DE102020215327A1 - Charging station with at least one inductive charging area - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladestation mit mindestens einem induktiven Ladebereich (30, 58) mit mehreren Parkplätzen (38, 40, 42, 44, 46, 48; 60, 62, 64). Die Ladestation umfasst mindestens eine mobile Primärspule (22), die einen Eigenantrieb aufweist oder mittels einer Handhabungseinrichtung (10) oder mittels einer Serviceperson unterhalb eines aufzuladenden elektrischen Fahrzeugs (50, 54, 56) positionierbar ist.The invention relates to a charging station with at least one inductive charging area (30, 58) with a number of parking spaces (38, 40, 42, 44, 46, 48; 60, 62, 64). The charging station comprises at least one mobile primary coil (22), which is self-propelled or can be positioned below an electric vehicle (50, 54, 56) to be charged by means of a handling device (10) or by a service person.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladestation mit mindestens einem induktiven Ladebereich mit mehreren Parkplätzen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Ladestation an einem öffentlich zugänglichen Parkplatz im Freien oder in einem öffentlich zugänglichen Parkhaus oder in einer öffentlich zugänglichen Tiefgarage.The invention relates to a charging station with at least one inductive charging area with a number of parking spaces. Furthermore, the invention relates to the use of the charging station in a publicly accessible outdoor parking lot or in a publicly accessible multi-storey car park or in a publicly accessible underground car park.
Stand der TechnikState of the art
Heutige Traktionsbatterien von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden vornehmlich konduktiv, d. h. über Leitungen unter Ausbildung galvanischer Verbindungen, aufgeladen. Zukünftig werden Elektrofahrzeuge vermehrt mit induktiver Ladetechnik ausgestattet sein, insbesondere in Bezug auf das automatisierte Parken in Parkhäusern. Insbesondere die bereits bestehenden Parkhäuser sind heute noch nicht für das induktive Laden ausgerüstet beziehungsweise ausgestattet. Beim Bau neuer Parkhäuser wird bereits eine bestimmte Anzahl von Parkflächen für dieses Ladeverfahren vorbereitet. Dies bedeutet, dass beispielsweise mindestens eine Primärspule einschließlich der Elektronik im Boden der Parkfläche eingelassen ist und der Anschluss an das elektrische Versorgungssystem gelegt ist. Ein jeder dieser Parkplätze mit elektrischer Lademöglichkeit ist ausgesprochen kostenintensiv. Zudem muss eine entsprechend hohe Versorgungsleistung für alle Ladestellen, d. h. alle Parkplätze in einem induktiven Ladebereich, vorgehalten werden.Today's traction batteries in electrically powered vehicles are primarily conductive, i. H. charged via lines forming galvanic connections. In the future, electric vehicles will increasingly be equipped with inductive charging technology, especially with regard to automated parking in multi-storey car parks. In particular, the existing multi-storey car parks are not yet equipped or equipped for inductive charging. When new multi-storey car parks are built, a certain number of parking spaces are already being prepared for this charging method. This means that, for example, at least one primary coil including the electronics is embedded in the floor of the parking area and the connection to the electrical supply system is made. Each of these parking spaces with an electric charging option is extremely expensive. In addition, a correspondingly high supply capacity for all charging points, i. H. all parking spaces in an inductive charging area.
