WO2023222232A1 - Bordstein- oder randstein-ladevorrichtung zum laden eines energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

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

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WO2023222232A1
WO2023222232A1 PCT/EP2022/063615 EP2022063615W WO2023222232A1 WO 2023222232 A1 WO2023222232 A1 WO 2023222232A1 EP 2022063615 W EP2022063615 W EP 2022063615W WO 2023222232 A1 WO2023222232 A1 WO 2023222232A1
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WO
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curb
charging
receiving space
energy storage
electrically driven
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/063615
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English (en)
French (fr)
Inventor
Felix STRACKE
Jens Hoffmann
Andreas Bretz
Original Assignee
Pierburg Gmbh
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Publication date
Application filed by Pierburg Gmbh filed Critical Pierburg Gmbh
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Priority to PCT/EP2022/079572 priority patent/WO2023179896A1/de
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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • 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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    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
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    • 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

Definitions

  • Curb or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle
  • the invention relates to a curb or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically driven vehicle with a curb or curb element which has a receiving space inside, a charging socket that is arranged on the curb or curb element, a power supply cable which is in the Receiving space in the curb or curb element protrudes, and electronic components that are arranged in the receiving space of the curb or curb element and via which the charging socket is connected to the power supply cable.
  • Such curb or curb charging devices are charging stations integrated into the curb 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 2597742 A proposes a vehicle charging station in which a central charging station, which contains the electronic components, is connected to several curbs via an underground cable, which extends into the curb and to a socket through which the vehicle can be used for charging can be connected.
  • a special design of such a curb with electronics for charging a vehicle is known from GB 2 592 186 A.
  • This curb has a modular structure and has a base element into which a receptacle can be inserted, which can be replaced and is accordingly not attached.
  • Wireless telecommunications technologies and infrastructure are integrated into this container, such as Wi- Fi, Bluetooth, or parking sensors.
  • this curb has a connection socket and optional battery packs.
  • the task is therefore to provide a curb or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle, which can work largely self-sufficiently, so that additional central stations can be dispensed with. Additional infrastructural components should be avoided if possible.
  • a curb or curb charging device for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle with the features of main claim 1.
  • the electronic components in the receiving space include in particular a contactor and a charging controller, which are at least indirectly electrically connected to the charging socket, and a locking actuator, which is electrically connected to the charging controller for locking the charging socket.
  • at least indirectly is understood to mean an electrical connection, which can also be made via other intermediate electronic components.
  • the charging process is started and ended by switching the contactor.
  • the locking actuator is switched so that current can only flow with the charging socket locked.
  • Injury to the operator is prevented by the locking actuator, which is used to lock the connector on the charging socket after insertion and successful authentication via pilot contacts and before the start of the charging process. This eliminates any risk to the user if the plug is accidentally removed during the charging process.
  • a corresponding activation occurs, which releases the lock again.
  • the electronic components in the receiving space preferably include an energy meter, with the contactor being connected between the energy meter and the charging socket.
  • the user will therefore find both the interface for charging and the display for display and, if necessary, operation on the curb or curb in order to follow the charging process. This creates a self-sufficient curb or curb Curb charging device created, which means there is no need for additional central charging stations with appropriate electronics.
  • the receiving space can advantageously be closed using a lid.
  • the receiving space can be opened for maintenance purposes or repairs and, if necessary, the electronics in the receiving space can be replaced or expanded.
  • This lid must of course be protected against unauthorized opening.
  • the electronic components preferably contain an authentication means, in particular an RFID board, which is connected to the charging controller and is arranged in the receiving space or on the lid. This serves to authenticate the user, which means that a defined user can be assigned to each loading process. This can also be done independently using the curb or curb loading device. Other means of authentication would be an app or a QR code.
  • the charging controller is connected to the energy meter via a data interface. Accordingly, the actual amount of energy consumed is always transmitted from the energy meter to the charging controller via the interface, which can be implemented as Modbus.
  • the charging controller in turn, can transmit the data to a backend of the charging station operator, for example via a data connection to the Internet, in order to be able to bill the customer accordingly for the amount of energy purchased.
  • the electronic components in the receiving space preferably have a measuring current transformer which is connected to the charging control. Using the measuring current transformer, direct currents occurring in the supply line can be measured to the contactor are detected and the contactor is switched accordingly via the charging control. This prevents alternating residual currents from being detected by the FL switch, which in the worst case could lead to personal injury.
  • the electronic components in the receiving space preferably additionally contain a power supply, via which the incoming high-voltage voltage can be converted into a low-voltage voltage and which is connected to the charging control for power supply.
  • the charging control can be operated with a low power via a 12V direct voltage.
  • the charging socket can be retracted and extended by means of a DC motor, which can be controlled via a motor control.
  • a DC motor which can be controlled via a motor control.
  • unauthorized access to the charging socket can be prevented, which is only extended after the user has been authenticated and retracted again after the charging process has been completed.
  • access to the charging socket is simplified after authentication. This can either be pivoted or extended linearly.
  • the motor control can be designed separately or integrated into the charging control.
  • the motor control is connected to the power supply and a position feedback unit and / or a
  • Torque monitoring unit is connected to the engine control.
  • the DC motor also runs in an energy-saving manner with a low-voltage voltage.
  • the position feedback unit can, for example, consist of a magnetoresistive sensor and a correspondingly arranged permanent magnet on the charging socket to be extended or a sensor unit of the DC motor itself can be used, which is also used to control it. In this way, both a fully retracted or extended position can be reliably detected, but also intermediate positions that can be approached during loading, for example, in order to reduce the risk of tripping or increase stability.
  • the drive out takes place, for example, after successful authorization via the R.FID or via the Internet and the drive in after successful charging, the user logs out or the plug connection is released.
