DE102017218947A1

DE102017218947A1 - Ladevorrichtung

Info

Publication number: DE102017218947A1
Application number: DE102017218947.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Groezinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges, wobei das Fahrzeug einen Energiespeicher, eine elektrische Maschine und eine Leistungselektronik aufweist, wobei die Ladevorrichtung im Bordstein einer Straßenbegrenzung angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung in einem Bordstein, mittels derer Fahrzeuge, vorzugsweise Hybrid- oder Elektrofahrzeug geladen werden können.
Stand der Technik
Elektrofahrzeuge verfügen üblicherweise über einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie, die die elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ist dieser elektrische Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so muss das Elektrofahrzeug eine Ladestation ansteuern, an der der Energiespeicher wieder aufgeladen werden kann. Bisher ist es hierzu üblich, dass an einer solchen Ladestation das Elektrofahrzeug mittels einer Kabelverbindung an die Ladestation angeschlossen wird. Diese Verbindung muss nachteilig von einem Benutzer üblicherweise manuell hergestellt werden. Dabei ist es auch erforderlich, dass Ladestation und Elektrofahrzeug ein zueinander korrespondierendes Verbindungssystem aufweisen.
Ferner sind vereinzelt auch kabellose Ladesysteme für Elektrofahrzeuge bekannt. Beim induktiven Laden der Elektrofahrzeuge sind im oder auf dem Boden eine oder mehrere Spulen (Sendespulen) verbaut. Weiterhin sind im Elektrofahrzeug ebenfalls eine oder mehrere Spulen (Empfangsspule) angeordnet. Wird ein Elektrofahrzeug über der Sendespule abgestellt, sendet diese ein magnetisches Wechselfeld aus. Das magnetische Wechselfeld wird von der Empfangsspule innerhalb des Fahrzeugs aufgenommen und in elektrische Energie umgewandelt. Mittels dieser elektrischen Energie kann daraufhin durch die kontaktlose Energieübertragung eine Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen werden. Bei dem kabellosen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeuges befindet sich zwischen der Sendespule der Ladestation und der Empfangsspule in dem Fahrzeug ein Luftspalt. Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen beträgt dieser Luftspalt einige Zentimeter. Luftspalte sind dabei sehr verbreitet, wenn nicht durch Maßnahmen wie Absenken der fahrzeugfesten Spule, des gesamten Fahrzeugs oder Anheben der ortsfesten Spule oder einer Kombination dieser Maßnahmen ein ideal kleiner Luftspalt erreicht wird. Der Wirkungsgrad der induktiven Energieübertragung hängt unter anderem vom Luftspalt (Abstand) zwischen der/den im Boden und der/den im Fahrzeugboden verbauten Spulen ab. Je kleiner der Luftspalt, desto größer ist der zu erreichende Wirkungsgrad. Weiterhin kann der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs auch zur Rückspeisung verwendet werden. Hierzu kann gegebenenfalls eine Kabelverbindung oder auch eine induktive Leistungsübertragung verwendet werden.
Die Druckschrift DE102011010049 A1 offenbart ein solches System zum Laden einer Fahrzeugbatterie, bei dem die Energie induktiv übertragen wird.
Nachteilig an den herkömmlichen im Stand der Technik bekannten Ladevorrichtung, sei es kabelgebunden oder induktiv, ist der erheblich große Platzbedarf.
Beispielsweise benötigen Ladesäulen, mittels derer das Fahrzeug kabelgebunden geladen wird, einen großen Platzbedarf. Zudem liegen die verwendeten Ladekabel zusätzlich auf dem Boden herum, kreuzen beispielsweise den Gehweg und verringern somit die verfügbare Gehwegbreite. Weiterhin benötigen induktive Ladevorrichtungen, die im Straßenboden eingelassen sind, ebenfalls großen Platz und müssen aufwändig im Boden verbaut werden.
Es besteht daher ein Bedarf nach einer kostengünstigen, einfach zu montierenden Ladevorrichtung, die platzsparend realisiert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, dass der Platzbedarf minimiert wird. Zudem ist die Ladevorrichtung einfach zu realisieren.
