DE102016014896A1

DE102016014896A1 - Ladesäule für elektrisch betriebene Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102016014896A1
Application number: DE102016014896.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Hakenberg
Original assignee: Paxos Consulting and Engineering GmbH and Co KG
Current assignee: Paxos Consulting and Engineering GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladesäule (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule (10) einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle (80) und Anschlussmittel (90) zur ladenden Verbindung dieser Stromquelle (80) mit einem Fahrzeug aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ladesäule (10) durch einen rohrförmigen Grundkörper gebildet wird, der über seine Länge in wenigstens zwei Teilrohre (11;12) unterteilt ist. Ein oberes Teilrohr (11) ist mit einem Scharnier (40) gegenüber einem unteren Teilrohr (12) umklappbar, wodurch Zugriff auf das Innere wenigstens eines Teilrohrs (11;12) möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladesäule zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle und Anschlussmittel zur ladenden Verbindung dieser Stromquelle mit einem Fahrzeug aufweist.
Zum Aufladen der elektrischen Speicher von Elektrofahrzeugen werden Ladestationen eingesetzt, die sich im privaten oder im öffentlichen Bereich befinden können. Dabei können derartige Ladestationen auf vielfältige Arten ausgebildet sein, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise können für verschiedene Fahrzeugtypen verschiedene Stecker bereitgestellt werden, aber auch Zusatzfunktionen können angeboten werden. Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 112 799 A1 eine Ladestation für elektrisch betriebene Fahrzeuge, die zwei verschiedene Module aufweist. Ein erstes rechteckiges Steuermodul umfasst eine Steuereinrichtung zur Umwandlung eines Netzstroms in einen Ladestrom für das Fahrzeug. Ein zweites rechteckiges Funktionsmodul ist hingegen ausgebildet, um eine weitere Funktion der Ladestation zu erfüllen, wobei es sich hierbei beispielsweise um ein Briefkastenmodul oder ein Feuerlöschermodul handeln kann. Ein solches Funktionsmodul kann sich hinter einer verschließbaren Tür befinden, die durch Kommunikation mit einem Mobilgerät geöffnet werden kann, um Zugriff auf das Funktionsmodul zu erhalten. Die mehreren Module können beliebig miteinander in einem Rahmen montiert werden.
Auch im Bereich der Ladekabel sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, mit denen einzelne Probleme gelöst werden sollen. Beispielsweise offenbart die DE 10 2011 051 052 A1 eine Ladestation mit einem Kabelaufrollsystem.
Oftmals sind Ladestationen für elektrisch betriebene Fahrzeuge säulenförmig ausgebildet, so dass sie als Ladesäulen zu bezeichnen sind. Insbesondere im öffentlichen Bereich sind an solche Ladestationen bzw. Ladesäulen besondere Anforderungen zu stellen. Sie müssen nicht nur witterungsbeständig, sondern auch gegen Beschädigung oder sogar Vandalismus geschützt sein. Sie sollten daher robust, aber gleichzeitig auch wartungsfreundlich ausgestaltet sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladesäule für elektrisch betriebene Fahrzeuge bereitzustellen, die für die Aufstellung im öffentlichen Raum geeignet ist und dabei insbesondere robust und wartungsfreundlich ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ladesäule gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Ladesäule ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-10.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Die erfindungsgemäße Ladesäule eignet sich zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Eine solche Ladesäule kann auch als Ladestation oder Stromtankstelle bezeichnet werden und wird von Fahrzeugen angefahren, um die Batterie bzw. Batterien des Fahrzeugs aufzuladen. Im Fahrzeug befindet sich ein Batteriemanagementsystem, welches mit der Ladesäule kommuniziert. Die zugehörige Leistungselektronik befindet sich vorzugsweise in der Ladesäule.
Die Ladesäule weist einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle und Anschlussmittel zur ladenden Verbindung dieser Stromquelle mit einem Fahrzeug auf. Bei diesen Anschlussmitteln kann es sich um einen Stecker und insbesondere um ein Ladekabel mit einem Stecker handeln, welcher von einem Nutzer der Ladesäule mit dem Fahrzeug verbunden wird. Die Ladesäule kann zur Verbindung mit einer Stromquelle mit einem Stromnetz verbunden sein. Die Ladesäule könnte zukünftig jedoch auch als Solartankstelle ausgebildet sein, wenn sie in Verbindung mit Solarzellen und entsprechend großen Pufferakkus steht.
Erfindungsgemäß wird die Ladesäule durch einen rohrförmigen Grundkörper gebildet. Der rohrartige Grundkörper steht im Betrieb der Ladesäule vertikal und bildet so die Säulenform der Ladestation aus. In dem so gebildeten rohrförmigen Grundkörper sind vorzugsweise wenigstens die Anschlussmittel angeordnet. Dieser Grundkörper ist dabei über seine Länge in wenigstens zwei Teilrohre unterteilt, wobei ein oberes Teilrohr mit einem Scharnier gegenüber einem unteren Teilrohr umklappbar ist, wodurch Zugriff auf das Innere wenigstens eines Teilrohrs möglich ist.
Die Ladesäule weist somit wenigstens zwei voneinander getrennte Rohrabschnitte auf, die über ein Scharnier miteinander verbunden sind. Innerhalb dieser Rohrabschnitte sind wenigstens die Anschlussmittel, d.h. ein Stecker und/oder ein Ladekabel, untergebracht. Um Zugriff auf das Innere der Rohrabschnitte zu erhalten, kann das obere Teilrohr umgeklappt werden, so dass das offene Rohrende wenigstens eines Teilrohrs frei liegt und der Zugriff auf Bauteile innerhalb dieses Teilrohrs möglich wird. Vorzugsweise wird durch das Umklappen des oberen Teilrohrs der Zugriff auf das Innere beider Teilrohre ermöglicht.
