WO2020088874A1 - Ladeeinheit für elektrofahrzeuge - Google Patents

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WO2020088874A1
WO2020088874A1 PCT/EP2019/076723 EP2019076723W WO2020088874A1 WO 2020088874 A1 WO2020088874 A1 WO 2020088874A1 EP 2019076723 W EP2019076723 W EP 2019076723W WO 2020088874 A1 WO2020088874 A1 WO 2020088874A1
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WO
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antenna
communication
user interface
module
circuit board
Prior art date
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PCT/EP2019/076723
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English (en)
French (fr)
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Christian Müller-Winterberg
Christian LANGENBRINCK
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Innogy Se
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Publication date
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    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
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    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the application relates to a charging unit for electric vehicles, comprising a housing which has at least one base and a cover.
  • the registration also concerns a charging station.
  • charging stations are characterized by a compact design with a small
  • the charging stations are usually built in a stele-like manner and have integrated or connectable charging electronics for charging one
  • an electric vehicle is to be understood as a vehicle which can be operated at least partially electrically and which comprises a rechargeable electrical store.
  • charging stations have to be installed across the board and in large numbers in a short time. This is a challenge with regard to the design, the construction and the actual installation on site of the charging stations, since the mass use of the charging stations means that they have to be able to be manufactured on an industrial scale and should be particularly easy to install on site, preferably by a single person.
  • Charging stations of the prior art therefore generally have a user interface module or module and a communication module or module.
  • User interface assembly may include components for detecting and detecting manual user actions, a communication assembly has components that enable the charging station to communicate wirelessly.
  • Communication antennas It is customary for charging stations of this type to connect the at least one communication antenna externally to the communication module or the communication module in order to prevent interference with other (electronic) components of the charging station.
  • Communication assembly or module is complex in the manufacture of a charging station and in particular requires a plurality of manual ones
  • the at least one external communication antenna takes up additional installation space in a housing of the charging station.
  • the charging unit comprises a housing, comprising at least a base and a cover.
  • the charging unit comprises at least one communication module arranged in the housing with at least one communication antenna.
  • the charging unit comprises at least one user interface module arranged in the housing.
  • the communication module and the user interface module are arranged in the housing such that, starting from the cover, the user interface module and
  • the communication module are arranged.
  • the at least one communication antenna arranged on the communication module is at least partially uncovered by the user interface module.
  • a compact and at the same time simple to manufacture charging unit with at least one communication antenna is provided in that a user interface module is arranged above, that is above, a communication module and the like
  • Communication module at least one (internal or integrated)
  • the user interface module arranged above the communication module does not at least completely protrude above the communication antenna, no (significant) interference occurs even when the communication antenna is in operation. In other words, almost undisturbed communication is possible using the at least one communication antenna. Rather, the at least one communication antenna on the
  • the charging unit can in particular be part of a charging station and can be placed, for example, as a supply level on a docking station of the charging station set up as a connection level.
  • the charging unit comprises at least one housing which is closed in the installed state and has a cover, a base and preferably at least one (circumferential) side wall which connects the cover and base.
  • the loading unit can preferably have a tub assembly and a
  • the tub assembly can, for example, together with the lid assembly form the housing with the lid and bottom.
  • the lid can be formed in the lid assembly and the bottom (and preferably a substantial part of the side wall) can preferably be integrated in the tub assembly.
  • the charging technology for the charging unit can be accommodated in the housing.
  • the charging technology can be connected to a power supply in the manner of a modular system by mounting the charging unit on a docking station. This assembly is preferably carried out without tools.
  • the charging unit comprises at least one communication module and at least one user interface module. When installed, the modules are integrated in the housing.
  • the communication module also called an ECU (Electronic Control Unit) module, can in particular function as a communication gateway for the charging station.
  • the charging station can use the communication module wirelessly with at least one external device (e.g. backend system, mobile
  • the communication module has at least one (integrated in the communication module) communication antenna, preferably a plurality of (integral) communication antennas.