Erfindungsgemäß ist dazu eine Ladevorrichtung zum Laden eines Fahrzeuges vorgesehen, vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges, wobei das Fahrzeug einen Energiespeicher, eine elektrische Maschine und eine Leistungselektronik aufweist. Die Ladevorrichtung ist im Bordstein einer Straßenbegrenzung angeordnet. Vorteilhafterweise ist somit die Ladevorrichtung auf die Größe eines Bordsteins beschränkt und kann einfach gegen herkömmliche Betonbordsteine ausgetauscht werden. Das Aufstellen großer Ladesäulen, die unnötig Platz auf dem Gehweg einnehmen, ist somit hinfällig. Auch können übermäßig lange Ladekabel, die evtl. den Gehweg überbrücken oder versperren, weg gelassen werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Vorteilhaft weist die Ladevorrichtung eine Energiezuführung auf, über die die Ladevorrichtung innerhalb des Bordsteines mit Strom versorgt wird. Die Energiezuführung erlaubt es, die Ladevorrichtung mit dem öffentlichen Stromnetz oder mit einem Hausanschluss zu verbinden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Energiezuführung per Kabel oder Stromschiene erfolgt. Stromschienen sind insoweit von Vorteil, als dass sie durch den möglichen größeren Querschnitt einen geringeren Spannungsabfall aufweisen. Gerade bodennahe Stromschienen sind in der Instandhaltung einfacher und preiswerter. Zudem ist die Installation und der Aufbau ebenfalls kostengünstiger und sie weisen sich durch Verschleißfestigkeit und Robustheit aus.
Zusätzlich zu der Ladevorrichtung weist der Bordstein einen elektrischen Energiespeicher auf, in dem Ladung vorteilhaft gespeichert werden kann. Durch diesen Energiespeicher kann beispielsweise ein kurzfristiger Spannungsabfall z.B. im Falle eines Ausfalls des Stromnetzes kompensiert werden.
Vorteilhafterweise wird als elektrischer Energiespeicher eine Batterie oder eine Kondensator eingesetzt. Kondensatoren haben dabei gegenüber Batterien zusätzlich den Vorteil, quasi abnutzungsfrei zu sein. Sie haben hohe Zyklusfestigkeit und hohe Lebenserwartung, hohe Energieeffizienz und hohe Wartungsfreiheit. Insbesondere Superkondensatoren zeichnen sich durch die genannten Vorteile aus.
Weiterhin sieht die Ladevorrichtung eine erste Ladeschnittstelle an dem Bordstein vor. Über die erste Ladeschnittstelle kann ein Fahrzeug, das vor dem Bordstein parkt, bequem aufgeladen werden. Die Ladeschnittstelle kann an der der Straßenseite zugewandten Seite angeordnet sein oder auf der Bordsteinoberseite angeordnet sein.
Um das Fahrzeug vorteilhaft aufladen zu können, wird die erste Ladeschnittstelle mit einem Ladekabel verbunden. Das Ladekabel stellt die Verbindung zwischen der Ladevorrichtung in dem Bordstein und dem Fahrzeug her. Da das Fahrzeug dicht neben dem Bordstein positioniert wird, kann vorteilhafterweise ein stark verkürztes Ladekabel eingesetzt werden. Entsprechend liegt auch kein überschüssiges Kabel auf dem Gehweg und behindert evtl. vorbeigehende Passanten.
Um zu vermeiden, dass etwaige stromführende Kontakte aus dem Bordstein ragen und Passanten unnötig durch möglichen Stromschlag gefährden, wird die Verbindung mit dem Ladekabel induktiv hergestellt.
Um das Kabel, über das das Fahrzeug mit der Ladeschnittstelle verbunden wird, einfach mit der Ladeschnittstelle zu verbinden, ist die Ladeschnittstelle magnetisch. Das Kabel muss somit nicht umständlich an die Ladeschnittstelle geschraubt oder anderweitig angebunden werden. Stattdessen ist das Kabel ebenfalls magnetisch ausgeführt und wird mit der magnetischen Ladeschnittstelle des Bordsteins verbunden.
Alternativ weist die Ladevorrichtung eine Sendespule auf, über den der Energiespeicher des Fahrzeugs induktiv geladen werden kann. In diesem Fall kann ein Fahrzeug, dass über eine induktive Ladevorrichtung und somit entsprechend eine Empfangsspule verfügt, neben dem Bordstein parken und induktiv aufgeladen werden, ohne eine Kabelverbindung zu benötigen.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung der Ladevorrichtung;
2: eine weitere schematische Darstellung der Ladevorrichtung;
3: eine weitere schematische Darstellung der Ladevorrichtung.