Zu Wartungszwecken kann einem Techniker so auf einfache Weise Zugriff auf Komponenten der Ladesäule gegeben werden, ohne dass Teile der Ladesäule zunächst aufwendig demontiert und nach der Wartung wieder montiert werden müssten. Die Ladesäule ist dennoch stabil und robust, so dass sie im Betrieb gut gegen Beschädigung geschützt ist. Damit ein Techniker den oberen Rohrabschnitt umklappen kann, sind zweckmäßigerweise Mittel zum Lösen einer Verriegelung vorgesehen, welche im Betrieb das Umklappen des oberen Teilrohrs verhindert. Diese Verriegelungsmittel können beispielsweise mechanisch durch einen Schlüssel oder elektronisch durch eine Authentifizierung des Technikers an einer Eingabevorrichtung der Ladesäule entriegelt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ladesäule eine Zugangsöffnung aufweist, die sich nur nach erfolgreicher Authentifizierung eines Technikers öffnen lässt. Durch diese Zugangsöffnung kann ein Techniker dann Zugriff auf ein Verriegelungsmittel erhalten, um dieses zu lösen. Bei den Verriegelungsmitteln kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Schrauben handeln, welche die beiden Rohrabschnitte nebst Zwischendeckel miteinander verbinden, aber bei Bedarf von dem Techniker gelöst werden können. Ferner könnte eine Art Notöffnungsmechanismus vorgesehen werden, durch welche die Verriegelung auch lösbar ist, falls der Öffnungsmechanismus der Zugangsöffnung aufgrund eines technischen Defektes versagt. Hierzu könnte ein Spezialschlüssel verwendet werden.
Zweckmäßigerweise stoßen die beiden Teilrohre auf einer Höhe aufeinander, die dem Techniker beim Umklappen des oberen Teilrohrs einen ergonomisch vorteilhaften Zugang zum Inneren der beiden Rohrabschnitte ermöglicht. Beispielsweise liegt dieser Bereich in Hüft- bzw. Armhöhe. Die gesamte Ladesäule kann dann eine Höhe von etwa 2m haben. Die Teilung des rohrartigen Grundkörpers der Ladesäule in zwei Teilrohre kann grundsätzlich in der Mitte, ober- oder unterhalb der Mitte des Grundkörpers vorgesehen sein. Am oberen Ende der Ladesäule, d.h. am oberen Teilrohr, kann ferner ein Dach angebracht sein, so dass Nutzer der Ladesäule beim Laden eines Fahrzeugs unter dem Dach vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Es können jedoch auch kürzere Ladesäulen ohne Dach eingesetzt werden, bei denen das obere Teilrohr beispielsweise kürzer oder länger ist als das untere Teilrohr. Ferner könnten auch mehr als zwei Teilrohre verwendet werden. Beispielsweise könnten drei Teilrohre mit zwei Stellen zum Umklappen der jeweils oben liegenden Teilrohre zweckmäßig sein.
Neben den Anschlussmitteln in Form wenigstens eines Ladekabels können die Teilrohre des Grundkörpers weitere Komponenten der Ladesäule aufnehmen. Hierzu zählen insbesondere eine Leistungselektronik, Bedienelemente wie ein Bildschirm und eine Eingabevorrichtung, aber auch Verbindungskabel zwischen einzelnen Komponenten. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Anschlussmittel in einem der Teilrohre untergebracht, während sich eine Leistungselektronik in dem jeweils anderen Teilrohr befindet. Vorzugsweise befindet sich die Leistungselektronik dabei in dem oberen Teilrohr, während sich die Anschlussmittel in dem unteren Teilrohr befinden. Die Leistungselektronik wird dann zusammen mit dem oberen Teilrohr umgeklappt und ein Techniker hat so Zugriff sowohl auf die Leistungselektronik, als auch auf die Anschlussmittel.
Um bei einer solchen Ausführungsform die Leistungselektronik mit den Anschlussmitteln zu verbinden, sind entsprechende Verbindungsmittel wie Kabel vorgesehen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Scharnier zwischen den beiden Teilrohren zumindest teilweise hohl ausgeführt, so dass die Verbindungsmittel, welche die Anschlussmitttel mit der Leistungselektronik verbinden, durch hohle Bereiche des Scharniers verlaufen. So sind sie auch beim Umklappen des oberen Teilrohrs vor Beschädigung geschützt.
Darüber hinaus kann an dem Scharnier ein schwenkbarer Zwischendeckel angebracht sein, welcher zwischen dem oberen Teilrohr und dem unteren Teilrohr liegt. Der Zwischendeckel kann beim Umklappen des oberen Teilrohrs ebenfalls umgeklappt werden und den Zugriff auf das untere Teilrohr freigeben. Auf diese Weise ist insbesondere das untere Teilrohr beim Betrieb der Ladesäule vor Eintritt von Schmutz und/oder Flüssigkeiten wie Wasser geschützt, ohne dass dies jedoch bei der Wartung zu einem erhöhten Montageaufwand führt. Der Zwischendeckel kann beispielsweise einen randseitig umlaufenden Kragen aufweisen, welcher das untere Teilrohr umschließt. Er kann jedoch auch andere Arten von umlaufenden Nuten oder besonders ausgeformten Abschnitten aufweisen, mit denen ein Eintreten von Schmutz oder Flüssigkeiten von oben in das untere Teilrohr verhindert werden kann. Auch zusätzliche Dichtungen können eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, können die Anschlussmittel wenigstens ein Ladekabel umfassen, welches von einem Nutzer der Ladesäule mit einem Fahrzeug verbunden werden kann. Um dabei einen gewissen Abstand zwischen der Ladesäule und dem Fahrzeug überbrücken zu können, handelt es sich vorzugsweise um ein längeres Ladekabel, welches mit einem Rollensystem auf- und entrollbar ist. Für eine Benutzung des Ladekabels kann es aus der Ladesäule herausgezogen werden, während es sich wieder in das Innere der Ladesäule einrollt, wenn es nicht mehr benötigt wird. Ein solches Rollensystem kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein, wobei einzelne Komponenten des Rollensystems vorzugsweise an dem Zwischendeckel angebracht sind.