  • a communication antenna according to the application has at least one
  • Antenna surface made of a conductive material and can be in particular via a suitable antenna matching network with a modulation and / or
  • Demodulation circuit and / or a data processor can be connected.
  • Antenna matching network and / or modulation and / or demodulation circuit can preferably also be integrated on the communication module.
  • At least one further function can be integrated in the communication module.
  • a control computer and / or parts of the charging technology can be integrated in the communication module.
  • the user interface module is in particular set up to enable a user action and to detect this.
  • a user interface module makes it possible, in particular, to implement interaction with a user.
  • User interface module also called U1B (User Interface Board) module, preferably comprises operating and / or display elements, for example at least one display, a touch display, a pictogram, a capacitive / inductive one
  • Push button sensor and / or an environmental sensor can be obtained from the U1B
  • the U1B can be modularly connected to the ECU module. In a basic function, a U1B can also have only status LEDs for displaying the operating state as a display element and, for example, can have and / or control at least one of the additional operating and / or display elements mentioned above in a multiple configuration.
  • the user interface module can preferably be arranged directly under the cover.
  • the cover can have recesses which correspond to the operating and / or display elements of the user interface module.
  • the communication module can preferably be arranged directly below the user interface module. Starting from the cover, the user interface module and then the communication module are arranged. In other words, the distance between the user interface module and the cover is less than the distance between the communication module and the cover. At least the preferably plate-shaped user interface module and the preferably plate-shaped communication module are stacked one above the other in the housing.
  • User interface module in relation to the communication module is such that the communication antenna, in particular the antenna surface of the
  • Communication module and the cover form a free space.
  • the at least one communication antenna is in particular not shadowed by the user interface module.
  • Electromagnetic antenna field is influenced or disturbed only slightly by the user interface module. In particular, a good radiation characteristic can be achieved.
  • Communication antenna preferably at least 70% of the antenna area of the Communication antenna, particularly preferably 100% of the antenna area of the communication antenna, should not be covered.
  • the cover can be formed from a non-conductive material, in particular from a plastic material, at least in the area of the at least one communication antenna, preferably the entire cover.
  • the entire housing can preferably be formed from a non-conductive material, in particular from a plastic material
  • the communication module can optionally be connected to a wide area network connection within the docking station.
  • the communication module can also optionally be connected to a connection to a charging network within the docking station.
  • the communication module can establish communication in a near field.
  • the at least one communication antenna can be a far field antenna.
  • Far-field antenna is particularly for sending and / or receiving one
  • the at least one communication antenna can preferably be selected from the group comprising:
  • LTE Long Term Evolution
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • GPS Global (Positioning System) antenna (1.54 MHz).
  • a plurality of the communication antennas mentioned, particularly preferably all of the communication antennas mentioned, on the Communication module to be integrated. It can further be provided that, in the manner described above, at least none of the communication antennas integrated on the communication module is (completely) covered by the user interface module.
  • the same antenna area can possibly be used by different communication technologies. For example, a single antenna area can be provided for Bluetooth and WLAN.
  • the user interface module can comprise at least one user interface antenna, in particular a near field antenna.
  • the at least one user interface antenna in particular a near field antenna.
  • User interface antenna can be selected from the group comprising:
  • NFC Near Field Communication
  • a plurality of the said communication antennas can preferably be integrated on the communication module. It can also be the same
  • Antenna area may be used by different communication technologies. For example, a single antenna area can be provided for RF1D and NFC.
  • the communication module can particularly preferably be a
  • the user interface module can be formed as a user interface circuit board.
  • two separate circuit boards, which are separated by a space, can be provided. This increases in particular the modularity of the
  • the communication module and the user interface module can each be equipped separately.
  • the temperature management is significantly optimized.
  • Communication circuit board is stamped or is attached as an SMD (surface-mounted device) component on the communication circuit board and / or at least one user interface antenna is stamped directly on the user interface circuit board or is attached as an SMD component on the user interface circuit board.