  • the torque sensor is used to prevent personal injury when retracting or extending, particularly due to pinching.
  • the power supply cable in the receiving room to a residual current circuit breaker and/or a circuit breaker, which are connected to the energy meter.
  • the residual current circuit breaker protects people from damage caused by electric shock, while the circuit breaker protects the cables and electronic components from damage caused by heating due to excessive current.
  • a contact connection for connecting the power supply cable is arranged in the receiving space, whereby it can be more easily connected to the electronics of the curb and released again. Furthermore, penetration of water is prevented.
  • a radio antenna is arranged in the receiving space or in the lid.
  • This can be a 2G, 3G, 4G or 5G antenna or an LTE antenna and enables external communication, for example to authorize the user via the Internet.
  • Data from the charging device, in particular the energy meter, can be transmitted and the charging device can be controlled and evaluated from the outside.
  • line fuses are arranged in the receiving space, which serve as a fuse or fine fuse to protect devices and to protect against overcurrents in the electronics and become necessary when the line cross sections change.
  • one or more sensors for determining the temperature, humidity and/or for detecting a parked vehicle can advantageously be arranged in the receiving space. These components also serve to protect against damage or to identify a vehicle.
  • one or more LEDs for detecting the charging status are arranged in the receiving space under a viewing window in the lid. This makes it easy for the user to see visually whether the charging device is ready, faulty or occupied, and whether the charging process is in progress or has been completed.
  • the lid preferably has a viewing window through which a display unit of the energy meter is visible, so that the amount of energy charged and the associated costs are visible to the user at all times without having to use additional devices.
  • the curb or curb element has a receptacle which delimits the receptacle space and is closed by the lid.
  • This container can either be permanently anchored in the curb or be removable and allows for a secure seal and protection Damage to the electronics, which significantly increases durability.
  • the curb or curb charging device preferably has a circuit board on which at least two of the electronic components, charging control, measuring current transformer, contactor, energy meter, power supply, residual current circuit breaker, circuit breaker and motor control are integrated. Accordingly, in extreme cases, the curb or curb loading device can be operated with just a single circuit board. This reduces the required installation space and costs and simplifies assembly.
  • a curb or curb charging device is thus created for charging an energy storage device of an electrically powered vehicle, which is completely self-sufficient and only requires a connection to a power supply cable. Thanks to the safety precautions, this curb or curb charging device can still be charged with a three-phase 400V AC voltage.
  • the charging device is user-friendly and has high strength and durability, preventing damage to curbs and curbs while protecting electronics. Due to the self-sufficiency of the curb, it can be installed almost anywhere, as only the existing infrastructure can be used. Loss of space in cities is avoided, as are tripping hazards caused by cables on sidewalks.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of a street with a limiting curb or curb loading device in a top view.
  • Figure 2 shows a perspective view of a curb or curb loading device according to the invention.
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a curb or curb loading device according to the invention in a perspective view, with the electronic components and the cabling being shown only schematically.
  • Figure 4 shows a simplified electrical circuit diagram for connecting the electronic components in the curb.
  • 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 provides a boundary Street 19.
  • an energy source 20 in the form of a power connection connected to the power grid.
  • the power source 20 is connected to the curb or curb charging devices 18 via underground power 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, so that this energy storage device 30 is connected via the Energy source 20 can be charged.
  • a curb or curb loading device 18 is shown in Figures 2 and 3.
  • the curb or kerbstone Charging device 18 consists of a curb or curb element 34, in the interior of which a receiving space 36 is formed, in which electronic components 35 are arranged.
  • the curb or curb element 34 consists of a base body 37 made of concrete or plastic and can contain fiber reinforcements and a receptacle 38, in particular made of steel, which delimits the receptacle space 36.
  • the receptacle 38 is essentially hollow cuboid-shaped and has an open side on its side facing the surface of the sidewalk 10, which is closed by a lid 40.
  • the lid 40 which is in particular made of steel, is attached to the base body 37 or to the receptacle 38 and closes an upwardly facing open side of the receptacle 38, in particular with the interposition of a seal 42.
  • the lid 40 also lies on an upper side of the base body 37 and also extends over the ends of the receptacle 38 when viewed in the longitudinal direction.
  • the lid 40 has a rounded impact wall 44 which covers an edge between the top of the base body 37 and a side surface of the base body 37 facing the road.
  • the cover 40 can be fastened using screws 46.
  • the lid 40 limits the top of the receiving space 36 formed in the interior of the receptacle 38 and thus in the interior of the curb element 34.
  • the lid 40 has an opening 48 and two viewing windows 50, 51.
  • This Charging socket 24 is closed by a charging socket cover 52 and has a lifting or pivoting mechanism 54, via which the charging socket 24 can be extended or pivoted beyond the cover level, whereby the charging socket cover 52 with the charging socket 24 is either lifted off the cover 40 or towards the cover 40 is pivoted to release the charging socket 24.
  • LEDs 56 are below the first viewing window 50 , via which a status of the curb or curb loading device 18 can be read.
  • different colors can be used to indicate readiness for charging, an ongoing charging process or the completion of a charging process.
  • the power supply cable 22 can be designed as a three-phase 400V cable and is connected in an electrical connection area 68 in the receptacle 38 to a contact connection 70, which can be designed as a terminal or connector socket depending on the power supply cable 22 used.
  • the further ones Lines 72 lead from the contact connection 70 to a combined residual current and circuit breaker 74, which can also be designed as individual switches.
  • a power supply unit 77 is supplied with power via a line 72 with a line fuse 75.
  • This power supply unit 77 converts the applied high-voltage voltage into a low-voltage voltage, in particular a 12V voltage.