In einer einfachen Ausführungsform kann das Ladekabel wie bei einem Seilzug mit loser Rolle beispielsweise zwischen der Leistungselektronik und seinem Stecker über wenigstens eine bewegliche Umlenkrolle geführt sein, welche das Ladekabel an einem Umschlingungspunkt mit einem Gewicht nach unten zieht. Wird das Ladekabel aus der Ladesäule gezogen, bewegt sich das Gewicht mit der Umlenkrolle nach oben, wobei das Ladekabel an der Umlenkrolle abrollt. Lässt die Zugkraft auf das Ladekabel nach Gebrauch nach, zieht das Gewicht das Ladekabel nach unten, wodurch es an der Umlenkrolle abrollt und in die Ladesäule gezogen wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Ausziehen des Ladekabels in bestimmten Abständen eine Rastung vorgesehen ist, welche das Zurückziehen des Ladekabels bei den betreffenden Auszugslängen verhindert. In bestimmten Abständen liegt in einem solchen Fall jeweils eine Auszugslänge vor, bei welcher das Ladekabel zugentlastet ist. Wird das Ladekabel innerhalb des Abstands bis zur nächsten Rastung weiter herausgezogen, zieht es sich zurück zu der vorherigen Rastung. Erst bei Erreichen der nächsten Rastung ist das Ladekabel erneut an diesem Rastpunkt zugentlastet. Beispielsweise kann eine solche Rastung alle 10cm vorgesehen sein. Ist ein Ladekabel an einem Rastpunkt zugentlastet, zieht es sich bei den nächsten 1-9 cm Auszugslänge wieder zurück zu diesem Rastpunkt. Bei Erreichen von weiteren 10cm Auszugslänge ist es hingegen im nächsten Restpunkt zugentlastet.
Um bei einer solchen Ausführungsform mit Rastung das Ladekabel nach dem Laden eines Fahrzeugs wieder voll in die Ladesäule einziehen zu können, sind vorzugsweise Mittel zur Überwindung bzw. Aufhebung der verschiedenen Rastpunkte vorgesehen. Dies kann nach dem Beenden des Ladevorgangs automatisch von der Ladesäule durchgeführt werden. Möglich wäre jedoch auch die manuelle Aufhebung der Rastpunkte durch einen Nutzer, beispielsweise durch Betätigen eines Schalters oder Hebels. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Rastung durch eine bestimmte Bewegung des Ladekabels aufgehoben werden kann.
Dabei kann das Ladekabel auch über eine oder mehrere feste Umlenkrollen, sowie über weitere lose Umlenkrolle geführt sein. Die festen Umlenkrollen können dabei vorteilhaft an der Unterseite des Zwischendeckel angebracht sein. Das gesamte Rollensystem befindet sich dann im unteren Teilrohr, aber beim Umklappen des oberen Teilrohrs und des Zwischendeckels ist der Zugriff auf das Rollensystem möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Ladesäule um eine Säule mit rundem Rohrquerschnitt. Somit haben auch die wenigstens zwei Teilrohre einen runden Querschnitt. Dabei können kreisrunde, aber auch ovale Querschnitte zum Einsatz kommen. Runde Säulen haben insbesondere den Vorteil, dass sie sehr steif sind und wenig Angriffspunkte für Vandalismus bieten.
Bedieneinheiten zur Bedienung der Ladesäule können außen an einem der Teilrohre vorgesehen werden, so dass Nutzer direkten Zugang zu diesen Bedieneinheiten haben. Bei außen liegenden Bedieneinheiten besteht jedoch ein Risiko für Beschädigungen. Beispielsweise können von den Teilrohren abstehende Komponenten bei Vandalismus leicht abgeschlagen oder abgetreten werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladesäule sind Bedieneinheiten daher ebenfalls im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers angebracht. Diese Bedieneinheiten können beispielsweise ein Display zur Kommunikation mit einem Nutzer der Ladesäule umfassen. Ferner können Komponenten wie Tastaturen, Touchpads, Kartenlesegeräte, etc. vorgesehen sein.
Um Zugang zu innen liegenden Bedieneinheiten zu erlangen, können verschwenkbare Abdeckungen bzw. Zugangsklappen vorgesehen werden. Das Gleiche gilt für den Zugang zu den Anschlussmitteln im Inneren der Ladesäule. Diese können von einem Nutzer nach einer Authentifizierung beispielsweise durch einen Schlüssel oder elektronische Lösungen mit Identifikationskarten, RFID-Transpondern, WLAN-Kommunikation, etc. geöffnet werden. Doch auch verschwenkbare Abdeckungen und Zugangstüren bringen das Risiko einer Beschädigung mit sich, da sie als abstehende Teile abgeschlagen oder abgetreten werden können.
