkeit aufweisen. An der Begrenzungswand ist zumindest eine Ausnehmung ausgebildet, die durch eine nichtmetallische Abdeckung nach außen zur Umgebung dicht geschlossen ist. Die nichtmetallische Abdeckung ist entsprechend aus einem Funkwellen nicht absorbierenden Material hergestellt, insbesondere aus einem Kunststoff, Glas oder Keramik und dichtet die Ausnehmung vollständig ab. Die Sende- und Empfangseinheit ist zumindest teilweise innerhalb einer Projektionsfläche angeordnet, die durch eine Projektion von der Umgebung des Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelementes senkrecht auf die zur Umgebung frei liegenden Wandfläche der Abdeckung gebildet ist. Dies bedeutet, dass die Sende- und Empfangseinheit auf der zur Umgebung gegenüberliegenden Seite der Abdeckung angeordnet ist, so dass Funkwellen weitestgehend störungsfrei durch die Abdeckung nach außen dringen können, so dass trotz der Verwendung einer Begrenzungswand mit hoher Festigkeit die Kommunikation zwischen dem Nutzer und damit der Ladesteuerung und dem Server des Betreibers sichergestellt ist.
Die Sende- und Empfangseinheit ist vorzugsweise eine 2G-, 3G-, 4G-, 5G- 6G-, WLAN-, R.FID- oder Bluetooth-Antenne, so dass sowohl die Authentifizierung sichergestellt werden kann als auch die allgemeine und schnelle Übertragung von Daten in beide Richtungen, so dass eine Fernsteuerung, Wartung und/oder eine Diagnose durchgeführt und beispielsweise Softwareupdates aufgespielt werden können.
Die Ausnehmung ist vorzugsweise an einer zur Umgebung weisenden Oberfläche der Begrenzungswand ausgebildet ist und die Begrenzungswand zum Aufnahmeraum ist im Bereich der Ausnehmung im Wesentlichen geschlossen, wobei die Sende- und Empfangseinheit in einem Zwischenraum zwischen der Begrenzungswand und der Abdeckung angeordnet ist. Die Sende- und Empfangseinheit liegt dann insbesondere unter Zwischenlage einer Schicht aus einem keine Funkwellen absorbierenden Material auf der den Aufnahmeraum verschließenden Begrenzungswand im Bereich der Ausnehmung auf, so dass die zur Umgebung weisende Oberfläche der Begrenzungswand im Bereich der Ausnehmung durch die Abdeckung abgedeckt ist. Im Wesentlichen geschlossen bedeutet, dass ein Kabel zur Ladesteuerung durch die Begrenzungswand hindurchgeführt werden kann, während sonst die Begrenzungswand im Bereich dieser Ausnehmung zum Aufnahmeraum geschlossen ist. So entsteht eine Integration der Sende- und Empfangseinheit in die Begrenzungswand, bei gleichzeitiger Minimierung der Sendeverluste.
Die Abdeckung weist vorzugsweise eine umlaufende Auflagekante auf, mit der die Abdeckung die Sende- und Empfangseinheit umgibt und in der Ausnehmung auf der Begrenzungswand aufliegt, wodurch die Abdeckung deutlich belastbarer ist und beispielsweise durch Kleben in der Ausnehmung befestigt werden kann.
Alternativ bildet die Ausnehmung eine Durchgangsöffnung in der Begrenzungswand, die durch die Abdeckung verschlossen ist. Eine solche Durchgangsöffnung verringert die Festigkeit der Begrenzungswand lediglich gering. Die Sendeleistungen sind jedoch auch bei dieser Ausführung sehr gut.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist die Sende- und Empfangseinheit an der zum Aufnahmeraum weisenden Seite der Abdeckung befestigt. Durch die unmittelbare Anordnung an der Abdeckung werden Sendeverluste minimiert. Der Aufbau bleibt einfach, insbesondere da die elektrische Verbindung direkt zum Kommunikationsmodul oder zur Ladesteuereinheit hergestellt werden kann, ohne dass zusätzliche Durchbrüche vorzusehen sind.
