DE102022100682B4 - System und Verfahren zur Vorkonditionierung einer Ladesäule - Google Patents

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Abstract

System zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung mindestens einer beheizbaren Ladesäule, umfassend mindestens eine beheizbare Ladesäule und eine Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule, die zur Kommunikation mit mindestens einem Elektrofahrzeug, das an der mindestens einen Ladesäule geladen werden soll, eingerichtet ist, wobei die mindestens eine beheizbare Ladesäule mindestens eine Vorrichtung zur Beheizung des Bodens rund um die Ladesäule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens einen Sensor zur Erfassung der Bodentemperatur in der Umgebung der mindestens einen Ladesäule aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung von beheizbaren Ladesäulen einer Ladestelle.
  • Im Winter können die Ladestecker von öffentlichen Ladesäulen vereisen. Dadurch wird die Handhabung des Ladesteckers für den Nutzer unkomfortabel. Zudem können durch die Vereisung Probleme beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladebuchse am Fahrzeug auftreten und es kann Schmelzwasser in die Ladeschnittstelle gelangen und zu Kurzschlüssen führen.
  • In der DE 10 2011 119 495 A1 ist ein beheizbares Ladekabel für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Dort ist ausgeführt, dass die Beheizung des Kabels durch einen Schalter an der Ladesäule gesteuert werden kann. Ein Benutzer muss nach Ankunft an der Ladesäule zunächst den Schalter betätigen, damit das Kabel aufgeheizt und die Vereisung entfernt wird.
  • Die CN 2 12 046 925 U offenbart ein Heizsystem für ein Ladekabel. Das Heizsystem umfasst einen Temperatursensor, eine Heizeinrichtung und eine Steuerung. Der Temperatursensor und das Heizgerät sind elektrisch mit dem Regler verbunden. Der Temperatursensor und das Heizgerät sind an der Außenfläche des Ladekabels angebracht. Bei kaltem Wetter misst der Temperatursensor die Oberflächentemperatur des Ladekabels und der Controller passt die Temperatur des Ladekabels durch Steuerung des Heizgeräts so an, dass die Oberflächentemperatur des Ladekabels immer in einem normalen Temperaturzustand ist.
  • Die US 2012 / 0 245 750 A1 betrifft ein System zur Planung von Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen. Eine Ladevorhersagedatenbank speichert Informationen zu Elektrofahrzeugen, die voraussichtlich zum Laden ankommen. Eine Profil-/Ladeinformationsdatenbank speichert Informationen zu Elektrofahrzeugen, die angekommen sind und auf das Aufladen warten. Eine Energiedatenbank speichert Informationen über eine Energiequelle, die ein Energienetz oder eine stationäre Batterie umfasst. Eine Energieberechnungseinheit berechnet die von der Energiequelle verfügbare Energie basierend auf der Energiedatenbank. Eine Planungseinheit plant das Laden der auf das Laden wartenden Elektrofahrzeuge unter Berücksichtigung der erwarteten Ankunft der Elektrofahrzeuge.
  • Die DE 10 2018 106 132 A1 offenbart ein Ladekabel für ein Kraftfahrzeug, das mit mehreren von der Kabelheizung abführenden Heizleitern und auf die Kabelheizung zuführenden Heizleitern verbunden ist. Der Kabelheizung ist ein Steuergerät zugeordnet, so dass eine bedarfsgerechte Heizung des Ladekabels durchgeführt werden kann. Verschiedene Daten werden im Steuergerät verarbeitet, um eine bedarfsgerechte Steuerung der Kabelheizung zu ermöglichen. Die erhobenen Daten betreffen z.B. die Taupunkttemperatur, die Aktivierungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Abfahrtszeit von der Ladestation im Vergleich zur Heizdauer oder die zusätzliche Heizdauer bei Frostgefahr.
  • Die DE 10 2018 100 732 A1 betrifft eine Ladekabelvorrichtung für eine Schnellladestation zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb mit einer Temperiervorrichtung und einem damit verbundenen Ladekabel, das eine Mehrzahl Fluidleitungen aufweist, die sich von einem der Temperiervorrichtung zugewandten Ende des Ladekabels zu einem der Temperiervorrichtung abgewandten Ende erstrecken, und an dem der Temperiervorrichtung abgewandten Ende miteinander verbunden sind. Die Temperiervorrichtung ist mit den Fluidleitungen des Ladekabels unter Bildung eines Fluidkreislaufs verbunden und die Temperiervorrichtung ist ausgeführt, ein Fluid in dem Fluidkreislauf zu erwärmen.