In einer Ausführungsform der Ladesäule mit kreisrundem Querschnitt ist daher vorgesehen, dass wenigstens ein Teilrohr in seinem Rohrmantel eine Zugangsöffnung aufweist, durch welche wenigstens die Anschlussmittel zugänglich sind. Im Bereich dieser Zugangsöffnung ist wenigstens ein mit dem jeweiligen Teilrohr koaxial verlaufendes Verschlussrohr vorgesehen, welches in seinem Rohrmantel wiederum wenigstens eine Aussparung aufweist. Dieses Verschlussrohr ist so um die Längsachse des Teilrohrs drehbar, dass die Zugangsöffnung des Teilrohrs je nach Drehwinkel des Verschlussrohrs von diesem verdeckt oder durch Fluchten mit der Aussparung des Verschlussrohrs freigegeben wird. Kommen die Öffnungen der beiden Rohre zur Deckung, ist ein Zugriff auf die dahinter liegenden Anschlussmittel möglich. Liegen die beiden Öffnungen versetzt zueinander, verdeckt das Verschlussrohr hingegen die Zugangsöffnung in der Ladesäule, so dass der Zugriff auf die Anschlussmittel verwehrt ist. Neben den Anschlussmitteln kann so auch Zugriff auf eine hinter der Zugangsöffnung liegende Bedieneinheit gewährt werden. Alternativ können auch zwei oder mehr derartig ausgestaltete Zugangsöffnungen vorgesehen sein.
Die Drehung des Verschlussrohrs kann von einem Nutzer der Ladesäule durch eine erfolgreiche Authentifizierung bewirkt werden. Dies kann erneut beispielsweise durch einen Schlüssel oder elektronische Lösungen mit Identifikationskarten, RFID-Transpondern, WLAN-Kommunikation, etc. erfolgen.
Dabei hat das Verschlussrohr vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als das betreffende Teilrohr mit der Zugangsöffnung und liegt von innen an der Innenfläche des Teilrohrs an. In einer alternativen Ausführungsform eines solchen Verschlussmechanismus kann ein weiteres Rohr mit einer Aussparung im Bereich der Zugangsöffnung vorgesehen werden, welches ebenfalls koaxial in dem Verschlussrohr angeordnet ist. Dieses Rohr kann feststehen und lediglich das Verschlussrohr dreht sich als Gleitrohr zwischen dem unteren Teilrohr der Ladesäule und diesem weiteren Rohr. Das mittlere Gleitrohr kann beispielsweise aus Teflon bestehen, um ein problemloses Drehen des Rohres zwischen den beiden anderen Rohren zu gewährleisten.
Das Verschlussrohr kann sich bei einer erfolgreichen Authentifizierung des Nutzers automatisch drehen, um die Zugangsöffnung frei zu geben. Hierzu weist die Ladesäule einen entsprechenden Antrieb auf. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erfolgreiche Authentifizierung lediglich eine Entriegelung der Stellung des Verschlussrohrs bewirkt und das Verschlussrohr anschließend manuell von dem Nutzer gedreht werden kann.
Um die Ladesäule weiter gegen Beschädigung zu schützen, kann sie auf vorteilhafte Weise auf einer Standfläche aufgestellt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist hierzu vorgesehen, dass in das untere offene Ende des unteren Teilrohrs ein Faltenbalg teilweise so eingeschoben ist, dass ein gefalteter Abschnitt des Faltenbalgs aus dem Teilrohr herausragt. Dieser herausragende Abschnitt kann dann in eine Aufnahme im Boden einsteckt werden. Hierzu kann der Faltenbalg endseitig jeweils einen Einsteckstutzen ohne Faltung aufweisen. Ein Einsteckstutzen wird dann in das untere Ende des unteren Teilrohrs eingeschoben, während der gegenüber liegende Einsteckstutzen in eine Aufnahme im Boden eingeschoben wird. Der Faltenbalg befindet sich so als eine Art Sockel zwischen dem unteren Teilrohr und dem Boden, wobei der Faltenbalg aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein kann. Vorzugsweise wird als Material Metall verwendet, um im normalen Betrieb eine ausreichende Standfestigkeit der Ladesäule zu gewährleisten.
Prallt ein Fahrzeug versehentlich oder absichtlich gegen die Ladesäule, gibt der Faltenbalg nach, so dass die Ladesäule kontrolliert im Bereich des Faltenbalgs umknickt. Der Faltenbalg bildet so eine Soll-Biegestelle aus. Eine weitergehende Beschädigung der Ladesäule kann so vermieden werden. Ferner kann die Ladesäule auf einfache Weise repariert werden, indem lediglich der beschädigte Faltenbalg ausgetauscht wird. Auch diese Ausführung eignet sich insbesondere für Ladesäulen mit kreisrundem Querschnitt.
Durch die Ausgestaltung des Faltenbalgs mit zwei endseitigen Einsteckstutzen kann der Faltenbalg leicht zwischen dem unteren Teilrohr der Ladesäule und dem Boden montiert werden, wobei auch das Ersetzen eines beschädigten Faltenbalgs einfach durchzuführen ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Faltenbalg durch wenigstens zwei Balghälften gebildet, die bezüglich einer in der Längsachse des Faltenbalgs liegenden Ebene symmetrisch ausgeformt sind.
Der Faltenbalg ist so ausgelegt, dass er erst ab einer bestimmten seitlichen Aufprallkraft auf die Ladesäule umknickt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Faltenbalg erst bei einer relativ hohen Kraft nachgibt, wie sie typischerweise bei einem seitlichen Aufprall eines Fahrzeugs auf die Ladesäule auftritt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Faltenbalg bereits bei geringeren Seitenkräften nachgibt, um beispielsweise Schäden durch Vandalismus zu vermeiden, wenn Personen absichtlich gegen die Ladesäule treten.