Die Sende- und Empfangseinheit kann alternativ auch innerhalb der Abdeckung angeordnet und zur freiliegenden Oberfläche und zum Aufnahmeraum von der Abdeckung abgedeckt sein. Dies kann beispielsweise durch ein Vergießen der Sende- und Empfangseinheit erfolgen. Dies kann auch erfolgen, indem die Sende- und Empfangseinheit direkt in der oberflächlich ausgebildeten Ausnehmung vergossen wird, wenn diese durch die Begrenzungswand zum Aufnahmeraum im Wesentlichen geschlossen ist. Die Sende- und Empfangseinheit ist entsprechend gekapselt und gut vor Beschädigungen geschützt. Die Sende- und Empfangseinheit kann vorteilhafterweise auch unmittelbar gegenüberliegend zur Abdeckung in einer Elektronikbox angeordnet sein, die im Aufnahmeraum angeordnet ist und in der elektronische Bauteile zur Ladesteuerung angeordnet sind. Dies erleichtert den elektrischen Anschluss, da die Sende- und Empfangseinheit im gleichen geschützten Raum wie der Ladecontroller angeordnet ist. Auch kann die Sende- und Empfangseinheit auf diese Weise vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt werden, wenn eine gekapselte Elektronikbox verwendet wird.
Die Elektronikbox ist in einer bevorzugten Ausführungsform an der Begrenzungswand befestigt, in der die Ausnehmung ausgebildet ist. So wird eine optimale Ausrichtung der elektronischen Bauteile zur Begrenzungswand gewährleistet, in der beispielsweise ein Sichtfenster zum Ablesen des Energiezählers oder des Ladezustands ausgebildet werden kann.
In einer weiterführenden Ausbildung ist die Elektronikbox zur Begrenzungswand, an der die Elektronikbox befestigt ist, offen ausgebildet und durch die Begrenzungswand geschlossen. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang zur Elektronikbox, ohne deren Dichtigkeit zu gefährden.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Elektronikbox aus Kunststoff und ist allseitig geschlossen ausgebildet, wobei die Sende- und Empfangseinheit unmittelbar gegenüberliegend zur zur Begrenzungswand weisenden Wand der Elektronikbox angeordnet ist. Dies bedeutet, dass zwischen der Sende- und Empfangseinheit und der Umgebung lediglich die Wand der Elektronikbox und die Abdeckung angeordnet sind, die beide keine Funkwellen absorbieren. Entsprechend kann die Sende- und Empfangseinheit vorab in der gekapselten Elektronikbox montiert und angeschlossen werden. Die Sende- und Empfangsleistung ist dennoch nur sehr gering eingeschränkt. Die Begrenzungswand, in der die Ausnehmung ausgebildet ist, ist vorteilhafterweise durch einen Schutzdeckel gebildet, der den Aufnahmeraum verschließt und eine Oberfläche aufweist, welche eine Gehoder Fahrfläche ausbildet. Entsprechend können die Funkwellen die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung nach oben zum Nutzer beziehungsweise zum Funkmast weitestgehend ungehindert verlassen. Der Schutzdeckel ist insbesondere von der übrigen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladeeinheit abnehmbar und wird aus Stahl hergestellt. Die Anordnung der Abdeckung am Schutzdeckel kann entsprechend unabhängig von der übrigen Einheit vormontiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schutzdeckel eine Öffnung aufweist, die durch einen Wartungsdeckel geschlossen ist, wobei die Ausnehmung am Wartungsdeckel ausgebildet ist. Die Anordnung der Sende- und Empfangseinheit kann so an einem kleinen Bauteil ausgebildet werden. Auch kann die Antenne einfach mit dem Wartungsdeckel ausgetauscht werden. Es wird ein bündiger Abschluss der Oberfläche trotz Anordnung der Sende- und Empfangseinheit erreicht. Dennoch wird eine hohe Festigkeit erreicht, insbesondere wenn der Wartungsdeckel umlaufend auf einer Kante am Schutzdeckel aufliegt.
Alternativ weist der Schutzdeckel eine Öffnung auf, die durch einen Wartungsdeckel geschlossen ist, der die Abdeckung bildet. In dieser Ausführung ist somit die Abdeckung vom Schutzdeckel entfernbar und bietet einen Zugriff in den Aufnahmeraum und/oder die Elektronikbox. So werden zwei Funktionen in einem Bauteil erfüllt.
Die Sende- und Empfangsleistung der Sende- und Empfangseinheit ist insbesondere dann weitestgehend störungsfrei, wenn in einem Raum zwischen der Projektionsfläche, in der die Sende- und Empfangseinheit angeordnet ist und der Abdeckung ausschließlich Luft oder nichtmetallische Bauteile angeordnet sind, so dass nach oben zur Umgebung keine die Funkwellen absorbierenden Materialien angeordnet sind.