  • the power supply 77 supplies power to a charging controller 78, via which the regulation and control of the charging process is carried out.
  • the contactor 76 is switched via this charging control 78.
  • a shutdown can occur when direct currents occur depending on the measured values of a measuring current transformer 80.
  • the measuring current transformer 80 is arranged between the contactor 76 and the energy meter 58 and detects direct currents that may be triggered between the contactor 76 and the energy meter 58 by a vehicle-mounted charger and prevents alternating residual currents from being able to be detected with sufficient reliability by the residual current circuit breaker 74, resulting in personal injury can lead. Accordingly, in this case, the power supply via the charging controller 78 is interrupted. The user is first identified via the RFID board 84, which is connected to the charging controller 78, based on his vehicle or via cell phone or similar.
  • the motor control 86 is activated by the charging control 78, which serves to control a direct current motor 88, which is part of the lifting or pivoting mechanism 54 for extending or pivoting the charging socket 24, and is also connected accordingly to the charging control 78. Accordingly, the charging socket 24 is extended so that the plug 26 can be inserted.
  • the DC motor 88 which, like the motor control 86, is supplied with low voltage via the power supply 77 via lines 72, has a position feedback unit 90, for example in the form of a magnetoresistive sensor that interacts with a permanent magnet, via which the position of the lifting mechanism 54 can be detected , so that the extension process is completed when a defined end position is reached.
  • the locking actuator 82 is switched before the charging process starts, which prevents the plug 26 from being unintentionally removed during the charging process, as this would endanger the user. Only after the locking actuator 82 has been switched is the contactor 76 switched via the charging control 78 so that the charging process can begin.
  • the energy meter 58 has a data interface 92 in the form of a mod bus to the charging controller 78, so that the data of the energy meter 58 is transmitted to the charging controller 78 during the charging process and when the charging process is completed due to an external command or the detection of a complete charge of the Energy storage 30 is ended. Accordingly, the contactor 76 is switched via the charging control 78 and the locking actuator 82 is enabled, so that the plug 26 can be released from the charging socket 24. The lifting or pivoting mechanism 54 is then actuated via the DC motor 88 and the charging socket 24 is retracted.
  • a radio antenna 94 is preferably arranged in the cover 40, via which a connection is established from the user to a server of the operator and thus to the curb or curb charging device 18 in order to be able to start and end the charging process from the outside.
  • the data from the energy meter 58 can also be transmitted to the user via this.
  • sensors 96 are arranged in the receiving space 36, for example to determine the temperature and/or humidity.
  • a parking sensor 98 can also be used to determine whether a vehicle 32 is ready to be charged and the corresponding parking space is accessible.
  • a curb or curb loading device constructed in this way hardly changes the streetscape and can be accommodated even in narrow cities with almost no additional space required. Additional infrastructural measures are not necessary because the 400V network is available and the curb or curb charging device can work almost completely independently. Nevertheless, both security and communication with the user are fully guaranteed.
  • a complete charging infrastructure can be created in a simple manner, which is flexible and modular and yet very easy to assemble.
  • the electronics can be adapted to the respective circumstances, especially the legal requirements of the country.
  • the connector socket can be equipped with very different lifting, folding or pivoting mechanisms. The construction of the bristle elements and the attachment of the lid can also be done differently.

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Abstract

Es wird eine Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordstein- oder Randsteinelement (34), welches im Innern einen Aufnahmeraum (36) aufweist, einer Ladebuchse (24), die am Bordstein- oder Randsteinelement (34) angeordnet ist, einem Energieversorgungskabel (22), welches in den Aufnahmeraum (36) im Bordstein- oder Randsteinelement (34) hineinragt, elektronische Bauteile (35), die im Aufnahmeraum (36) des Bordstein- oder Randsteinelementes (34) angeordnet sind und über die die Ladebuchse (24) mit dem Energieversorgungskabel (22) verbunden ist, vorgeschlagen, bei der die elektronischen Bauteile (35) im Aufnahmeraum (36) einen Schütz (76) und eine Ladesteuerung (78), die mit der Ladebuchse (24) zumindest indirekt elektrisch verbunden sind und einen Verriegelungsaktuator (82) enthalten, der zur Verriegelung der Ladebuchse (24) mit der Ladesteuerung (24) elektrisch verbunden ist. So wird eine Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) geschaffen, welche einerseits ausreichend Raum zur Unterbringung der Elektronik aufweist und andererseits vollständig autark zum Laden des Energiespeichers (30) geeignet ist.

Description

Pierburg GmbH
B E S C H R E I B U N G
Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Bordstein- oder Randsteinelement, welches im Innern einen Aufnahmeraum aufweist, einer Ladebuchse, die am Bordstein- oder Randsteinelement angeordnet ist, einem Energieversorgungskabel, welches in den Aufnahmeraum im Bordstein- oder Randsteinelement hineinragt, und elektronische Bauteile, die im Aufnahmeraum des Bordstein- oder Randsteinelementes angeordnet sind und über die die Ladebuchse mit dem Energieversorgungskabel verbunden ist.
Derartige Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein, oder Randstein integrierte Aufladestationen, an welche Fahrzeuge über eine elektrische Verbindung angeschlossen werden können, um deren Energiespeicher beziehungsweise deren Batterien aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein.
Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen.
Bekannte Konzepte sehen hierfür die Nutzung von Straßenlaternen, zusätzlich zu installierende Ladesäulen oder Wallboxen an Hauswänden vor. Bei allen diesen Konzepten entsteht zusätzlicher Platzbedarf und eine Störung der Fußgänger durch die zu verwendenden Aufladekabel.