  • SMD surface-mounted device
  • User interface antenna can be arranged on a surface of the user interface circuit board (in the installed state) facing the cover and / or the at least one communication antenna can be arranged on a surface of the communication circuit board (in the installed state) facing the cover.
  • the user interface module can in particular be attached to the inside of the cover or the cover surface. In particular, this is
  • the at least one user interface antenna can be located on the circuit board of the user interface module on the side facing the cover surface
  • Controls or displays arranged on the cover surface are aligned and the relative positioning to one another is always correct.
  • the communication module and / or the user interface module are preferably attached to the cover assembly, including the cover. In this embodiment, attachment to the tub assembly takes place only indirectly via the attachment of the cover assembly to the tub assembly.
  • the communication module can be operated via a
  • Control computers especially in the form of a charge control circuit.
  • This charge control circuit is used in particular for communication with a
  • Charge control circuit access at least the pilot conductor of the charge outlet.
  • a corresponding charge control circuit in accordance with D1N 15118 acts.
  • Other higher-quality protocols are also possible.
  • Communication antenna can be arranged in an edge region of the communication circuit board.
  • a plurality of communication antennas can particularly preferably be arranged adjacent to one another in the edge region of the communication printed circuit board.
  • the WLAN / Bluetooth antenna can be arranged next to the GPS antenna and next to the GPS antenna the at least one mobile radio antenna (GSM and / or LTE), in particular imprinted, in an edge area of a communication circuit board.
  • GSM and / or LTE mobile radio antenna
  • the user interface circuit board can be formed such that the
  • User interface circuit board having the at least one communication antenna, preferably the plurality of communication antennas Edge area of the communication circuit board at least not completely,
  • a corresponding free space between the at least one communication antenna of the communication circuit board and the cover can be provided by providing the at least one communication antenna in an edge area of the communication circuit board and a simultaneous one
  • the user interface circuit board can be arranged and / or dimensioned such that the at least one communication antenna is at least not completely surmounted by the user interface circuit board, in a particularly simple manner.
  • a recess is provided between the edge of the user interface circuit board and the side wall in order to form the free space .
  • the distance of the edge of the communication circuit board, in the edge region of which the at least one communication antenna is arranged, to a (flat) adjacent housing wall of the housing can be at least smaller than the distance of the edge of the user interface circuit board to the adjacent housing wall of the housing.
  • the charging unit can comprise at least one power module arranged in the housing.
  • the power module can be arranged in the housing in such a way that, starting from the cover, the
  • User interface module, communication module and power module in particular in the form of a power circuit board, stacked one above the other in the housing.
  • the power module can be used for the communication module and / or the
  • the power module can be arranged.
  • Power module also called HPS module (High Power Safety Module) includes components that are necessary for power control and monitoring. Is the power module on the bottom of the tub assembly and that
  • Cover assembly arranged according to one embodiment, there is a spacing of the modules from each other, so that the temperature management within the tub assembly can be optimized.
  • the communication module can comprise at least one configurable antenna matching network for the at least one communication antenna.
  • Communication module can have at least two different ones
  • Antenna matching network to be populated differently to the same
  • the user interface module can have at least one configurable antenna matching network for at least one
  • User interface module can be at least two different
  • the charging station comprises at least one previously described charging unit.
  • the charging station comprises at least one docking station coupled to the charging unit.
  • the charging unit can be connected to a docking station via a charging station
  • a circuit board can be arranged as the main board within the docking station
  • either the circuit board of the main board in the docking station can be on one level parallel to the floor of the docking station and / or parallel to the level of the protective housing cover of the docking station or the HPS module can be parallel on one level be floating to the bottom of a tub assembly. There can be a functional separation within the docking station
  • a printed circuit board can be used as a
  • Interfaces (interface) board can be set up on which external
  • connection sockets Data connections are connected to corresponding connection sockets.