Das Material der Abdeckung kann ein Glas, ein Kunststoff oder eine Keramik sein, welche abriebfest, chemisch beständig und UV-beständig ist, wodurch eine lange Lebensdauer erreicht wird.
Vorzugsweise ragt ein elektrisches Anschlusskabel der Sende- und Empfangseinheit von der Sende- und Empfangseinheit zu einem Anschlusskontakt an der Elektronikbox oder zu einer Ladesteuereinheit in der Elektronikbox. So kann entweder ein Stecker an der Elektronikbox vorgesehen werden, dessen entgegengesetzte Seite mit der Ladesteuereinheit oder einem separaten Kommunikationsmodul verbunden ist. Alternativ kann je nach Anordnung das Kabel direkt mit der Ladesteuereinheit beziehungsweise dem Kommunikationsmodul verbunden werden.
Es wird somit eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs geschaffen, deren Sende- und Empfangseinheit eine sehr gute Sende- und Empfangsleistung aufweist, da Funkwellen absorbierende Teile zwischen der Sende- und Empfangseinheit vermieden werden und so eine Reduktion einer möglichen Abschirmung hergestellt wird. Gleichzeitig wird eine sehr gute Festigkeit der Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung erreicht, da hochfeste metallische Deckel verwendet werden können. Die Abdeckung schützt dabei die Sende- und Empfangseinheit vor äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, ultravioletter Strahlung, chemischen Substanzen, Temperatur oder anderen Witterungseinflüssen sowie mechanischen Belastungen. So wird eine zu jedem Zeitpunkt gute Kommunikation zwischen dem Server des Betreibers und dem Nutzer sowie der Ladevorrichtung sichergestellt. Zwei nicht beschränkende Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Straße mit einer begrenzenden erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung in Draufsicht.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung aus Figur 2 mit geöffneter Abdeckung.
Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung in geschnittener Darstellung.
Die Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer zu Figur 3 alternativen erfindungsgemäßen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung in geschnittener Darstellung.
In der Figur 1 ist ein Gehweg 10 dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordsteinrand 14 begrenzt ist, der durch mehrere Steinelemente 16 und erfindungsgemäße Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 gebildet wird und eine Begrenzung zur Straße 19 ausbildet. An der vom Bordsteinrand 14 abgewandten Seite des Gehweges 10 befindet sich eine Energiequelle 20 in Form eines mit dem Stromnetz verbundenen Stromanschlusses. Die Energiequelle 20 ist über unterirdische Energieversorgungskabel 22 mit den Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtungen 18 verbunden. An den Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtungen 18 sind Ladebuchsen 24 angeordnet, in die ein Stecker 26 gesteckt ist, welches über ein Kabel 28 mit einem Energiespeicher 30, insbesondere einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 32 verbunden ist, so dass dieser Energiespeicher 30 über die Energiequelle 20 aufgeladen werden kann.
Die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 besteht, wie in Figur 2 zu erkennen ist, aus einem Bordsteinelement 34, welches aus einem Grundkörper 36 aus einem beliebigen, eine ausreichende Festigkeit aufweisenden Material, insbesondere aus Beton, Naturstein oder einem Kunststoff besteht, welcher Faserverstärkungen enthalten kann, sowie einem Aufnahmebehälter 38, insbesondere aus Stahl, der einen Aufnahmeraum 40 begrenzt. Der Aufnahmebehälter 38 ist im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet und weist eine nach oben zum Gehweg 10 gerichtete offene Seite auf, die durch einen Schutzdeckel 42 verschlossen ist.
Der Schutzdeckel 42, der insbesondere aus Stahl ist, ist über Schrauben 44 an Augen 46 des Aufnahmebehälter 38 befestigt, welcher in den Grundkörper 36 eingeklebt ist, und verschließt die nach oben weisende, offene Seite des Aufnahmebehälters 38, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtung, welche nicht dargestellt ist. Zusätzlich liegt der Schutzdeckel 42 auch auf einer Oberseite des Grundkörpers 36 auf und erstreckt sich auch in Längserstreckungsrichtung betrachtet über die Enden des Aufnahmebehälters 38.