  • Aus der DE 10 2016 122 009 A1 geht eine Ladevorrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug hervor, die eine Ladeschale mit einer Ladeschnittstelle für das Ankoppeln eines Ladesteckers zum elektrischen Laden einer Batterievorrichtung des Fahrzeugs aufweist. Die Ladeschale umfasst eine Heizvorrichtung für ein Beheizen der Ladeschale während des Ladevorgangs auf.
  • Die DE 10 2018 100 731 A1 betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Ladekabels einer Schnellladestation zum Schnellladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb. Das Verfahren umfasst das Erwärmen des Ladekabels zum Herstellen einer elektrischen Verbindung des Ladekabels mit dem Fahrzeug, das Erfassen eines Verbindens des Ladekabels mit dem Fahrzeug, und das Beenden des Erwärmens des Ladekabels zum Schnellladen der Batterie des Fahrzeugs.
  • Die DE 10 2011 076 183 A1 betrifft Steckverbinder und Induktionsplatten zum Aufladen von Elektrofahrzeugen im Freien, die mangels Überdachung Witterungseinflüssen wie Regen, Schnee, Kondensation etc. ausgesetzt sind. Ein Störungs-Detektor detektiert Nässe auf elektrischen Kontakten eines Steckers oder der Oberfläche einer Induktionsplatte. Daraufhin wird der Ladevorgang unterbrochen oder mit verminderter Ladeleistung fortgesetzt, um einen Stromschlag für den Bediener zu verhindern. Ergänzend kann eine Trocknung der elektrischen Kontakte beispielsweise durch ein Gebläse erfolgen oder ein Tier durch Rütteln von der Induktionsplatte vertrieben werden.
  • Die DE 10 2020 125 512 A1 offenbart ein Verfahren zur Nutzung der Abwärme, die mittels mindestens einer elektrischen Komponente einer stationären Ladesäule für E-Mobilität während eines Ladevorgangs erzeugt wird. Das Verfahren umfasst die Produktion eines elektrischen Stroms für den Ladevorgang und Starten des Ladevorgangs an der stationären Ladesäule, die Erzeugung von Abwärme durch die mindestens eine elektrische Komponente der stationären Ladesäule und die Nutzung der erzeugten Abwärme zur Temperierung eines außen an ein Gehäuse der stationären Ladesäule unmittelbar angrenzenden Bereichs einer vorgegebenen Fläche oder eines vorgegebenen Volumens.
  • Aus der US 9 260 025 B1 geht ein Verfahren zum Betreiben einer Ladestation für Elektrofahrzeuge hervor. Die Ladestation umfasst eine Konsole, in der Komponenten untergebracht sind, die Strom von einem Stromnetz empfangen und in eine Form umwandeln, die für das Elektrofahrzeug geeignet ist. Durch Wärmeübertragung von den Komponenten in der Konsole auf die durch die Konsole strömende Luft wird erwärmte Luft erzeugt und von der Konsole in einen Kanal geleitet, der strömungsmäßig mit der Konsole verbunden ist.
  • Die DE 10 2017 118 327 A1 betrifft eine Ladesäule zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, die einen säulenförmigen Grundkörper und eine Ladeelektrik aufweist. An dem säulenförmigen Grundkörper ist ein Dach ausgebildet, welches von dem Grundkörper absteht und wenigstens eine Lüftungsöffnung aufweist. Die Ladesäule weist Lüftungsmittel auf, die dazu ausgebildet sind, Umgebungsluft durch die Lüftungsöffnung in das Innere der Ladesäule zu saugen.
  • Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um Vereisungen an Ladesäulen rechtzeitig vor der Ankunft eines Nutzers an der Ladesäule zu beseitigen, wobei die Ladesäule nicht dauerhaft beheizt werden soll, um Energie zu sparen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein System zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung mindestens einer beheizbaren Ladesäule, umfassend mindestens eine beheizbare Ladesäule und eine Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule, die zur Kommunikation mit mindestens einem Elektrofahrzeug, das an der mindestens einen Ladesäule geladen werden soll, eingerichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule eine Mobilfunkschnittstelle. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule mit einem Backend verbunden, das dafür eingerichtet ist, Daten zu einem Elektrofahrzeug, das an der mindestens einen Ladesäule geladen werden soll, zu empfangen und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform ist das Backend dafür eingerichtet, Daten zu einem Elektrofahrzeug, das an der mindestens einen Ladesäule geladen werden soll, von einem zweiten Backend zu empfangen.