Nicht jeder Parkplatz, sei er im Freien, sei er in einer Tiefgarage, sei er in einem Parkhaus, muss zukünftig mit einer induktiven Lademöglichkeit versehen sein. Unter Berücksichtigung des Umstands, dass nicht sämtliche Parkplätze dauerhaft belegt sind und Elektrofahrzeuge nach dem Ladevorgang oftmals auf dem Parkplatz stehenbleiben, falls kein aktives automatisiertes Umparken der Fahrzeuge stattfindet, muss auch nicht jeder Parkplatz mit der erforderlichen Hardware in Gestalt einer Spule von Elektronik und von Sensorik ausgestattet sein. Des Weiteren ist nicht erforderlich, dass ein jeder der Parkplätze beziehungsweise eine jede der in den Parkplätzen verbauten Primärspule vom Energieversorger mit einer entsprechend hohen Energie für alle Parkplatzspulen vorzuhalten ist. Der Bau eines derartigen Parkplatzes ist ausgesprochen kostenintensiv.Not every parking space, be it outdoors, be it in an underground car park, be it in a multi-storey car park, will have to be equipped with an inductive charging option in the future. Taking into account the fact that not all parking spaces are permanently occupied and that electric vehicles often remain in the parking lot after the charging process if there is no active automated re-parking of the vehicles, not every parking space has to be equipped with the necessary hardware in the form of a coil of electronics and sensors be equipped. Furthermore, it is not necessary for each of the parking spaces or each of the primary coils installed in the parking spaces to be provided by the energy supplier with a correspondingly high energy for all parking space coils. The construction of such a parking lot is extremely expensive.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Ladestation vorgeschlagen, mit mindestens einem induktiven Ladebereich und mehreren Parkplätzen, wobei die Ladestation mindestens eine mobile Primärspule umfasst, die einen Eigenantrieb aufweist oder mittels einer Handhabungseinrichtung oder mittels einer Serviceperson unterhalb eines aufzuladenden elektrischen Fahrzeugs positionierbar ist.According to the invention, a charging station is proposed with at least one inductive charging area and several parking spaces, the charging station comprising at least one mobile primary coil which has its own drive or can be positioned below an electric vehicle to be charged by means of a handling device or by means of a service person.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann beispielsweise eine Anzahl von Parkplätzen mit lediglich einer mobilen Primärspule, d. h. einer Anzahl von Fahrzeugen mit einer Primärspule, elektrisch aufgeladen werden. Dadurch ist im Vergleich zu einer Ausstattung sämtlicher Parkplätze mit der zum elektrischen Laden erforderlichen Ausrüstung eine hohe Kosteneinsparung erzielt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird eine ideale Nachrüstlösung für bereits bestehende Parkflächen, seien es Tiefgaragenparkplätze, seien es Parkplätze im Freien, sei es in Parkhäusern, geschaffen.The solution proposed according to the invention can, for example, have a number of parking spaces with only one mobile primary coil, i. H. a number of vehicles with a primary coil, are electrically charged. This results in high cost savings compared to equipping all parking spaces with the equipment required for electric charging. The solution proposed according to the invention creates an ideal retrofit solution for existing parking spaces, be they underground parking spaces, outdoor parking spaces or multi-storey car parks.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation ist jedem induktiven Ladebereich mindestens eine mobile Primärspule zugeordnet.In a further advantageous embodiment of the charging station proposed according to the invention, each inductive charging area is assigned at least one mobile primary coil.
In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation ist die mindestens eine mobile Primärspule über ein Kabel mit einem Anschluss elektrisch verbunden, der sich im Wesentlichen zentral innerhalb des induktiven Ladebereichs befindet. Damit besteht die Möglichkeit, dass die mobile Primärspule, sei sie einen Eigenantrieb aufweisend, sei sie durch eine Handhabungsvorrichtung oder einen Handhabungsroboter verfahrbar, sei sie mittels einer Serviceperson verfahrbar, sämtliche Parkplätze des induktiven Ladebereichs erreicht, sodass eine hohe Flexibilität gegeben ist. Ein induktiver Ladebereich kann selbstverständlich auch mit einer größeren Anzahl von Primärspulen, die im oben dargestellten Sinne verfahrbar sind, versehen werden, um mehrere Elektrofahrzeuge parallel elektrisch aufzuladen.In an advantageous further possible embodiment of the charging station proposed according to the invention, the at least one mobile primary coil is electrically connected via a cable to a connection which is located essentially centrally within the inductive charging area. It is therefore possible for the mobile primary coil, whether it has its own drive, whether it can be moved by a handling device or a handling robot, or whether it can be moved by a service person, to reach all parking spaces in the inductive charging area, so that there is a high level of flexibility. An inductive charging area can, of course, also be provided with a larger number of primary coils, which can be moved in the manner described above, in order to electrically charge several electric vehicles in parallel.
In einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation ist die mindestens eine mobile Primärspule mit einem Eigenantrieb ausgestattet, sodass diese in x-Richtung und in y-Richtung innerhalb eines Bewegungsbereichs verfahrbar ist, der im Wesentlichen einer Fläche des induktiven Ladebereichs entspricht.In a first embodiment variant of the charging station proposed according to the invention, the at least one mobile primary coil is equipped with its own drive, so that it can be moved in the x-direction and in the y-direction within a range of movement that essentially corresponds to a surface of the inductive charging area.
In einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation ist die mindestens eine mobile Primärspule mittels einer Handhabungseinrichtung oder eines Roboters in x-Richtung oder in y-Richtung innerhalb eines Bewegungsbereichs verfahrbar, der im Wesentlichen einer Fläche des induktiven Ladebereichs entspricht.In a second embodiment variant of the charging station proposed according to the invention, the at least one mobile primary coil can be moved by means of a handling device or a robot in the x-direction or in the y-direction within a range of movement which essentially corresponds to an area of the inductive charging area.
In einer dritten Ausführungsvariante schließlich zeichnet sich die Ladestation dadurch aus, dass die mindestens eine mobile Primärspule mithilfe einer Serviceperson in x-Richtung und in y-Richtung innerhalb eines Bewegungsbereichs verfahrbar ist, der im Wesentlichen einer Fläche des induktiven Ladebereichs entspricht.Finally, in a third embodiment variant, the charging station is characterized in that the at least one mobile primary coil can be moved in the x-direction and in the y-direction with the help of a service person within a range of movement that essentially corresponds to an area of the inductive charging area.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation wird in vorteilhafter Weise die mindestens eine mobile Primärspule im unterhalb eines induktiv aufzuladenden elektrischen Fahrzeugs positionierten Zustands mittels einer Höhenverstellbarkeit in z-Richtung wirkungsgradoptimal an einen Batteriebereich eines aufzuladenden elektrischen Fahrzeugs angestellt. Dadurch kann in wirkungsgradoptimaler Weise ein Luftspalt zwischen Primär- und Sekundärspule so eingestellt werden, dass ein optimales elektrisches Ladeergebnis erzielt wird.In the case of the charging station proposed according to the invention, the at least one mobile primary coil in the state positioned below an electric vehicle to be inductively charged is advantageously adjusted to a battery area of an electric vehicle to be charged in an efficiency-optimal manner by means of a height adjustability in the z-direction. As a result, an air gap between the primary and secondary coils can be adjusted in an efficiency-optimal manner such that an optimal electrical charging result is achieved.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ladestation ist in vorteilhafter Weise mit einem Gleichstromnetz oder mit einer Pufferbatterie mit nachgeschalteter Elektronik, insbesondere mit mindestens einem DC-/AC-Wandler, verbunden. The charging station proposed according to the invention is advantageously connected to a DC network or to a buffer battery with downstream electronics, in particular with at least one DC/AC converter.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der Ladestation an einem öffentlich zugänglichen Parkplatz im Freien oder in einem öffentlich zugänglichen Parkhaus oder in einer öffentlich zugänglichen Tiefgarage.In addition, the invention relates to the use of the charging station in a publicly accessible outdoor parking lot or in a publicly accessible multi-storey car park or in a publicly accessible underground car park.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, bereits vorhandene Parkflächen im Freien oder bereits vorhandene Parkdecks von Parkhäusern oder Tiefgaragen mit induktiven Ladebereichen auszustatten. Es wird mindestens eine Primärspule vorgesehen, die fest mit einem Versorgungsnetz verbunden ist, die jedoch aufgrund ihrer Mobilität an mehrere Elektrofahrzeuge positioniert werden kann und deren Batterien auflädt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ladestation lässt sich eine erhebliche Kosteneinsparung im Vergleich zu bisherigen Lösungen erreichen. Daneben besteht die Möglichkeit, durch eine modulare Aufbauweise eine sukzessive Erweiterung je nach Bedarf von Parkflächen, seien sie im Freien, seien sie auf Parkdecks von Parkhäusern oder Tiefgaragen, vorzunehmen. Es lassen sich mehrere Primärspulen für n-Nachbarparkplätze innerhalb des induktiven Ladebereichs vorsehen. Des Weiteren können, das Vorhandensein entsprechender Flächen vorausgesetzt, mehrere induktive Ladebereiche vernetzt werden. Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise eine Handhabungseinrichtung beziehungsweise ein Roboter mehrere induktive Ladebereiche bedienen.The solution proposed according to the invention advantageously offers the possibility of equipping existing outdoor parking spaces or existing parking decks of multi-storey car parks or underground car parks with inductive charging areas. At least one primary coil is provided, which is permanently connected to a supply network, but which, due to its mobility, can be positioned on several electric vehicles and charge their batteries. The charging station proposed according to the invention makes it possible to achieve considerable cost savings compared to previous solutions. In addition, there is the possibility of using a modular structure to successively expand the parking spaces, whether they are outdoors or on the parking decks of multi-storey car parks or underground garages, as required. Several primary coils can be provided for n neighboring parking spaces within the inductive charging area. Furthermore, provided the appropriate areas are available, several inductive charging areas can be networked. Furthermore, a handling device or a robot can advantageously serve several inductive charging areas.