  • Connection sockets can be connected via patch cables, which are inserted into the tub assembly and connected there in particular to the ECU module.
  • the interface board preferably has a connection socket which has connections for a first general purpose input / output bus (GPIO) on the one hand and a CAN bus on the other.
  • GPIO general purpose input / output bus
  • connection of a LAN Local Area Network
  • the connection of a LAN (Local Area Network) between the interface board and the ECU is preferably carried out via a patch cable, on one cable and in the the respective sockets can also be used to connect two LAN networks that are operated separately from each other. This means that two different local networks can be connected using a single cable.
  • LAN Local Area Network
  • the tub assembly also preferably has the bottom. In the assembled state, the bottom of the tub assembly is in contact with the protective housing cover of the docking station. The bottom preferably faces the protective housing cover of the docking station.
  • the HPS module can be designed as a printed circuit board.
  • the HPS module is floating.
  • the floating mounting makes it possible to align the plug and socket of the power connection to one another during assembly, by using guide means to move the respective printed circuit board, which is mounted floating, in the level of the mounting, if necessary.
  • the charging unit also has a power connection. This is located on the HPS module.
  • the power connection is preferably a connection corresponding to the power connection on the docking station.
  • the power connections correspond to each other according to the socket-plug principle, the power connection on the HPS module preferably being a plug, whereas the power connection on the docking station is a socket.
  • Hardware components e.g. processors, interfaces, storage means etc.
  • software components e.g. code executable by a processor
  • Figure 1 is a schematic view of a charging station.
  • Fig. 2 is an exploded view of a charging station with a docking station
  • FIG. 3 is a view of an opened docking station
  • FIG. 4 is a view of a closed docking station
  • FIG. 5 is an exploded view of a tub assembly of a loading unit
  • Fig. 6 shows a tub assembly of a loading unit in part
  • FIG. 9 is a view of a lid assembly of a loading unit
  • FIG. 13 is another view of a loading unit
  • FIG. 14 shows a further view of a loading unit.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a charging station 2 in the form of a charging station 2, in which a receptacle 2a is provided.
  • the receptacle 2a of the charging station 2 is provided for receiving a docking station 4 and a charging unit 6.
  • the docking station 4 can be fixed in the holder 2a in a manner not described in detail.
  • the charging station 2 can have an electrical connection to a power supply network (not shown) or another energy source (e.g.
  • connection can be connected to the docking station 4.
  • the charging unit 6 can have a housing 29 with a lid 27.
  • the charging unit 6 can be an assembly comprising a tub assembly and a lid assembly, which will be described in more detail below.
  • the charging unit 6 can be electrically coupled to the docking station 4 via a plug / socket.
  • Communication technology coupling between the docking station 4 and the charging unit 6 can take place via at least one patch cable or the like.
  • the docking station 4 is preferably completely accommodated in the receptacle 2a and the charging unit 6 encompasses in particular the outer edge of the docking station 4 (essentially) completely.
  • the docking station 4 can also be mounted directly on a wall without the charging station 2 with the receptacle 2a being necessary. Even then, the side walls of the docking station 4 are at least partially surrounded by the side walls of the charging unit 6.
  • the base areas of the docking station 4 and the charging unit 6 are approximately congruent with one another, so that when viewed from the front, the charging unit 6 completely covers the docking station 4 in the assembled state.
  • FIG. 2 first shows the docking station 4, which has a cable entry 8 in a side wall 10.
  • the docking station 4 is one
  • Protective housing cover 12 is at least partially closed on the side facing the charging unit 6. At least one recess 14a, 14b is provided in the protective housing cover 12, which is described in more detail below.
  • the loading unit 6 can preferably be formed from a tub assembly 20 and a lid assembly 26, the outer walls of these assemblies forming the housing 29 (e.g. tub floor 41, circumferential side wall 39 and lid 27). It is understood that in other variants of the application, the housing can also be formed in a different form.