  • In einer Ausführungsform weist die mindestens eine beheizbare Ladesäule mindestens einen beheizbaren Ladestecker auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine beheizbare Ladesäule mindestens ein beheizbares Ladekabel auf. Erfindungsgemäß weist die mindestens eine beheizbare Ladesäule mindestens eine Vorrichtung zur Beheizung des Bodens rund um die Ladesäule auf.
  • Erfindungsgemäß weist das System mindestens einen Sensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur der mindestens einen Ladesäule auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das System mindestens einen Sensor zur Erfassung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der mindestens einen Ladesäule auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das System mindestens einen Sensor zur Erfassung der Bodentemperatur in der Umgebung der mindestens einen Ladesäule auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das System mindestens eine Kamera auf, die auf die mindestens eine Ladesäule gerichtet ist. In einer weiteren Ausführungsform erfasst die mindestens eine Kamera den Ladestecker der mindestens einen Ladesäule und/oder das Ladekabel der mindestens einen Ladesäule und/oder den Boden rund um die mindestens eine Ladesäule.
  • In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen Ladesäule dafür eingerichtet, Wetterdaten zu empfangen und zu verarbeiten. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen Ladesäule dafür eingerichtet, durch Bildverarbeitung von Kamerabildern des Ladesteckers der mindestens einen Ladesäule eine Vereisung des Ladesteckers zu erkennen.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung einer beheizbaren Ladesäule des erfindungsgemäßen Systems. Wenn ein Nutzer an der Ladestelle ankommt, soll die Ladesäule bereits vorkonditioniert sein, d. h. Vereisungen der Ladestelle sollen beseitigt sein. Dazu müssen der Ladestecker bzw. dessen Griff beheizt werden. Gegebenenfalls sollen weiterhin das Ladekabel und gegebenenfalls der Boden vor der Ladesäule beheizt werden. Die Beheizung soll nicht dauerhaft erfolgen, um Energie zu sparen. Dazu hat der Nutzer, in der Regel der Fahrer eines Elektrofahrzeugs, die Möglichkeit, vor der Ankunft an der Ladestelle eine Ladesäule zu reservieren und eine Beheizung zu veranlassen.
  • Bei dem Verfahren zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung einer beheizbaren Ladesäule des erfindungsgemäßen Systems sendet ein Nutzer des Systems vor der Ankunft eines Elektrofahrzeugs des Nutzers an einer Ladestelle des Systems einen Auftrag zur Reservierung einer beheizbaren Ladesäule und zur Vorkonditionierung der beheizbaren Ladesäule an das System und übermittelt Daten zu einer voraussichtlichen Ankunftszeit des Elektrofahrzeugs des Nutzers an der Ladestelle. Das System weist dem Elektrofahrzeug des Nutzers eine Ladesäule zu und die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule des Systems startet die Beheizung der Ladesäule vor Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers, so dass die beheizbare Ladesäule bei Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers eisfrei ist. Dabei verwendet die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule bei der Steuerung der Beheizung Informationen über Umgebungsparameter der Ladesäule.
  • In dem vorgestellten Verfahren sendet ein Nutzer des erfindungsgemäßen Systems vor der Ankunft an einer Ladestelle einen Auftrag zur Reservierung einer Ladesäule und zur Vorkonditionierung der Ladesäule an das erfindungsgemäße System. Dabei werden auch Daten zu einer voraussichtlichen Ankunftszeit des Elektrofahrzeugs des Nutzers an der Ladestelle übermittelt.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt dazu eine Kommunikation des Elektrofahrzeugs über eine Mobilfunkschnittstelle mit einem Backend des Fahrzeugherstellers. Das Backend des Fahrzeugherstellers übermittelt Informationen an ein Backend des erfindungsgemäßen Systems, welche unter anderem die erwartete Ankunftszeit umfassen. In einer Ausführungsform ist die erwartete Ankunftszeit die von einem Navigationssystem des Elektrofahrzeugs berechnete erwartete Ankunftszeit. Das Backend des Systems übermittelt diese Informationen an die Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule des erfindungsgemäßen Systems.
  • In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Kommunikation des Elektrofahrzeugs über eine Mobilfunkschnittstelle mit einer Mobilfunkschnittstelle der Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule des erfindungsgemäßen Systems.