Aus diesem Grund sind Ladesysteme bekannt geworden, bei denen die Aufladevorrichtungen in den Bordstein beziehungsweise den Randstein integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Es besteht eine hohe Flexibilität und Nachrüstbarkeit durch mögliche Modularisierung. Auch kann Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Unfälle mit Fahrzeugen vorgebeugt werden.
So wird in der GB 2597742 A eine Fahrzeugladestation vorgeschlagen, bei der eine zentrale Ladestation, welche die elektronischen Komponenten beinhaltet, über ein unterirdisches Kabel mit mehreren Bordsteinen verbunden ist, welches sich in den Bordstein und zu einer Steckbuchse erstreckt, über die das Fahrzeug zum Laden angeschlossen werden kann.
Eine spezielle Ausbildung eines solchen Bordsteins mit Elektronik zum Laden eines Fahrzeugs ist aus der GB 2 592 186 A bekannt. Dieser Bordstein ist modular aufgebaut und weist ein Basiselement auf, in welches ein Aufnahmebehälter einsetzbar ist, der ausgetauscht werden kann und entsprechend nicht befestigt ist. In diesem Behälter sind drahtlose Telekommunikationstechnologien und -Infrastrukturen integriert, wie Wi- Fi, Bluetooth, oder Parksensoren. Zusätzlich weist dieser Bordstein eine Anschlussbuchse sowie optional Batteriepakete auf.
Problematisch an den bekannten Systemen ist jedoch, dass diese immer eine zentrale Station benötigen und nicht autark zur Aufladung dienen können. Entsprechend entsteht immer ein erhöhter Platzbedarf. Zusätzlich entfällt die komplette umliegende Ladeinfrastruktur bei Ausfall der zentralen Station. Des Weiteren entfällt der Skalierungsnutzen eines zentralen Systems, wen wenige Anschlüsse vorhanden sind, die sich gegebenenfalls in größerer Entfernung zueinander befinden. Auch entstehen bei zentralen Systeme höhere Kosten durch gewisse Systembeziehungsweise Funktionsredundanz zwischen dem zentralen und dem lokalen System. Hinzu kommt, dass in einigen Staaten das Verlagern einiger Funktionen auf den zentralen Punkt weg vom eigentlichen Ladepunkt nicht zulässig ist.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, welche weitestgehend autark arbeiten kann, so dass auf zusätzliche zentrale Stationen verzichtet werden kann. Auf zusätzliche infrastrukturellen Bauteile soll möglichst verzichtet werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist ein Bordstein- oder Randsteinelement auf, in dessen Innern ein Aufnahmeraum ausgebildet ist, in dem elektronische Bauteile angeordnet sind. Des Weiteren in an der Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung eine Ladebuchse angeordnet, die über die elektronischen Bauteile mit einem Energieversorgungskabel verbunden ist, welches in den Aufnahmeraum im Bordstein- oder Randsteinelement hineinragt. Die elektronischen Bauteile im Aufnahmeraum umfassen insbesondere einen Schütz und eine Ladesteuerung, die mit der Ladebuchse zumindest indirekt elektrisch verbunden sind und einen Verriegelungsaktuator, der zur Verriegelung der Ladebuchse mit der Ladesteuerung elektrisch verbunden ist. Unter zumindest indirekt wird in diesem Zusammenhang eine elektrische Verbindung verstanden, die auch über weitere zwischengeschaltete elektronische Bauteile erfolgen kann. Entsprechend sind im Bordstein alle elektronischen Bauteile zur Durchführung des Ladevorgangs enthalten. Der Ladevorgang wird durch Schalten des Schützes in Gang gesetzt und beendet. Vor dem Schalten des Schützes erfolgt die Schaltung des Verriegelungsaktuators, so dass ein Stromfluss nur mit verriegelter Ladebuchse erfolgen kann. Verletzungen des Bedieners werden durch den Verriegelungsaktuator vermieden, der dazu dient, den Stecker an der Ladebuchse nach dem Einstecken und erfolgreicher Authentifizierung über Pilotkontakte und vor dem Start des Ladevorgangs zu verriegeln. So wird eine Gefährdung des Nutzers durch unvorhergesehenes Abziehen des Steckers während des Ladevorgangs ausgeschlossen. Nach Beendigung des Ladevorgans erfolgt eine entsprechende Freischaltung, durch die die Verriegelung wieder gelöst wird.
Vorzugsweise umfassen die elektronischen Bauteile im Aufnahmeraum einen Energiezähler, wobei der Schütz zwischen den Energiezähler und die Ladebuchse geschaltet ist. Der Verwender findet am Bordstein oder Randstein somit sowohl die Schnittstelle zur Aufladung als auch das Display zur Anzeige und gegebenenfalls auch zur Bedienung vor, um den Ladevorgang zu verfolgen. So wird eine autark nutzbare Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung geschaffen, wodurch auf zusätzliche zentrale Ladesäulen mit entsprechender Elektronik verzichtet werden kann.
Der Aufnahmeraum ist vorteilhaft mittels eines Deckels verschließbar. Durch die Verwendung des Deckels kann der Aufnahmeraum zu Wartungszwecken oder zur Reparatur geöffnet werden und gegebenenfalls die Elektronik im Aufnahmeraum ausgetauscht oder erweitert werden. Dieser Deckel ist selbstverständlich gegen unautorisiertes Öffnen zu schützen.