Der Schutzdeckel 42 weist eine abgerundete Aufprallwand 48 auf, welche eine Kante zwischen der Oberseite des Grundkörpers 36 und einer zur Straße weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 36 abdeckt. Durch den Schutzdeckel 42 wird entsprechend der im Innern des Aufnahmebehälters 38 und damit im Innern des Bordsteinelementes 34 ausgebildete Aufnahmeraum 40 nach oben begrenzt. Der Schutzdeckel 42 bildet somit eine nach außen zur Umgebung freiliegende, üblicherweise metallische oder faserverstärkte und elektrisch leitende Begrenzungswand 50 des Bordsteinelementes 34 aus, welche jedoch vorzugsweise zumindest in belastete Bereichen aus Stahl hergestellt ist.
Des Weiteren ist in der Figur 2 zu erkennen, dass am Schutzdeckel 42 eine Öffnung 52 sowie zwei Ausnehmungen 54, 56 ausgebildet sind. Die Öffnung 52 wird durch ein Schwenkteil 58, verschlossen, an der eine Schnittstelle 60 in Form einer Ladebuchse 24 befestigt ist, welche ein Teil einer am Bordsteinelement 34 ausgebildeten Ladeeinheit 61 ist. Diese kann mit dem Schwenkteil 58 beispielsweise über einen nicht dargestellten Elektromotor von der ausgefahrenen Stellung, die in Figur 2 gezeigt ist, in eine eingefahrene Stellung geschwenkt werden, in der die Ladebuchse 24 im Aufnahmeraum 40 von außen unzugänglich angeordnet ist. Auch ein Rückschwenken in die ausgefahrene Stellung erfolgt über den Elektromotor.
Die erste Ausnehmung 54 wird durch eine erste Abdeckung 62 aus einem bruchsicheren und kratzfesten Glas oder einem durchsichtigen Kunststoff abgedeckt und dichtend verschlossen. Unter der Abdeckung 62 ist eine Anzeigeeinheit 64 eines Energiezählers sowie eine erste Sende- und Empfangseinheit 66 in Form einer RFID-Antenne 68 sichtbar, welche ebenfalls Teil der Ladeeinheit 61 bilden. Das Glas ist ein nicht leitendes und nichtmetallisches Material, welches Funkwellen nur in einem vernachlässigbar geringen Maß absorbiert, so dass die unmittelbar unter dem Glas angeordnete RFID-Antenne 68 sehr hohe Sende- und Empfangsleistungen erreicht. Die Sende- und Empfangseinheit 66 befindet sich unmittelbar unterhalb der Abdeckung 62 aus Glas, so dass sie innerhalb einer Projektionsfläche angeordnet ist, die durch eine Projektion von der Umgebung des Bordsteinelementes 34 senkrecht auf eine zur Umgebung freiliegende Wandfläche 70 der Abdeckung 62 gebildet ist, und zwar ohne, dass die Funkwellen störenden weitere Bauteile zwischen der RFID-Antenne 68 und der Abdeckung 62 angeordnet sind. Die zweite Ausnehmung 56 ist durch eine weitere nichtmetallische Abdeckung 72, insbesondere aus Kunststoff abgedeckt. In der Figur 3 ist zu erkennen, dass unterhalb der Abdeckung 72 eine weitere Sende- und Empfangseinheit 73 in Form einer Mobilfunkantenne 74, insbesondere eine 4G-Antenne, angeordnet ist. Die Mobilfunkantenne 74 ist in der zweiten Ausnehmung 56 angeordnet, welche lediglich an einer zur Umgebung weisenden Oberfläche 75 des Schutzdeckels 42 ausgebildet ist. Entsprechend liegt die Mobilfunkantenne 74 in der Ausnehmung 56, vorzugsweise unter Zwischenlage einer dünnen Kunststoffschicht auf dem Schutzdeckel 42 auf, oder ist andersartig mit geringem Abstand zur Oberfläche des Schutzdeckels 42 im Zwischenraum zwischen dem Schutzdeckel 42 und der Abdeckung 72 im Bereich der Ausnehmung 56 befestigt. Die Abdeckung 72 weist zur besseren Fixierung und höheren Haltbarkeit eine umlaufende äußere vorspringende