Die beschriebenen Maßnahmen führen einzeln und in Kombination zu einer wartungsfreundlichen Ladesäule, die insbesondere für die Aufstellung im öffentlichen Raum geeignet ist. Die Ladesäule ist robust, so dass sie gut gegen Schäden aufgrund von Überbeanspruchung, Fehlbenutzung und Vandalismus geschützt ist. Komponenten und Teile der Ladesäule können einfach und sicher ausgetauscht werden. So hat die Ladesäule insgesamt eine lange Haltbarkeit. Ferner ist die Ladesäule modulartig aufgebaut, so dass auch Verbesserungen und Erweiterungen möglich sind, ohne dass die Konstruktion und das Design der Ladesäule grundlegend verändert werden müssen.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Von den Abbildungen zeigt:

1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule;
2 eine Seitenansicht der Ladesäule gemäß 1 im aufgeklappten Zustand;
3 eine dreidimensionale Ansicht der Ladesäule gemäß 1 im aufgeklappten Zustand;
4 eine Draufsicht auf eine Ladesäule gemäß 1;
5 einen schematischen Schnitt durch das untere Teilrohr einer Ladesäule gemäß 1
6 eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines Scharniers zur Verbindung von zwei Teilrohren der erfindungsgemäßen Ladesäule;
7 eine Seitenansicht eines Scharniers gemäß 6;
8 eine Untersicht auf ein Scharnier gemäß 6;
9 einen Schnitt durch ein Scharnier gemäß 6;
10A einen vergrößerten Ausschnitt einer Ladesäule im Bereich einer geöffneten Zugangsöffnung;
10B einen schematischen Schnitt durch eine geöffnete Zugangsöffnung gemäß 10A;
11A einen vergrößerten Ausschnitt einer Ladesäule im Bereich einer halb geöffneten Zugangsöffnung;
11B einen schematischen Schnitt durch eine halb geöffnete Zugangsöffnung gemäß 11A;
12A einen vergrößerten Ausschnitt einer Ladesäule im Bereich einer verschlossenen Zugangsöffnung; und
12B einen schematischen Schnitt durch eine verschlossene Zugangsöffnung gemäß 12A.

Die Seitenansicht der 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladesäule 10, die an einem Aufstellort in den Boden 20 eingelassen ist. Hierzu ist vorzugsweise ein Fundament vorgesehen, in welches das untere Ende der Ladesäule 10 eingelassen ist. Dies kann beispielsweise über eine Aufnahme 21 im Boden/Fundament 20 erfolgen, deren Querschnitt im Wesentlichen dem Querschnitt der Ladesäule 10 entspricht. In der Ausführungsform der 1 weist die Ladesäule 10 einen rohrförmigen Grundkörper mit einem kreisrunden Querschnitt auf, so dass die Aufnahme 21 ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Der rohrförmige Grundkörper der Ladesäule 10 wird durch zwei Teilrohre 11 und 12 gebildet, die übereinander angeordnet sind.
Zur Verbindung mit dem Boden 20 kann das untere Teilrohr 12 direkt oder über weitere Montageelemente in die Aufnahme 21 im Boden 20 eingelassen sein. Diese Montageelemente können steif oder nachgiebig ausgeführt sein. In der Ausführungsform der Figuren ist das untere Teilrohr 12 beispielsweise über einen Faltenbalg 30 in die Aufnahme 21 im Boden 20 eingelassen. Die Aufnahme 21 kann insbesondere durch ein Rohr im Fundament 20 gebildet werden. Der Faltenbalg 30 weist endseitig jeweils einen Einsteckstutzen ohne Faltung auf. Der erste Einsteckstutzen 34 ist von unten in das untere offene Ende des unteren Teilrohrs 12 eingeschoben und in der 1 lediglich gestrichelt dargestellt. Der gefaltete Abschnitt des Faltenbalgs 30 ragt auf diese Weise aus dem unteren Teilrohr 12 heraus. Der zweite Einsteckstutzen 33 ist in die Aufnahme 21 im Boden 20 eingeschoben, so dass sich der gefaltete Abschnitt des Faltenbalgs 30 zwischen dem unteren Teilrohr 12 und dem Boden 20 befindet und so eine Art nachgiebigen Sockel bildet.
Durch den Faltenbalg 30 hindurch kann die Ladesäule 10 über ein Erdkabel mit einer Stromquelle 80 verbunden sein. Dies kann auf geeignete Art erfolgen und ist in der 1 lediglich gestrichelt dargestellt.
Am oberen Ende des oberen Teilrohrs 11 ist eine Abdeckung angebracht, welche das obere offene Ende des oberen Teilrohrs 11 verschließt und gegen Witterungseinflüsse schützt. Diese Abdeckung 13 ist so groß ausgeführt, dass sie gleichzeitig als Dach dienen kann, unter welches sich Nutzer der Ladesäule stellen können. Das Dach 13 kann Dachflächen mit verschiedenen Geometrien und Abmessungen aufweisen. Beispielweise kann es sich um eine kreisrunde oder quadratische Dachfläche handeln, die sich mittig auf dem oberen Teilrohr 11 befindet. Auf diese Weise wird ein umlaufendes Dach gebildet. Doch auch eine zur Mitte versetzte Anbringung einer Dachfläche an dem oberen Teilrohr 11 ist möglich, um beispielsweise nur auf einer Seite der Ladesäule ein Dach bereitzustellen. Eine solche Dachfläche befindet sich zweckmäßigerweise im Bereich einer Bedieneinheit und den Anschlussmitteln zum Laden eines Fahrzeugs. In der Ausführungsform der Figuren ist das Dach 13 mit einer ovalen Dachfläche ausgeführt, die auf einer Seite von der Ladesäule 10 absteht, wie es beispielsweise der dreidimensionalen Ansicht der 3 zu entnehmen ist.