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ladestation stellt eine ideale Nachrüstlösung für bestehende Parkhäuser beziehungsweise Parkplätze im Freien dar. Es lässt sich des Weiteren ein erheblich höherer Ausnutzungsgrad der bereits vorhandenen Infrastruktur erreichen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine optimale Luftspaltanpassung zwischen der Primärspule und der an der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ausgebildeten Sekundärspule, wodurch ein wirkungsgradoptimales Aufladen und eine entsprechend angepasste in vorteilhafter Weise kleinere Dimensionierung sowohl der Primärspule als auch der Sekundärspule erreicht werden kann. Des Weiteren ist bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ladestation keine Fremdobjekterkennung vonnöten. Darüber hinaus lässt sich eine hohe Energiebereitstellung vermeiden, wodurch wiederum stark schwankende Energieabnahmen beim Versorger der induktiven Ladestation weitestgehend ausgeschlossen werden können.The charging station proposed according to the invention represents an ideal retrofit solution for existing multi-storey car parks or outdoor parking spaces. Furthermore, a significantly higher degree of utilization of the existing infrastructure can be achieved. The solution proposed according to the invention enables an optimal air gap adjustment between the primary coil and the secondary coil formed on the traction battery of the electric vehicle, whereby charging with optimum efficiency and a correspondingly adapted, advantageously smaller dimensioning of both the primary coil and the secondary coil can be achieved. Furthermore, no foreign object detection is required in the case of the charging station proposed according to the invention. In addition, a high supply of energy can be avoided, which in turn means that strongly fluctuating energy consumption from the supplier of the inductive charging station can be largely ruled out.
Figurenlistecharacter list
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Handhabungseinrichtung, -
2a ,2b Ausführungsvarianten einer mobilen Primärspule, -
3.1 ,3.2 Parkplätze eines induktiven Ladebereichs mit einem Elektrofahrzeug, welches durch die mindestens eine mobile Primärspule aufgeladen wird, -
4.1 ,4.2 einen induktiven Ladebereich mit mehreren Parkplätzen, auf dem ein Elektrofahrzeug geparkt ist, welches mit der mindestens einen mobilen Primärspule aufgeladen wird, die mittels eines Handhabungsroboters bewegt wird und -
5 eine Ausführungsvariante mit zwei benachbarten induktiven Ladebereichen sowie mehreren aufzuladenden Elektrofahrzeugen.
-
1 a plan view of a handling device, -
2a ,2 B Design variants of a mobile primary coil, -
3.1 ,3.2 Parking spaces of an inductive charging area with an electric vehicle, which is charged by the at least one mobile primary coil, -
4.1 ,4.2 an inductive charging area with several parking spaces, on which an electric vehicle is parked, which is charged with the at least one mobile primary coil, which is moved by a handling robot and -
5 an embodiment variant with two adjacent inductive charging areas and several electric vehicles to be charged.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Der Darstellung gemäß
Der Darstellung gemäß
Den
In
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der induktive Ladebereich 30 von der mindestens einen mobilen Primärspule 22 in x-Richtung 16 und senkrecht dazu verlaufend in y-Richtung 18 befahren werden kann. Somit besteht die Möglichkeit, dass ein jeder der Parkplätze 38, 40, 42, 44, 46, 48 durch die mindestens eine mobile Primärspule 22 erreicht werden kann, sodass gegebenenfalls dort abgestellte hier nicht dargestellte weitere elektrische Fahrzeuge elektrisch aufgeladen werden können.For the sake of completeness, it should be mentioned that the
Gemäß der Darstellung in den
Den
Während in der Figurensequenz der
Neben einer Handhabung beziehungsweise Verfahrbarkeit der mindestens einen mobilen Primärspule 22 mittels eines Eigenantriebs gemäß der
In der Ausführungsvariante gemäß
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ladestation kann in vorteilhafter Weise Verwendung finden an Parkflächen mit Parkplätzen im Freien, an Parkdecks von Parkhäusern oder in Tiefgaragen.The charging station proposed according to the invention can advantageously be used in parking areas with outdoor parking spaces, on parking decks of multi-storey car parks or in underground car parks.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ladestation, wie vorstehend anhand der
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
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