Auflagekante 77 auf, die die Mobilfunkantenne 74 umgibt und mit der die Abdeckung 72 auf dem Schutzdeckel 42 innerhalb der Ausnehmung 56 aufliegt, so dass die Abdeckung 72 hier gegebenenfalls auch verklebt werden kann. Im Schutzdeckel 42 ist im Bereich der Ausnehmung 56 lediglich eine kleine durchgehende Öffnung 80 ausgebildet ist, um ein elektrisches Anschlusskabel 76 der Mobilfunkantenne 74 zu einer Ladesteuereinheit 82 der Ladeeinheit 61 führen zu können, was in der Figur 3 zur Vereinfachung nicht gezeigt ist. Die Öffnung 80 ist zum Innern des Aufnahmeraums 40 abgedichtet. Auch die Mobilfunkantenne 74 wird entsprechend nach oben lediglich durch die Abdeckung 72 abgedeckt, so dass die Funkwellen weitestgehend ungehindert nach außen dringen können und so eine gute Kommunikation zum Nutzer und zum Serverbetreiber hergestellt werden kann. Der als Begrenzungswand 50 dienende Schutzdeckel 42 ist entsprechend im Wesentlichen durch das Schwenkteil 58 und die beiden Abdeckungen 62, 72 verschlossen, so dass kein Wasser oder Schmutz in den Aufnahmeraum 40 eindringen kann. Die Ladesteuereinheit 82 ist im Inneren einer staub- und flüssigkeitsdichten Elektronikbox 84 angeordnet, welche alle notwendigen elektronischen Bauteile der Ladeeinheit 61 zur Steuerung des Ladevorgangs aufnehmen kann. In dem Ausschnitt der Figur 3 sind hier neben der Ladesteuereinheit 82, mit der die beiden Sende- und Empfangseinheiten 66, 73 verbunden sind auch ein Netzteil 86 sowie verschiedene Reihenklemmen 88 zu erkennen. Des Weiteren ist in der Elektronikbox 84 eine Steuereinheit 90 für den Elektromotor des Schwenkteils 58 dargestellt. Die Elektronikbox 84 ist mit Ausnahme der zum Schutzdeckel 42 weisenden Seite umgehend geschlossen ausgebildet und weist lediglich abgedichtete Öffnungen zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse des Elektromotors, der Ladebuchse 24, der Sende- und Empfangseinheiten 66, 73 sowie des Energieversorgungskabels 22 auf, welches durch den Boden des Grundkörpers 36 in den Aufnahmeraum 40 geführt wird und im oberen Bereich unterhalb des Schutzdeckels 42 über eine Schnellkupplung oder Klemme mit der Elektronikbox 84 verbunden wird. Die Elektronikbox 84 wird durch Schrauben unter Zwischenlage einer Dichtung 92 mit dem Schutzdeckel 42 verbunden und so dicht verschlossen.
In der Figur 4 ist eine alternative Anordnung der Sende- und Empfangseinheit 73 zu erkennen. Die Sende- und Empfangseinheit 73 ist in dieser Ausführung in der Elektronikbox 84 an einem Halter 94 befestigt und kann so in der Elektronikbox 84 vormontiert werden. Dennoch ist die Sende- und Empfangseinheit 73 derart angeordnet, dass sie sich innerhalb einer Projektionsfläche befindet, die durch eine Projektion von der Umgebung des Bordsteinelementes 34 senkrecht auf eine äußere Wandfläche 96 der Abdeckung 72 gebildet wird, wobei sich die äußere Wandfläche 96 in einer Ebene mit der Oberfläche des Schutzdeckels befindet. Anders ausgedrückt ist die Sende- und Empfangseinheit 73 unmittelbar unterhalb der Abdeckung 72 im Aufnahmeraum 40 angeordnet, und zwar ohne, dass andere Bauteile, welche die Sende- und Empfangsleistung beeinflussen könnten, im Zwischenraum angeordnet sind. Stattdessen ist die Sende- und Empfangseinheit 73 an der zur den Gehweg 10 bildenden Oberfläche des Schutzdeckels 42 entgegengesetzten Seite des Schutzdeckels 42 unmittelbar unterhalb der Abdeckung 72 platziert.