Die beiden Teilrohre 11, 12 haben ungefähr die gleiche Länge, wobei sie durch einen Zwischendeckel 60 voneinander getrennt sind. Unterhalb dieses Zwischendeckels 60 und im oberen Bereich des unteren Teilrohrs 12 befindet sich eine verschließbare Zugangsöffnung 14. Durch diese Zugangsöffnung 14 kann ein Nutzer der Ladesäule 10 Zugriff auf wenigstens die Anschlussmittel, d.h. auf einen oder mehrere Stecker bzw. Ladekabel erhalten. Vorzugsweise ist lediglich ein Ladekabel vorgesehen, welches bei Bedarf aus der Zugangsöffnung 14 herausgezogen werden kann. Ferner können sich hinter der Zugangsöffnung 14 weitere Komponenten wie eine Bedieneinheit befinden.
An der Außenseite des Ladesäule 10 befinden sich somit vorzugsweise bis auf die Dachfläche 13 keine abstehenden Funktionskomponenten, sondern diese sind im Inneren der Säule angeordnet und nur durch die Zugangsöffnung 14 zugänglich. In alternativen Ausführungsformen können einzelne Komponenten jedoch auch an der Außenseite angebracht sein. Ferner können auch mehrere Zugangsöffnungen vorgesehen sein, durch welche einzelne Funktionskomponenten für den Nutzer zugänglich sind.
Durch die Aufteilung des rohrförmigen Grundkörpers der Ladesäule 10 in zwei Teilrohre 11 und 12 kann das obere Teilrohr 11 von dem unteren Teilrohr 12 abgetrennt werden, um Zugang zum Inneren der Rohre zu erlangen. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch Umklappen des oberen Teilrohrs 11 in einem Scharnier. Dieses Scharnier 40 und das daran umgeklappte obere Teilrohr 11 sind in den 2 und 3 gezeigt. Aus diesen Darstellungen ist auch ersichtlich, dass der Faltenbalg 30 aus zwei Balghälften 31 und 32 besteht, die an einer Stoßkante 35 aneinander liegen. Die beiden Balghälften 31, 32 werden durch die Aufnahme 21 und das untere Teilrohr 12 zusammengehalten.
Das Scharnier 40 weist zwei Schenkel 41 und 42 auf, wobei der erste Schenkel 41 an der Außenseite des oberen Teilrohrs 11 angebracht ist, während der zweite Schenkel 42 an der Außenseite des unteren Teilrohrs 12 angebracht ist. Die beiden Schenkel 41, 42 sind über eine Schwenkachse 45 miteinander verbunden. Im Bereich dieser Schwenkachse 45 ist ferner der Zwischendeckel 60 angebracht, der zusammen mit dem oberen Teilrohr 11 umgeklappt werden kann. An der Unterseite des Zwischendeckels 60 sind eine oder mehrere Umlenkrollen 50, 51 angebracht. Diese Umlenkrollen 50, 51 gehören zu einem Rollensystem, mit welchem ein Ladekabel im unteren Teilrohr 12 auf- und abgerollt werden kann.
Anschlussmittel in Form eines Ladekabels befinden sich somit im unteren Teilrohr 12 auf welches ein Techniker Zugriff erlangt, wenn er das obere Teilrohr 11 und den Zwischendeckel 60 umklappt. Andere Komponenten der Ladesäule 10 können sich hingegen in dem oberen Teilrohr 11 befinden. Hierzu zählt insbesondere die Leistungselektronik 91 der Ladesäule. Um diese mit der Stromquelle und dem Ladekabel 90 zu verbinden, können Verbindungskabel 92 durch das Scharnier 40 geführt sein. Das Scharnier 40 ist hierfür wenigstens teilweise hohl ausgeführt. Insbesondere sind die Schenkel 41 und 42 als Hohlprofile ausgeführt und im Bereich ihrer Anbringung an den Außenseiten der Teilrohre 11, 12 ist eine Aussparung im jeweiligen Rohrmantel vorgesehen. Verbindungskabel 92 können so von dem unteren Teilrohr 12 durch eine Aussparung in die Schenkel 42 und 41 und durch eine weitere Aussparung in das obere Teilrohr 11 geführt werden. In der 2 sind eine Leistungselektronik 91 und der Verlauf solcher Verbindungskabel 92 zum Ladekabel 90 gestrichelt dargestellt.
4 zeigt die Lage des oberen Teilrohrs 11 bezüglich der ovalen Dachfläche 13. Ein Schnittt A-A durch das untere Teilrohr der Ladesäule ist schematisch in der 5 gezeigt. Diese Ansicht zeigt insbesondere das Rollensystem zum Auf- und Abrollen eines Ladekabels im unteren Teilrohr 12. Hierzu sind zwei voneinander beabstandete Umlenkrollen 50 und 51 an der Unterseite des Zwischendeckels 60 angebracht, welcher das untere Teilrohr 12 verschließt und so gegen Witterungseinflüsse von außen schützt. Eine bewegliche Einheit aus drei weiteren Umlenkrollen 52, 53 und 54 befindet sich im unteren Bereich des unteren Teilrohrs 12. Ein nicht dargestelltes Ladekabel wird von der Leistungselektronik so um die verschiedenen Umlenkrollen geführt, dass es insgesamt von dem Gewicht der Einheit mit den Umlenkrollen 52, 53 und 54 nach unten gezogen wird. Zieht ein Nutzer das freie Ende des Ladekabels aus der Zugangsöffnung heraus, bewegt sich die Einheit mit den Umlenkrollen 52, 53 und 54 nach oben, wobei das Ladekabel an den diversen Umlenkrollen abrollt. Hat der Nutzer den Ladevorgang seines Fahrzeugs beendet, bewegt er das freie Ende des Ladekabels in Richtung der Ladesäule, wie er es auch beim Tanken von Fahrzeugen mit flüssigem Kraftstoff gewohnt ist. Durch das Gewicht der Einheit mit den Umlenkrollen 52, 53 und 54 wird das Ladekabel sukzessive in das Innere der Ladesäule gezogen. Durch Umklappen des oberen Teilrohrs 11 hat ein Techniker Zugriff auf dieses Rollensystem und kann daran Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten durchführen.