Des Weiteren beinhalten die elektronischen Bauteile vorzugsweise ein Authentifizierungsmittel, insbesondere eine RFID-Platine, die mit der Ladesteuerung verschaltet ist und im Aufnahmeraum oder am Deckel angeordnet ist. Dies dient zur Authentifizierung des Nutzers, wodurch jedem Ladevorgang ein definierter Nutzer zugeordnet werden kann. Auch dies kann somit autark über die Bordstein- oder Randsteinladevorrichtung erfolgen. Weitere Authentifizierungsmittel wären eine App oder ein QR- Code.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Ladesteuerung mit dem Energiezähler über eine Datenschnittstelle verbunden ist. Entsprechend wird über die Schnittstelle, die als Modbus ausgeführt werden kann, immer die tatsächlich bezogene Energiemenge vom Energiezähler an die Ladesteuerung übermittelt. Die Ladesteuerung wiederum kann die Daten beispielsweise über eine Datenverbindung mit dem Internet an ein Backend des Ladesäulenbetreibers übermitteln, um die bezogene Energiemenge entsprechend mit dem Kunden abrechnen zu können.
Vorzugsweise weisen die elektronischen Bauteile im Aufnahmeraum einen Messstromwandler auf, der mit der Ladesteuerung verschaltet ist. Mittels des Messstromwandlers können auftretende Gleichströme in der Zuleitung zum Schütz detektiert werden und über die Ladesteuerung entsprechend das Schütz geschaltet werden. So wird verhindert, dass Wechselfehlerströme nicht durch den Fl-Schalter erkannt werden, was im schlimmsten Fall zu Personenschäden führen könnte.
Die elektronischen Bauteile im Aufnahmeraum beinhalten vorzugsweise zusätzlich ein Netzteil, über welches die eingehende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung wandelbar ist und welches zur Spannungsversorgung mit der Ladesteuerung verschaltet ist. Die Ladesteuerung kann entsprechend mit einer geringen Leistung über eine 12V-Gleichspannung betrieben werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ladebuchse mittels eines Gleichstrommotors einfahrbar und ausfahrbar, der über eine Motorsteuerung ansteuerbar ist. Auf diese Weise kann ein unberechtigter Zugang zur Ladebuchse verhindert werden, welche erst nach Authentifizierung des Nutzers ausgefahren und nach Abschluss des Ladevorgangs wieder eingefahren wird. Des Weiteren wird nach der Authentifizierung der Zugang zur Ladebuchse vereinfacht. Diese kann entweder geschwenkt oder linear ausgefahren werden. Die Motorsteuerung kann sowohl separat ausgebildet werden oder in der Ladesteuerung integriert werden.
In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist die Motorsteuerung mit dem Netzteil verschaltet und eine Lagerückmeldungseinheit und/oder eine
Drehmomentüberwachungseinheit ist mit der Motorsteuerung verbunden. Der Gleichstrommotor läuft entsprechend ebenfalls stromsparend mit einer Niedervoltspannung. Die Lagerückmeldungseinheit kann beispielsweise aus einem magnetoresisitiven Sensor und einem entsprechend angeordneten Permanentmagneten an der auszufahrenden Ladebuchse bestehen oder es kann eine Sensoreinheit des Gleichstrommotors selbst verwendet werden, die auch zu dessen Ansteuerung genutzt wird. Auf diese Weise kann zuverlässig sowohl eine vollständig eingefahrene oder ausgefahrene Position detektiert werden, aber auch Zwischenpositionen, die beispielsweise während des Ladens angefahren werden können, um die Stolpergefahr zu reduzieren oder die Stabilität zu erhöhen. Das Herausfahren erfolgt beispielsweise nach der erfolgreichen Autorisierung über das R.FID oder über das Internet und das Einfahren nach erfolgreich durchgeführter Ladung, einem Ausloggen des Nutzers oder dem Lösen der Steckverbindung. Der Drehmomentsensor dient zur Verhinderung von Personenschäden beim Einfahren oder Ausfahren insbesondere durch Einklemmen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, das Energieversorgungskabel im Aufnahmeraum mit einem Fehlerstromschutzschalter und/oder einem Leitungsschutzschalter zu verbinden, die mit dem Energiezähler verbunden sind. Durch den Fehlerstromschutzschalter werden Personen vor Schäden durch elektrischen Schlag geschützt, während durch den Leitungsschutzschalter die Leitungen und elektronischen Bauteile vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stroms geschützt werden.
Vorzugsweise ist im Aufnahmeraum ein Kontaktanschluss zur Verbindung des Energieversorgungskabels angeordnet, wodurch dieses leichter mit der Elektronik des Bordsteins verbunden und wieder gelöst werden kann. Des Weiteren wird ein Eindringen von Wasser verhindert.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn im Aufnahmeraum oder im Deckel eine Funkantenne angeordnet. Dies kann eine 2G, 3G, 4G oder 5G-Antenne oder eine LTE-Antenne sein und ermöglicht eine externe Kommunikation beispielsweise zur Autorisierung des Nutzers über das Internet. Ebenso können hierüber Daten der Ladevorrichtung, insbesondere des Energiezählers übermittelt werden und die Ladevorrichtung von außen gesteuert und ausgewertet werden.
Vorzugsweise sind im Aufnahmeraum Leitungssicherungen angeordnet, die als Schmelzsicherung oder Feinsicherung zum Geräteschutz und zum Schutz vor Überströmen in der Elektronik dienen und bei Änderung der Leitungsquerschnitte notwendig werden.
Zusätzlich können vorteilhafterweise im Aufnahmeraum ein oder mehrere Sensoren zur Ermittlung der Temperatur, der Feuchtigkeit und/oder zum Erkennen eines parkenden Fahrzeugs angeordnet sein. Auch diese Bauteile dienen zum Schutz vor Schäden oder zur Identifizierung eines Fahrzeugs.
Auch ist es vorteilhaft, wenn im Aufnahmeraum unter einem Sichtfenster im Deckel eine oder mehrere LEDs zur Erkennung des Ladestatus angeordnet ist. So wird für den Nutzer optisch einfach erkennbar, ob die Ladevorrichtung bereit, gestört oder belegt ist, der Ladevorgang läuft oder abgeschlossen ist.