Soll nun ein Fahrzeug 32 über die Ladeeinheit 61 im Borsteinelement 34 aufgeladen werden, wird zunächst der Nutzer beispielsweise anhand seines Fahrzeugs 32 oder einer Tankkarte o.ä. über die RFID-Antenne 68 identifiziert. Daraufhin wird ein Datenaustausch zwischen dem Nutzer, beispielsweise über ein Mobiltelefon, dem Server des Betreibers sowie der Ladesteuereinheit 82 über die Mobilfunkantenne 74 ermöglicht. Über die Sende- und Empfangseinheit 73 kann auch eine Verbindung vom Nutzer zu einem Server des Betreibers und damit zur Bordstein-, Pflastersteinoder Randstein-Ladevorrichtung 18 hergestellt werden, um den Ladevorgang von außen beginnen und enden lassen zu können.
Nach der Identifizierung wird von der Ladesteuereinheit 82 die Steuereinheit 90 in Funktion gesetzt, welche dazu dient, den Elektromotor des Hub- oder Schwenkmechanismus zum Verschwenken der Ladebuchse 24 anzusteuern. Entsprechend wird die Ladebuchse 24 ausgefahren, so dass der Stecker 26 eingesteckt werden kann. Hierzu weist der den Elektromotor aufweisende Aktor, der über die Steuereinheit 90 und das daran angeschlossene Netzteil 86 mit Niederspannung versorgt wird, eine Lagerückmeldungseinheit, beispielsweise in Form eines mit einem Permanentmagneten zusammenwirkenden magnetoresistiven Sensors oder eine Lichtschranke auf, über die die Stellung des Hubmechanismus detektiert werden kann, so dass der Ausfahrvorgang mit Erreichen einer definierten Endposition abgeschlossen wird.
Nach dem Einstecken des Steckers 26 und vor dem Start des Ladevorgangs wird ein Verriegelungsaktuator geschaltet, wodurch ein unvorhergesehenes Abziehen des Steckers 26 während des Ladevorgangs verhindert wird, da dieses zu einer Gefährdung des Nutzers führen würde. Erst nach dem Schalten des Verriegelungsaktuators wird über die Ladesteuereinheit 82 ein Leistungsschütz geschaltet, so dass der Ladevorgang beginnen kann.
Der Energiezähler weist eine Datenschnittstelle in Form eines Mod-Busses zur Ladesteuereinheit 82 auf, so dass die Daten des Energiezählers zur Ladesteuereinheit 82 während des Ladevorgangs übertragen werden und mit Abschluss des Ladevorgangs aufgrund eines Befehls von außen oder der Detektierung einer vollständigen Ladung des Energiespeichers 30 beendet wird. Dabei wird der Nutzer entweder über sein Mobilfunkgerät mit dem Backend und das Backend über das Internet mit der Ladevorrichtung verbunden oder der Nutzer wird über die RFID-Antenne direkt von der Ladeeinheit identifiziert, die dann wiederum per Internet mit dem Backend zur Statusanzeige und Abrechnung verbunden wird. Über die Mobilfunkantenne 74 können somit die Daten des Energiezählers kontinuierlich an den Server des Betreibers übertragen werden, der gegebenenfalls diese an den Nutzer überträgt. Anschließend wird über die Ladesteuereinheit 82 der Leistungsschütz geschaltet und der Verriegelungsaktuator freigeschaltet, so dass der Stecker 26 aus der Ladebuchse 24 gelöst werden kann. Daraufhin wird das Schwenkteil 58 der Ladebuchse 24 über den Elektromotor betätigt und die Ladebuchse 24 wieder in den Aufnahmeraum 40 eingefahren.
Die Anordnung der Sende- und Empfangseinheiten innerhalb der Projektionsfläche der Abdeckungen führt zu einem ungestörten und zuverlässigen Datenaustausch durch die Verwendung nichtmetallischer und damit Funkwellen nicht absorbierenden Materialien.