  • Openings 16 can be provided between the protective housing cover 12 and the side wall 10 of the docking station 4. Through these openings 16 webs 18 of the tub assembly 20 can be inserted into the docking station 4, so that the Tub assembly 20 and thus the loading unit 6 can be fixed to the docking station 4 via the webs 18.
  • the tub assembly 20 can be coupled to the docking station 4.
  • the tub assembly 20 is part of the loading unit 6, which additionally has the cover assembly 26.
  • the tub assembly 20 can in particular accommodate a power module 22 and a charging socket 24.
  • the tub assembly 20 is essentially closed on the base side by a base 41 and is closed on the cover side by the cover assembly 26, in particular the cover 27.
  • Power module can also be arranged in another element of the charging station.
  • the cover assembly 26 can be attached preferably via latching elements 28
  • the cover assembly 26 can have a shutter 32 and / or control elements, such as a display 96, in its cover 27. In the assembled or installed state, the cover assembly 26 with the
  • Pan assembly 20 on a top. At the bottom, the tub assembly 20 is joined to the docking station 4, and a seal can be made between the docking station 4 and the tub assembly 20 via the side walls 10 of the docking station 4.
  • Sealing takes place along the outer edge, which is facing the cover assembly 26.
  • the docking station 4 serves as a connection level and can be connected to a power supply network or another energy source independently of the charging unit 6 be connected. As long as the charging unit 6 is not coupled to the docking station 4, it is voltage-free.
  • the charging unit 6 is connected to the power supply network by coupling the charging unit 6 to the docking station 4.
  • the charging unit 6 can be understood as a supply level, which in the present case can have charging technology, communication technology and other “intelligence”.
  • This modular structure makes it possible to first mount the docking station 4 by a technician qualified for this purpose, without the need to mount a charging unit 6 directly.
  • the charging unit 6 can also be coupled to the docking station 4 in a particularly simple and mechanically tool-free manner at any later point in time by a technical layman, which then automatically means the charging unit 6
  • the charging unit 6 shown is particularly flexible and modular due to its special design consisting of the tub assembly 20 and the lid assembly 26, as already explained above, and can be coupled to the respective application.
  • FIG. 3 An exemplary docking station 4 is shown in more detail in FIG. 3.
  • Docking station 4 shown has a bottom and side walls 32.
  • a main board 34 and an interface board 36 are arranged on the bottom of the docking station 4.
  • On the main board 34 is a terminal block 38 for
  • Scale lines 40 can be provided on the side walls 32 and / or the floor.
  • Power connection 42 arranged as a socket.
  • a receptacle 44 is provided in the present case between the side walls 32.
  • the receptacle 44 can be closed by a cover.
  • a measuring device for example a smart meter or an iMS, can be latched in the receptacle 44. Cable ducts through the side walls of the receptacle 44 are not shown in order to wire the measuring device.
  • the receptacle 44 can be used via suitable
  • connections 46, 48 are provided for a network cable and for a CAN (Controller Area Network) bus and / or a GPIO (General Purpose Input / Output Bus) bus.
  • connection sockets can also be provided for connection to the modules which are arranged within the charging unit.
  • External wiring to a local network can be carried out via a terminal block, which is then e.g. can be tapped via an RJ45 socket.
  • a terminal block which is then e.g. can be tapped via an RJ45 socket.
  • a first local network can be formed with a central office and a second local network
  • Network between master and slave units that is between a loading unit with a master controller with at least one, preferably several loading units with only one slave controller.
  • the two local networks can be connected together via a single patch cable to the charging unit 6 or the modules arranged therein.
  • the docking station 4 To install the docking station 4, it is first mechanically either fixed in the receptacle 2a or, for example, screwed to a wall.
  • a multi-core power cable is then inserted through the cable entry 8 into the interior of the docking station 4.