  • Das erfindungsgemäße System weist dem Elektrofahrzeug des Nutzers eine Ladesäule zu und startet die Beheizung des Ladesteckers vor Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers, so dass die Enteisung bei Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers abgeschlossen ist.
  • Zur Steuerung der Beheizung verwendet die Ladestellensteuerung Informationen über Umgebungsparameter (z. B. Lufttemperatur, Luftfeuchte und Bodentemperatur). In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Umgebungsparameter über Sensoren des erfindungsgemäßen Systems erfasst. In einer weiteren Ausführungsform verwendet das erfindungsgemäße System Wetterdaten zur Ermittlung der Umgebungsparameter. In einer weiteren Ausführungsform erkennt das erfindungsgemäße System eine Vereisung der Ladesäule durch Bildverarbeitung von Kamerabildern der Ladesäule.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Ladestecker der zugewiesenen Ladesäule beheizt und enteist. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich das Ladekabel der zugewiesenen Ladesäule beheizt und enteist. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Ladestecker der zugewiesenen Ladesäule soweit beheizt, bis der Ladestecker handwarm ist (d. h. eine Temperatur im Bereich von 25°C bis 35°C aufweist).
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Boden rund um die zugewiesene Ladesäule beheizt und enteist. Dabei steuert die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule die Beheizung und Enteisung des Bodens rund um die zugewiesene Ladesäule, so dass der Boden rund um die zugewiesene Ladesäule beheizt und enteist wird. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Boden rund um die zugewiesene Ladesäule soweit beheizt, bis er trocken ist.
  • Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung gehört es, dass für einen Nutzer einer Ladestelle im Winter der Bedienkomfort verbessert und die Gefahr von Fehlfunktionen oder Unfällen durch Vereisungen verringert werden. Das erfindungsgemäße System und Verfahren sind zudem energieeffizient, da eine Beheizung nur bei Bedarf und zeitlich befristet erfolgt. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

  1. System zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung mindestens einer beheizbaren Ladesäule, umfassend mindestens eine beheizbare Ladesäule und eine Vorrichtung zur Steuerung der mindestens einen beheizbaren Ladesäule, die zur Kommunikation mit mindestens einem Elektrofahrzeug, das an der mindestens einen Ladesäule geladen werden soll, eingerichtet ist, wobei die mindestens eine beheizbare Ladesäule mindestens eine Vorrichtung zur Beheizung des Bodens rund um die Ladesäule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens einen Sensor zur Erfassung der Bodentemperatur in der Umgebung der mindestens einen Ladesäule aufweist.
  2. System nach Anspruch 1, welches mindestens eine Kamera aufweist, die auf die mindestens eine Ladesäule gerichtet ist und den Boden rund um die mindestens eine Ladesäule erfasst, und dafür eingerichtet ist, durch Bildverarbeitung von Kamerabildern der Ladesäule eine Vereisung der Ladesäule zu erkennen.
  3. Verfahren zur bedarfsgerechten Vorkonditionierung einer beheizbaren Ladesäule des Systems nach einem der voranstehenden Patentansprüche, bei dem ein Nutzer des Systems vor der Ankunft eines Elektrofahrzeugs des Nutzers an einer Ladestelle des Systems einen Auftrag zur Reservierung einer beheizbaren Ladesäule und zur Vorkonditionierung der beheizbaren Ladesäule an das System sendet und Daten zu einer voraussichtlichen Ankunftszeit des Elektrofahrzeugs des Nutzers an der Ladestelle übermittelt, das System dem Elektrofahrzeug des Nutzers eine Ladesäule zuweist und die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule die Beheizung der Ladesäule vor Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers startet, so dass die beheizbare Ladesäule bei Ankunft des Elektrofahrzeugs des Nutzers eisfrei ist, wobei die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule bei der Steuerung der Beheizung Informationen über Umgebungsparameter der Ladesäule verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Steuerung der beheizbaren Ladesäule die Beheizung und Enteisung des Bodens rund um die zugewiesene Ladesäule steuert, so dass der Boden rund um die zugewiesene Ladesäule beheizt und enteist wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Boden rund um die zugewiesene Ladesäule soweit beheizt wird, bis er trocken ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das System eine Vereisung der Ladesäule durch Bildverarbeitung von Kamerabildern der Ladesäule erkennt.
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