Es sollte deutlich sein, dass die Elektronik an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere auch den gesetzlichen Gegebenheiten der Länder angepasst werden kann. Auch sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht einschränkend. So müssen nicht zwangsweise beide Sende- und Empfangseinheiten verwendet werden. Auch ist es beispielweise denkbar, wie auch beansprucht wird, die Sende- und Empfangseinheiten in den Abdeckungen zu vergießen oder sie an den von der Umgebung abgewandten Rückseiten der Abdeckungen zu befestigen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement (34), welches im Innern einen Aufnahmeraum (40) aufweist, und welches im eingebauten Zustand eine nach außen zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand (50) aufweist, einer Ladeeinheit (61), die am Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelement (34) ausgebildet ist, und im Aufnahmeraum (40) angeordnete elektronische Bauteile (82, 86, 90), eine Schnittstelle (60) zur Energieübertragung auf den Energiespeicher (30) des Fahrzeugs (32) und eine oder mehrere Sende- und Empfangseinheiten (66; 73) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Umgebung freiliegende Begrenzungswand (50) aus einem Funkwellen absorbierenden Material ist, wobei an der freiliegenden Begrenzungswand (50) zumindest eine Ausnehmung (54; 56) ausgebildet ist, die durch eine nichtmetallische Abdeckung (62; 72) zur Umgebung dicht geschlossen ist, wobei die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) zumindest teilweise innerhalb einer Projektionsfläche angeordnet ist, die durch eine Projektion von der Umgebung des Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteinelementes (34) senkrecht auf eine zur Umgebung frei liegende Wandfläche (70; 96) der Abdeckung (62; 72) gebildet ist.
2. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) eine 2G-, 3G-, 4G-, 5G-, 6G-, WLAN-, R.FID- oder Bluetooth-Antenne (68; 74) ist.
3. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (56) an einer zur Umgebung weisenden Oberfläche (75) der Begrenzungswand (50) ausgebildet ist und die Begrenzungswand (50) zum Aufnahmeraum (40) im Bereich der Ausnehmung (54; 56) im Wesentlichen geschlossen ist, wobei die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) in einem Zwischenraum zwischen der Begrenzungswand (50) und der Abdeckung (62; 72) angeordnet ist.
4. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (62; 72) eine umlaufende Auflagekante (77) aufweist, mit der die Abdeckung (62; 72) die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) umgibt und in der Ausnehmung (54; 56) auf der Begrenzungswand (50) aufliegt.
5. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (54; 56) eine Durchgangsöffnung in der Begrenzungswand (50) bildet, die durch die Abdeckung (62; 72) verschlossen ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) an der zum Aufnahmeraum (40) weisenden Seite der Abdeckung (62; 72) befestigt ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) innerhalb der Abdeckung (62; 72) angeordnet ist und zur freiliegenden Oberfläche (75) und zum Aufnahmeraum (40) von der Abdeckung (62; 72) abgedeckt ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) unmittelbar gegenüberliegend zur Abdeckung (62; 72) in einer Elektronikbox (84) angeordnet ist, die im Aufnahmeraum (40) angeordnet ist und in der die elektronischen Bauteile (82, 86, 90) zur Ladesteuerung angeordnet sind. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbox (84) an der Begrenzungswand (50) befestigt ist, in der die Ausnehmung (54; 56) ausgebildet ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbox (84) zur Begrenzungswand (50), an der die Elektronikbox (84) befestigt ist, offen ausgebildet ist und durch die Begrenzungswand (50) geschlossen ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbox (84) aus Kunststoff und allseitig geschlossen ausgebildet ist, wobei die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) unmittelbar gegenüberliegend zur zur Begrenzungswand (50) weisenden Wand der Elektronikbox (84) angeordnet ist. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (50), in der die Ausnehmung (54; 56) ausgebildet ist, durch einen Schutzdeckel (42) gebildet ist, der den Aufnahmeraum (40) verschließt und eine Oberfläche (75) aufweist, welche eine Geh- oder Fahrfläche (10) ausbildet. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (42) eine Öffnung aufweist, die durch einen Wartungsdeckel geschlossen ist, wobei die Ausnehmung (54; 56) am Wartungsdeckel ausgebildet ist.
14. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (42) eine Öffnung aufweist, die durch einen Wartungsdeckel geschlossen ist, der die Abdeckung (62; 72) bildet.
15. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Raum zwischen der Projektionsfläche, in der die Sende- und Empfangseinheit (66; 73) angeordnet ist und der Abdeckung (62; 72) ausschließlich Luft oder nichtmetallische Bauteile angeordnet sind.
16. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallische Abdeckung (62; 72) abriebsfest, chemisch beständig, temperaturbeständig und UV-beständig ist.
17. Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Anschlusskabel (76) der Sende- und Empfangseinheit (66; 73) von der Sende- und Empfangseinheit (66; 73) zu einem Anschlusskontakt an der Elektronikbox (84), zu einer Ladesteuereinheit (82) oder einem externen Kommunikationsmodul in der Elektronikbox (84) ragt.
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