Vorzugsweise weist der Deckel ein Sichtfenster auf, durch welches eine Anzeigeeinheit des Energiezählers sichtbar ist, so dass für den Nutzer jederzeit die geladene Energiemenge und die damit verbundenen Kosten sichtbar sind, ohne zusätzliche Geräte verwenden zu müssen.
Das Bordstein- oder Randsteinelement weist in einer bevorzugten Ausführungsform einen Aufnahmebehälter auf, der den Aufnahmeraum begrenzt und durch den Deckel verschlossen ist. Dieser Behälter kann entweder fest im Bordstein verankert oder herausnehmbar ausgeführt werden und ermöglicht eine sichere Abdichtung und den Schutz vor Beschädigungen der Elektronik, wodurch die Haltbarkeit deutlich erhöht wird.
Vorzugsweise weist die Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung eine Platine auf, auf welcher zumindest zwei der elektronischen Bauteile Ladesteuerung, Messtromwandler, Schütz, Energiezähler, Netzteil, Fehlerstromschutzschalter, Leitungsschutzschalter und Motorsteuerung integriert sind. Entsprechend kann die Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtung im Extremfall mit lediglich einer einzigen Platine betrieben werden. Dies verringert den benötigten Bauraum und die Kosten und vereinfacht die Montage.
Es wird somit eine Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs geschaffen, welches vollständig autark ist und lediglich einen Anschluss an ein Energieversorgungskabel benötigt. Durch die Sicherungsvorkehrungen kann dennoch über diese Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung mit einer dreiphasigem 400V Wechselspannung geladen werden. Die Ladevorrichtung ist bedienerfreundlich und weist eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit auf, wodurch Schäden an den Bordsteinen und Randsteinen vermieden werden und gleichzeitig die Elektronik geschützt wird. Durch die Autarkie des Bordsteins kann dieser fast beliebig montiert werden, da lediglich die ohnehin vorhandene Infrastruktur benutzt werden kann. Ein Platzverlust in Städten wird ebenso vermieden wie Stolperfallen durch Kabel auf den Gehwegen.
Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Straße mit einer begrenzenden Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung in Draufsicht.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung.
Die Figur 3 zeigt ein einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung in perspektivischer Darstellung, wobei die elektronischen Bauteile sowie die Verkabelung lediglich schematisch dargestellt sind.
Figur 4 zeigt einen vereinfachten elektrischen Schaltplan zur Verschaltung der elektronischen Bauteile im Bordstein.
In Figur 1 ist ein Gehweg 10 dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordsteinrand 14 begrenzt ist, der durch mehrere Steinelemente 16 und erfindungsgemäße Bordstein- 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.
Eine erfindungsgemäße Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtung 18 besteht aus einem Bordstein- oder Randsteinelement 34, in dessen Inneren ein Aufnahmeraum 36 ausgebildet ist, in dem elektronische Bauteile 35 angeordnet sind. Das Bordstein- oder Randsteinelement 34 besteht aus einem Grundkörper 37 aus einem Beton oder einem Kunststoff und kann Faserverstärkungen enthalten sowie einem Aufnahmebehälter 38, insbesondere aus Stahl, der den Aufnahmeraum 36 begrenzt.
Der Aufnahmebehälter 38 ist im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet und weist an seiner zur Oberfläche des Gehwegs 10 eine offene Seite auf, die durch einen Deckel 40 verschlossen ist.
Der Deckel 40, der insbesondere aus Stahl ist, ist am Grundkörper 37 oder am Aufnahmebehälter 38 befestigt und verschließt eine nach oben weisende offene Seite des Aufnahmebehälters 38, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtung 42. Zusätzlich liegt der Deckel 40 auch auf einer Oberseite des Grundkörpers 37 auf und erstreckt sich auch in Längserstreckungsrichtung betrachtet über die Enden des Aufnahmebehälters 38.
Der Deckel 40 weist eine abgerundete Aufprallwand 44 auf, welche eine Kante zwischen der Oberseite des Grundkörpers 37 und einer zur Straße weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 37 abdeckt. Die Befestigung des Deckels 40 kann mittels Schrauben 46 erfolgen. Durch den Deckel 40 wird entsprechend der im Innern des Aufnahmebehälters 38 und damit im Innern des Bordsteinelementes 34 ausgebildeter Aufnahmeraum 36 nach oben begrenzt.
Wie in Figur 2 zu erkennen ist, weist der Deckel 40 eine Öffnung 48 sowie zwei Sichtfenster 50, 51 auf. Unter der Öffnung 48 befindet sich die Ladebuchse 24, die im Aufnahmeraum 36 angeordnet ist. Diese Ladebuchse 24 ist durch einen Ladebuchsendeckel 52 verschlossen und weist einen Hub- oder Schwenkmechanismus 54 auf, über den die Ladebuchse 24 über die Deckelebene hinaus ausgefahren beziehungsweise verschwenkt werden kann, wodurch der Ladebuchsendeckel 52 mit der Ladebuchse 24 entweder vom Deckel 40 abgehoben oder zum Deckel 40 geschwenkt wird, um so die Ladebuchse 24 freizugeben.
Unter dem ersten Sichtfenster 50 befindet sich im Aufnahmeraum eine oder mehrere LEDs 56, über die ein Status der Bordstein- oder Randstein- Ladevorrichtung 18 abzulesen ist. Hier kann beispielweise durch unterschiedliche Farben eine Bereitschaft zum Laden, ein laufender Ladevorgang oder der Abschluss eines Ladevorgangs angezeigt werden.