  • This cable in particular has large ones
  • the fitter can lay the cable on the scale 40 and immediately cut to length. This allows the fitter to assemble the connecting cable correctly so that he can then place it on the connecting bar 38 without any problems.
  • a measuring device can be arranged in the receptacle 44.
  • This measuring device is wired from the terminal block 38 via flexible cables. Starting from the measuring device, cabling is again carried out via flexible cables with a power connection 42. If no measuring device is installed, then wiring is carried out directly via a flexible cable between the connection strip 38 and the power connection 42. A connection strip for receiving the respective cables provided.
  • a network cable can also be inserted into the housing of the docking station 4 and placed on the connections 48.
  • FIG. 4 shows that the protective housing cover 12 next to the
  • Recess 14a for the power connection 42 has at least one further recess 14b for the communication connections of the interface board 36,
  • an RJ45 plug can establish a connection with two separate LAN networks.
  • Openings 16 are provided on the side edges of the protective housing cover 12.
  • the openings 16 are located between the cover 12 and the side wall 10 of the docking station 4. Through the openings 16, the webs 18 of the
  • the docking station 4 After the docking station 4 has been installed in the manner shown, it can initially remain empty, protected by the protective housing cover 12, and can be equipped at any later time with a charging unit 6, for example having a tub assembly 20 and a lid assembly 26.
  • a charging unit 6 for example having a tub assembly 20 and a lid assembly 26.
  • a tub assembly 20 is shown in more detail in an equipment variant in FIG. 5.
  • the tub assembly 20 has a housing 29 with side walls 39 or a circumferential side wall 39 and a bottom 41.
  • a power module 50 can preferably be arranged on the bottom side in the region of the side walls 39, or the bottom 41, and in particular can be mechanically anchored in the tub assembly 20.
  • the power module 50 can in particular be formed as a printed circuit board with components arranged thereon and / or components integrated therein.
  • the power module 50 preferably has a charging connection 52 and one
  • Charging control circuit 54 On the underside of the power module 50, as also shown in FIG. 5, in particular a plug 56 is arranged, which corresponds to the socket of the power connection 42 of the docking station 4. In the present case, a collar 58 is arranged all around the plug 56. The collar 58 points away from the surface of the circuit board of the power module 50. In particular, the collar 58 has an extension in this direction which is greater than the longest
  • connection 60 for a communication bus is arranged on the power module 50.
  • the connection 60 for the communication bus enables the
  • Communication bus can be both a plug and play type
  • Communication module as well as a user interface module, which
  • the power module 50 is arranged in particular in a first area of the base 41.
  • a fixing means 62 is provided in the present case, which is formed from flanges arranged in a comb-like manner with openings aligned with one another.
  • the fixing means 62 shown is formed from two opposing comb-like structures which enclose an opening 64 in the base 41.
  • the charging socket 70 is arranged directly above the opening 64 in the assembled state. Through the opening 64, it is possible from the bottom of the
  • the mounting body 68 with its fixing means 66 becomes the fixing means 62 in this way
  • the power module 50 is in the bottom of the
  • Trough assembly 20 used, as shown by way of example in FIG. 6.
  • the plug 56 together with the collar 58 is inserted through the bottom opening 74.
  • Power module 50 is mechanically locked to the housing 29 of the tub assembly 20 and can in particular be floatingly mounted therein.
  • the main board 34 may be floatingly mounted in the housing of the docking station 4.
  • the floating bearing has the advantage that when the tub assembly 20 is mounted on the
  • Power connector 42 can align. This increases usability and in particular facilitates assembly by a layperson.
  • the underside of the tub assembly 20 is shown as an example in FIG. 7. It can be seen that the webs 18 protrude from the tub assembly 20 pointing away from the floor 41. It can also be seen how the collar 58 with the plug 56 projects through the opening 74.
  • the collar 58 comes into engagement with the opening 14a in the assembled state.
  • the opening 14a as can be seen in FIG. 4, there is an annular gap 74 which is formed between the socket of the power connection 42 and a collar 78 which projects into the interior of the housing of the docking station 4.