6 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform eines Scharniers 40 zur schwenkbaren Verbindung der beiden Teilrohre 11, 12. Die beiden hohlen Schenkel 41 und 42 des Scharniers sind durch Hohlprofile mit rechteckigem Querschnitt geformt, die drehbar über eine Schwenkachse 45 miteinander verbunden sind. An dieser Schwenkachse 45 sind auch zwei Schwenkhebel 43 und 43 angebracht, die mit dem Zwischendeckel 60 verbunden sind. 7 zeigt dieses Scharnier 40 in einer Seitenansicht, wobei das Scharnier in einer Stellung gezeigt ist, in welcher die beiden Teilrohre der Ladesäule über den Zwischendeckel miteinander verbunden wären.
Die beiden Hohlprofile der Schenkel 41, 42 gehen im Bereich der Schwenkachse 45 jeweils in abgerundete Gleitbereiche 46 und 47 über, die sich beim Verschwenken des oberen Teilrohrs 11 jeweils am anderen Hohlprofil entlang bewegen. Dabei können die Gleitbereiche 46, 47 Kontakt zum jeweils anderen Schenkel haben, aber es kann auch ein kleiner Spalt vorhanden sein. Der Begriff „Gleitbereich“ ist daher nicht so eng zu verstehen, dass zwei Flächen zwingend mit Kontakt aneinander entlang gleiten.
Der in der 6 sichtbare Gleitbereich 46 gehört beispielsweise zum Hohlprofil des Schenkel 41 und gleitet beim Verschwenken des oberen Teilrohrs am Hohlprofil des Schenkels 42 entlang. Der Gleitbereich 47 gehört hingegen zum Hohlprofil des Schenkel 42 und gleitet beim Verschwenken des oberen Teilrohrs am Hohlprofil des Schenkels 41 entlang. 8 zeigt eine Untersicht auf das Scharnier, wobei die beiden Schenkel 41, 42 auseinander geklappt sind. Dies entspricht einer Sicht auf die Innenseite des Scharniers von den Teilrohren aus. Die beiden Schwenkhebel 43 und 44 liegen außen und die Schwenkachse 45 läuft durch diese Schwenkhebel und die beiden Schenkel 41, 42.
Verbindungskabel 92 sind dann in den ersten Schenkel 41 und durch seinen hohlen Gleitbereich 46 in den ebenfalls hohlen Gleitbereich 47 und von dort in den zweiten Schenkel 42 geführt. 9 zeigt einen Schnitt B-B (siehe 7) durch das Scharnier.
10A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Ladesäule im Bereich der Zugangsöffnung 14 (siehe 1). In diesem Ausschnitt liegt die Zugangsöffnung 14 nahe unterhalb des Zwischendeckels 60, der zwischen dem oberen Teilrohr 11 und dem unteren Teilrohr 12 angeordnet ist. Die Abmessungen dieser Zugangsöffnung sind so gewählt, dass durch sie Zugriff auf eine Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel möglich sind. In der Ausführungsform der Figuren ist durch die Zugangsöffnung 14 sowohl Zugriff auf eine Bedieneinheit, als auch auf ein Ladekabel möglich. Diese Komponenten sind folglich entsprechend hinter der Zugangsöffnung angeordnet. Um die Zugangsöffnung 14 vor unbefugten Zugriff zu schützen, ist ein Verschlussmechanismus vorgesehen, der aus einem oder mehreren Verschlussrohren besteht. Ein solches Verschlussrohr ist drehbar im Bereich der Zugangsöffnung 14 koaxial innerhalb des unteren Teilrohrs 12 angebracht. 10B zeigt ein solches Verschlussrohr 70 auf der Innenseite des Teilrohrs 12 in einem schematischen Schnitt. Das Verschlussrohr 70 weist eine Aussparung 71, die vorzugsweise wenigstens die Abmessungen der Zugangsöffnung 14 hat. Wird dieses Verschlussrohr 70 so gedreht, dass seine Aussparung 71 vollständig im Bereich der Zugangsöffnung 14 liegt, gibt das Verschlussrohr die Zugangsöffnung 14 frei. Diese Stellung des Verschlussrohrs 70 ist in den 10A und 10B dargestellt.
In den 11A und 11B ist eine Stellung des Verschlussrohrs 70 gezeigt, in welcher es die Zugangsöffnung 14 zur Hälfte frei gibt. Die 12A und 12B zeigen das Verschlussrohr 70 hingegen in der geschlossenen Stellung.
In einer alternativen Ausführungsform eines solchen Verschlussmechanismus kann ein weiteres Rohr mit einer Aussparung im Bereich der Zugangsöffnung 14 vorgesehen werden, welches koaxial in dem Verschlussrohr 70 angeordnet ist. Dieses Rohr kann feststehen und lediglich das Verschlussrohr dreht sich als Gleitrohr zwischen dem unteren Teilrohr 12 der Ladesäule und diesem weiteren Rohr. Das weitere Rohr kann jedoch auch drehbar ausgeführt sein, wobei zwei in entgegengesetzte Richtungen drehbare Rohre die Zugangsöffnung von beiden Seiten aus verschließen oder öffnen.