Die Ladebuchse 24 bildet ebenso wie ein Energiezähler 58, dessen Anzeigeeinheit 60 unterhalb des zweiten Sichtfensters 51 angeordnet ist, um dem Nutzer zu ermöglichen, die geladene Strommenge abzulesen, zwei der elektronischen Bauteile 35 zur autarken Aufladung des Energiespeichers 30.
Diese in der Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 integrierten und im Aufnahmeraum 36 angeordneten elektronischen Bauteile 35 sind schematisch mit ihrer Verschaltung in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
An einem Boden 64 des Bordsteinelementes 34 ist eine Öffnung 66 ausgebildet, durch die das Energieversorgungskabel 22 von unten durch das Bordsteinelement 34 in den Aufnahmeraum 36 gezogen werden kann. Das Energieversorgungskabel 22 kann als dreiphasiges 400V-Kabel ausgebildet sein und wird in einem elektrischen Anschlussbereich 68 im Aufnahmebehälter 38 mit einem Kontaktanschluss 70 verbunden, der je nach verwendetem Energieversorgungskabel 22 als Klemme oder Steckverbinderbuchse ausgebildet sein kann. Die weiterführenden Leitungen 72 führen vom Kontaktanschluss 70 zu einem kombinierten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschalter 74, die auch als einzelne Schalter ausgeführt werden können.
Dieser ist mit dem Energiezähler 58 verbunden, der über weitere Leitungen 72 unter Zwischenschaltung eines Schützes 76 mit der Ladebuchse 24 verbunden, so dass diese an das Energieversorgungskabel 22 angeschlossen ist.
Des Weiteren wird über eine Leitung 72 mit einer Leitungssicherung 75 ein Netzteil 77 mit Strom versorgt. Dieses Netzteil 77 wandelt die anliegende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung, insbesondere eine 12V- Spannung, um. Über das Netzteil 77 erfolgt die Stromversorgung einer Ladesteuerung 78, über welche die Regelung und Steuerung des Ladevorgangs vollzogen wird. Über diese Ladesteuerung 78 wird der Schütz 76 geschaltet. Eine Abschaltung kann bei Auftreten von Gleichströmen in Abhängigkeit der Messwerte eines Messstromwandlers 80 erfolgen. Vor dem Schalten des Schützes 76 über die Ladesteuerung 78 ist ein Schalten eines Verriegelungsaktuators 82 der Ladebuchse 24, eine Authentifizierung des Nutzers über eine RFID-Platine 84 sowie das vollständige Ausfahren der Ladebuchse 24 notwendig, was über eine Motorsteuerung 86 geregelt wird.
Der Messstromwandler 80 ist zwischen dem Schütz 76 und dem Energiezähler 58 angeordnet und detektiert durch ein fahrzeugseitiges Ladegerät möglicherweise ausgelöste Gleichströme zwischen dem Schütz 76 und dem Energiezähler 58 und verhindert, dass Wechselfehlerströme durch den Fehlerstromschutzschalter 74 nicht mehr ausreichend sicher detektiert werden können, was zu Personenschäden führen kann. Entsprechend wird in diesem Fall die Stromversorgung über die Ladesteuerung 78 unterbrochen wird. Über die RFID-Platine 84, die mit der Ladesteuerung 78 verbunden ist, wird zunächst der Nutzer anhand seines Fahrzeugs oder über Mobiltelefon o.ä. identifiziert. Hierdurch wird von der Ladesteuerung 78 die Motorsteuerung 86 in Funktion gesetzt, welche dazu dient, einen Gleichstrommotor 88, welcher Teil des Hub- oder Schwenkmechanismus 54 zum Ausfahren oder Verschwenken der Ladebuchse 24 ist, anzusteuern und entsprechend ebenfalls mit der Ladesteuerung 78 verschaltet ist. Entsprechend wird die Ladebuchse 24 ausgefahren, so dass der Stecker 26 eingesteckt werden kann. Hierzu weist der Gleichstrommotor 88, der ebenso wie die Motorsteuerung 86 über das Netzteil 77 über Leitungen 72 mit Niederspannung versorgt wird, eine Lagerückmeldungseinheit 90, beispielsweise in Form eines mit einem Permanentmagneten zusammenwirkenden magnetoresistiven Sensors auf, über den die Stellung des Hubmechanismus 54 detektiert werden kann, so dass der Ausfahrvorgang mit Erreichen einer definierten Endposition abgeschlossen wird.
Nach dem Einstecken des Steckers 26 wird der Verriegelungsaktuator 82 vor dem Start des Ladevorgangs 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 82 wird über die Ladesteuerung 78 der Schütz 76 geschaltet, so dass der Ladevorgang beginnen kann.
Der Energiezähler 58 weist eine Datenschnittstelle 92 in Form eines Mod- Busses zur Ladesteuerung 78 auf, so dass die Daten des Energiezählers 58 zur Ladesteuerung 78 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. Entsprechend wird über die Ladesteuerung 78 der Schütz 76 geschaltet und der Verriegelungsaktuator 82 freigeschaltet, so dass der Stecker 26 aus der Ladebuchse 24 gelöst werden kann. Daraufhin wird über den Gleichstrommotor 88 der Hub- oder Schwenkmechanismus 54 betätigt und die Ladebuchse 24 wieder eingefahren.
Zusätzlich ist vorzugsweise im Deckel 40 eine Funkantenne 94 angeordnet, über die eine Verbindung vom Nutzer zu einem Server des Betreibers und damit zur Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung 18 hergestellt wird, um den Ladevorgang von außen beginnen und enden lassen zu können. Auch die Daten des Energiezählers 58 können hierüber an den Nutzer übermittelt werden.