  • a contact protection of the docking station 4 is achieved by the collar 78.
  • the tub assembly 20 is placed on the docking station 4, the collar 58 sliding into the annular gap 76, as can be seen from the combination of FIGS. 4 and 7.
  • the collar 58 enters the annular gap 76 before a contact of the plug 56 comes into electrical contact with a contact of the socket of the power connection 42.
  • the receptacle body 68 is in particular such that it is set up to accommodate a wide variety of charging sockets 70 or, in other words, a wide variety of charging sockets 70 can be equipped with different receptacle bodies 68, the fixing means 66 in each case being at the same distance from one another and thus having a uniform mechanical interface to the fixing means 62 form. This means that a wide variety of charging sockets 70 can be installed in one and the same tub assembly 20, as can be seen from FIGS. 8a-c.
  • FIG. 8a shows a receiving body 68 with a CCS charging socket 70 according to 1EC 62196
  • FIG. 8b shows a receiving body 68 with a Chademo charging socket 70
  • FIG. 8c shows a receiving body 68 with a Type 2 charging socket 70 according to 1EC 62196-2.
  • the receiving body 68 makes it possible to accommodate a wide variety of charging sockets 70 without having to make a structural change to the housing of the tub assembly 20.
  • the charging sockets 70 do not necessarily have to be electrically connected to the charging connection 52, but can also remain potential-free. In this case, the charging sockets 70 can serve as a “plug garage”.
  • the charging outlet 52 can be electrically connected to a charging cable firmly attached to the housing of the tub assembly 20 The charging cable can be led out in the region of a recess 80 in the side wall of the tub assembly 20.
  • the charging socket 70 can be electrically connected to the charging control circuit 54 via the charging connection 52.
  • the charging port 52 has three ports, one for each phase on one Terminal strip, another terminal strip with two connections for the
  • PP plug present
  • CP pilot conductor
  • the receiving body 68 To install the charging socket 70, the receiving body 68 on the
  • Charging socket 70 connected to the respective connections of the charging outlet 52 and then the receiving body 68 via the pins 72 in the
  • the charging unit 6 also includes the
  • Cover assembly 26 as shown in the example in FIG. 9.
  • the upper side of the cover assembly 26 is in particular formed as a cover 27 and can optionally have a wide variety of operating elements 82 and / or a shutter 84 on an upper side.
  • Latching elements 86 can be provided on the side of the cover assembly 26, on its side edges, which engage with the inner side walls of the
  • Tray assembly 20 can engage. This allows the
  • the latching elements 86 can be designed such that they latch onto the side walls of the tub assembly 20 and in particular can only be released non-destructively if they are released from the underside, starting from the bottom 41 of the tub assembly 20. This prevents the cover assembly 26 from being detached from the tub assembly 20 while the tub assembly 20 is still electrically connected to the main board 34 of the docking station 4.
  • the shutter 84 is mounted such that it can be moved in a direction of movement 88 in order to release the charging socket 70.
  • the shutter 84 is spring-loaded via a spring 98, so that it automatically moves into the closed position shown.
  • a communication module 90 and a user interface module 92 are arranged in the housing 29 of the charging unit 6, preferably, as shown in FIG. 11, in the cover assembly 26.
  • the communication module 90 as well as the user interface module 92 can be mechanically fixed to the cover assembly 26 or its housing 29.
  • the communication module 90 is in particular set up to provide (far-field and / or near-field) communication for the charging unit 6, in particular for the charging station.
  • the communication module 90 can provide one
  • Communication antenna 31 in order to be able to carry out wireless communication with devices positioned remotely from the charging station (e.g. back-end system, mobile user terminal etc.).
  • the at least one charging station e.g. back-end system, mobile user terminal etc.
  • Communication antenna 31 can be a far-field antenna 31 or a near-field antenna 31, for example an LTE antenna, GSM antenna, WLAN antenna, Bluetooth antenna and / or GPS antenna.