Ferner kann es sich bei den innen liegenden Rohren auch lediglich um Rohrsegmente handeln. Eine Aussparung in einem Rohr muss somit keine Öffnung mit umlaufenden Rand sein, sondern es kann sich auch um einen axial verlaufenden Schlitz im Rohrmantel handeln. Dieser Schlitz hat wenigstens eine Breite, die ausreicht, um die Zugangsöffnung 14 freizugeben.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel nicht fest hinter einer Zugangsöffnung angebracht sind. Vielmehr können sich Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel bei Bedarf ebenfalls in den Bereich der Zugangsöffnung drehen lassen. Wenigstens ein Verschlussrohr wird dann dazu genutzt, um eine Zugangsöffnung zu öffnen und zu verschließen. Öffnet sich die Zugangsöffnung, werden gleichzeitig oder anschließend eine Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel in den Bereich der Zugangsöffnung gedreht. Wird die Zugangsöffnung wieder durch ein oder mehrere Verschlussrohre verschlossen, werden auch die Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel von der Zugangsöffnung weggedreht.
Damit ein Nutzer Zugriff auf die Bedieneinheit und/oder ein Ladekabel erhalten kann, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass er sich vorher an der Ladesäule authentifizieren muss. Ist die Authentifizierung erfolgreich, öffnet sich die Zugangsöffnung und der Nutzer kann das Ladekabel aus der Säule herausziehen und mit seinem Fahrzeug verbinden. Das öffnen der Zugangsöffnung kann dabei automatisch mittels eines Antriebs erfolgen oder der Nutzer schiebt ein entriegeltes Verschlussrohr manuell zur Seite. Während des Ladevorgangs können dem Nutzer auf einer Anzeige der Bedieneinheit Informationen bezüglich des Ladevorgangs angezeigt werden. Ist das Laden beendet, lässt der Nutzer das Ladekabel wieder in die Ladesäule gleiten und die Zugangsöffnung wird wieder von dem Verschlussmechanismus geschlossen.
Bezugszeichenliste

10: Ladesäule
11,12: Teilrohr, Rohrabschnitt
13: Abdeckung, Dachfläche
14: Zugangsöffnung
20: Fundament, Boden
21: Aufnahme
30: Faltenbalg
31,32: Balghälfte
33,34: Einsteckstutzen
35: Stoßkante
40: Scharnier
41,42: Schenkel
43,44: Schwenkhebel
45: Schwenkachse
46,47: Gleitbereich
50,51: Obere Umlenkrolle
52,53,54: Untere Umlenkrolle
60: Zwischendeckel
70: Verschlussrohr
71: Aussparung
80: Stromquelle
90: Anschlussmittel, Ladekabel
91: Leistungselektronik
92: Verbindungsmittel, Kabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014112799 A1 [0002]
DE 102011051052 A1 [0003]

Claims

Ladesäule (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei die Ladesäule (10) einen Stromanschluss zur Verbindung mit einer Stromquelle (80) und Anschlussmittel (90) zur ladenden Verbindung dieser Stromquelle (80) mit einem Fahrzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesäule (10) durch einen rohrförmigen Grundkörper gebildet wird, der über seine Länge in wenigstens zwei Teilrohre (11;12) unterteilt ist, wobei ein oberes Teilrohr (11) mit einem Scharnier (40) gegenüber einem unteren Teilrohr (12) umklappbar ist, wodurch Zugriff auf das Innere wenigstens eines Teilrohrs (11;12) möglich ist.
Ladesäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel wenigstens ein Ladekabel (90) umfassen, welches in einem der Teilrohre (12) angeordnet ist.
Ladesäule nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Teilrohre (11) eine Leistungselektronik (91) angeordnet ist.
Ladesäule nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier (40) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist, und Verbindungsmittel (92) durch hohle Bereiche des Scharniers (40) verlaufen, welche die Anschlussmitttel (90) mit der Leistungselektronik (91) verbinden.
Ladesäule nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Scharnier (40) ein schwenkbarer Zwischendeckel (60) angebracht ist, welcher zwischen dem oberen Teilrohr (11) und dem unteren Teilrohr (12) liegt.
Ladesäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel ein Ladekabel (90) umfassen, welches mit einem Rollensystem auf- und entrollbar ist, wobei Komponenten des Rollensystems an dem Zwischendeckel (60) angebracht sind.
Ladesäule nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teilrohre (11;12) einen runden Querschnitt haben.
Ladesäule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilrohr (11;12) in seinem Rohrmantel eine Zugangsöffnung (14) aufweist, durch welche wenigstens die Anschlussmittel (90) zugänglich sind, wobei im Bereich dieser Zugangsöffnung (14) wenigstens ein mit dem jeweiligen Teilrohr (11;12) koaxial verlaufendes Verschlussrohr (70) vorgesehen ist, welches in seinem Rohrmantel wenigstens eine Aussparung (71) aufweist und so um die Längsachse des Teilrohrs (11;12) drehbar ist, dass die Zugangsöffnung (14) des Teilrohrs (11;12) je nach Drehwinkel des Verschlussrohrs (70) von diesem verdeckt oder durch Fluchten mit der Aussparung (71) des Verschlussrohrs (70) freigegeben wird.
Ladesäule nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das untere offene Ende des unteren Teilrohrs (12) ein Faltenbalg (30) teilweise so eingeschoben ist, dass ein gefalteter Abschnitt des Faltenbalgs (30) aus dem Teilrohr (12) herausragt.
Ladesäule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (30) durch wenigstens zwei Balghälften (31;32) gebildet ist, die bezüglich einer in der Längsachse des Faltenbalgs (30) liegenden Ebene symmetrisch ausgeformt sind.