Die in den Figuren dargestellten Zeichnungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleichwirkende Komponenten.
1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Die Ladevorrichtung 10 ist in einem Bordstein 15 angeordnet. Der Bordstein 15 bzw. Kantstein 15 ist Teil einer Straßenbegrenzung 16 (Gehweg, Fahrradweg, etc.) und zeichnet sich durch vergleichbare Maße aus, wie herkömmliche Bordsteine. Neben dem Bordstein 15 steht ein Fahrzeug 11, welches vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug ist. Das Fahrzeug 11 verfügt über einen Energiespeicher 12 (Batterie bzw. Traktionsbatterie), eine Leistungselektronik 14 und eine elektrische Maschine 13. Der Energiespeicher 12 des Fahrzeugs 11 wird mittels der Ladevorrichtung 10 aufgeladen. Die Ladevorrichtung 10 ist entweder an das öffentliche Stromnetz oder eine Hausstromversorgung über eine Energiezuführung 18 angeschlossen und wird so mit Strom versorgt. Dabei erfolgt die Stromversorgung / Energiezuführung per Kabel 19 oder mittels einer Stromschiene. Weiterhin weist die Ladevorrichtung 10 eine erste Ladeschnittstelle 16 auf. Die Ladeschnittstelle 16 ist an dem Bordstein 15 vorgesehen (seitlich bzw. auf der Oberseite) und kann mit einem Ladekabel 22 verbunden werden. Die Anbindung des Ladekabels 22 an die Ladeschnittstelle 16 kann konduktiv oder induktiv erfolgen. Dabei kann in beiden Fällen das Ladekabel 22 über Magnete mit der Ladeschnittstelle verbunden und gehalten werden.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Bordstein 15 ein elektrischer Energiespeicher 21 vorgesehen. Bei diesem Energiespeicher 21 handelt es sich um eine Batterie oder um einen Kondensator (z.B. Superkondensator), in dem Energie / Ladung zwischengespeichert werden kann.
3 zeigt eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 10. Gleiche Elemente in Bezug auf 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Ladevorrichtung 10 eine Sendespule 17 auf. Ein Fahrzeug 11, welches über eine geeignete Empfangsspule verfügt, kann mit der Ladevorrichtung koppeln und den Energiespeicher 12 induktiv aufladen. Die Ladevorrichtung 10 ist entsprechend eine induktive Ladevorrichtung.
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 102011010049 A1 [0004]

Claims

Ladevorrichtung (10) zum Laden eines Fahrzeuges (11), vorzugsweise eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges, wobei das Fahrzeug (11) einen Energiespeicher (12), eine elektrische Maschine (13) und eine Leistungselektronik (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) im Bordstein (15) einer Straßenbegrenzung (16) angeordnet ist.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine Energiezuführung (18) aufweist.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezuführung (18) per Kabel (19) oder Stromschiene (20) erfolgt.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordstein (15) einen elektrischen Energiespeicher (21) aufweist.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (21) eine Batterie oder eine Kondensator ist.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine erste Ladeschnittstelle (16) an dem Bordstein (15) vorsieht.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ladeschnittstelle (16) mit einem Ladekabel (22) verbunden wird.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mit dem Ladekabel (22) induktiv hergestellt wird.
Ladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschnittstelle (16) magnetisch ist.
Ladevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (10) eine Sendespule (17) aufweist, über den der Energiespeicher (12) des Fahrzeugs (11) induktiv geladen werden kann.