Des Weiteren sind zur Erhöhung der Funktionssicherheit im Aufnahmeraum 36 Sensoren 96 beispielsweise zur Ermittlung der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit angeordnet. Über einen Parksensor 98 kann zusätzlich ermittelt werden, ob ein Fahrzeug 32 zur Aufladung bereit steht und der entsprechende Parkplatz zugänglich ist.
Eine derartig aufgebaute Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung verändert das Straßenbild fast nicht und ist auch in engen Städten beinahe ohne zusätzlichen Platzbedarf unterzubringen. Zusätzliche infrastrukturelle Maßnahmen sind nicht erforderlich, da das 400V-Netz zur Verfügung steht und die Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung beinahe vollständig autark arbeiten kann. Trotzdem ist sowohl die Sicherheit als auch die Kommunikation zum Nutzer vollständig sichergestellt. Mit der beschriebenen Bordstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs kann somit auf einfache Weise eine vollständige Ladeinfrastruktur geschaffen werden, welche flexibel und modular aufgebaut und dennoch sehr einfach zu montieren ist. Des Weiteren sollte deutlich sein, dass die Elektronik an die jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere auch den gesetzlichen Gegebenheiten der Länder angepasst werden kann. Die Steckverbinderbuchse kann mit sehr unterschiedlichen Hub-, Klapp- oder Schwenkmechanismen ausgestattet werden. Auch kann der Aufbau der Borsteinelemente und die Befestigung des Deckels unterschiedlich erfolgen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) mit einem Bordstein- oder Randsteinelement (34), welches im Innern einen Aufnahmeraum (36) aufweist, einer Ladebuchse (24), die am Bordstein- oder Randsteinelement (34) angeordnet ist, einem Energieversorgungskabel (22), welches in den Aufnahmeraum (36) im Bordstein- oder Randsteinelement (34) hineinragt, elektronische Bauteile (35), die im Aufnahmeraum (36) des Bordstein- oder Randsteinelementes (34) angeordnet sind und über die die Ladebuchse (24) mit dem Energieversorgungskabel (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (35) im Aufnahmeraum (36) einen Schütz (76) und eine Ladesteuerung (78), die mit der Ladebuchse (24) zumindest indirekt elektrisch verbunden sind und einen Verriegelungsaktuator (82) enthalten, der zur Verriegelung der Ladebuchse (24) mit der Ladesteuerung (24) elektrisch verbunden ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (35) im Aufnahmeraum (36) einen Energiezähler (58) beinhalten, wobei der Schütz (58) zwischen den Energiezähler (58) und die Ladebuchse (24) geschaltet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (36) mittels eines Deckels (40) verschließbar ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (35) ein Authentifizierungsmittel, insbesondere eine RFID-Platine (84) beinhalten, die mit der Ladesteuerung (78) verschaltet ist und im Aufnahmeraum (36) oder am Deckel (40) angeordnet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesteuerung (78) mit dem Energiezähler (58) über eine Datenschnittstelle (92) verbunden ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (35) im Aufnahmeraum (36) einen Messstromwandler (80) aufweisen, der mit der in der Ladesteuerung (78) verschaltet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (35) im Aufnahmeraum (36) ein Netzteil (77) beinhalten, über welches die eingehende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung wandelbar ist und welches zur Spannungsversorgung mit der Ladesteuerung (78) verschaltet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (24) mittels eines Gleichstrommotors (88) einfahrbar und ausfahrbar ist, der über eine Motorsteuerung (86) ansteuerbar ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (86) mit dem Netzteil (77) verschaltet ist und eine Lagerückmeldungseinheit (90) und/oder eine Drehmomentüberwachungseinheit (91) mit der Motorsteuerung (86) verbunden ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieversorgungskabel (22) im Aufnahmeraum (36) mit einem Fehlerstromschutzschalter und/oder einem Leitungsschutzschalter (74) verbunden ist, die mit dem Energiezähler (58) verbunden sind. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (36) ein Kontaktanschluss (70) zur Verbindung des Energieversorgungskabels (22) angeordnet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (36) oder im Deckel (40) eine Funkantenne (94) angeordnet ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (36) Leitungssicherungen (75) angeordnet sind. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (36) ein oder mehrere Sensoren (96) zur Ermittlung der Temperatur oder der Feuchtigkeit und/oder ein Parksensor (98) zum Erkennen eines parkenden Fahrzeugs (32) oder angeordnet sind. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (36) unter einem Sichtfenster (50) im Deckel (40) eine oder mehrere LEDs (56) zur Erkennung des Ladestatus angeordnet sind. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (40) ein Sichtfenster (51) aufweist, durch welches eine Anzeigeeinheit (60) des Energiezählers (58) sichtbar ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordstein- oder Randsteinelement (34) einen Aufnahmebehälter (38) aufweist, der den Aufnahmeraum (36) begrenzt und durch den Deckel (40) verschlossen ist. Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung (18) zum Laden eines Energiespeichers (30) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtung eine Platine aufweist, auf welcher zumindest zwei der elektronischen Bauteile Ladesteuerung (78), Messtromwandler (80), Schütz (76), Energiezähler (58), Netzteil (77), Fehlerstromschutzschalter, Leitungsschutzschalter (74) und Motorsteuerung (86) integriert sind.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2591830A (en) * 2020-02-05 2021-08-11 Sutton Philip Modular kerb
GB2597742A (en) 2020-07-31 2022-02-09 Siemens Mobility Ltd Distributed electric vehicle charging system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2591830A (en) * 2020-02-05 2021-08-11 Sutton Philip Modular kerb
GB2592186A (en) 2020-02-05 2021-08-25 Sutton Philip Modular kerb
GB2597742A (en) 2020-07-31 2022-02-09 Siemens Mobility Ltd Distributed electric vehicle charging system

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