  • the communication module 90 is (for internal communication) preferably connected via the communication bus to the power module 50 and in particular the user interface module 92.
  • the communication module 90 can also optionally have a charging control circuit (not shown in more detail) that provides electrical access to the
  • the charge control circuit can override the charge control circuit 54 or at least be coupled to it, so that the two
  • Charging control circuits can coordinate control of a charging process.
  • FIG. 11 shows a preferred embodiment of the communication module 90 and the user interface module 92 in the housing 29, preferably in the cover assembly 26.
  • the user interface module 92 is in particular the one Facing the inside of the cover 27 and preferably mechanically connected to the housing 29 of the cover assembly 26 via, for example, click connections 94.
  • Communication module 90 is in turn also connected to the housing 29 of the cover assembly 26 via connections (not shown). Starting from the cover 27, the user interface module 92 and then the communication module 90 are arranged in a stack.
  • the at least one is on the
  • Communication module 90 arranged communication antenna 31, starting from the cover 27, by the user interface module 92 at least partially, preferably predominantly, uncovered.
  • at least 50% of the antenna area of the communication antenna 31, preferably at least 70% of the antenna area of the communication antenna 31, particularly preferably 100% of the antenna area of the communication antenna 31, can be uncovered.
  • Antenna area of the communication antenna 31 (in a direction y perpendicular to the plane of the antenna area) are present.
  • the user interface module 92 is preferably arranged in a stationary manner on the inside of the cover assembly 26, so that an exact positioning of the at least one component of the user interface module 92, in particular the at least one user interface antenna, is relative to the cover 27 or the
  • Top 27 of the cover assembly 26 is guaranteed.
  • a display 96 can be arranged as an option in the cover assembly 26 and via the
  • FIG. 12 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a charging unit 6 according to the present application.
  • the housing 29 of the charging unit 6 has a lid 27 and a bottom (not shown) and a (peripheral) (peripheral) side wall (for example, the bottom and the side wall can be formed by the tub assembly, as stated above) in the housing 29 are a user interface module 92 in the form of a
  • the illustrated communication circuit board 90 has at least one communication antenna 31 in an edge region 33 of the communication circuit board 90.
  • the communication antenna 31, for example a mobile radio antenna 31, is integrated, in particular stamped, on the communication circuit board 90 in the present case.
  • the communication antenna 31 may be connected to an antenna matching network 51 via conductive connections (not shown).
  • Antenna matching network 51 can have at least two different ones
  • the antenna matching network 51 can be connected to a digital and / or analog control circuit (not shown) in order to modulate data onto a carrier signal or / or to extract data from a received signal.
  • Edge area 33 containing the communication antenna 31 forms a free space 45 through a corresponding design of the communication printed circuit board 90 in relation to the user interface printed circuit board 92.
  • the communication antenna 31 is at least partially uncovered, starting from the cover 27 (in the y direction).
  • the distance 35 between the edge of the edge region 33 and the Side wall 39 is at least smaller than the distance 37 of the edge of the user interface circuit board 92 positioned above and the side wall 39.
  • User interface antenna 43 is integrated in the user interface circuit board 92.
  • an NFC, RF1D and / or radar antenna is provided.
  • FIG. 13 shows a further schematic view of an exemplary embodiment of a charging unit 6 according to the present application. The case is not shown for a better overview.
  • FIG. 13 shows a view of the user interface module 92 and that
  • Communication circuit board 90 two communication antennas 31.1, 31.2 integrated. As can be seen, the communication antennas 31.1, 31.2 are in one
  • Edge area 33 of communication circuit board 90 is arranged adjacent to one another, for example stamped on.
  • the further communication antenna 31.2 is completely uncovered in the present case.
  • a GPS antenna 31.1 should preferably be completely uncovered, while an LTE antenna 31.1 may be at least partially covered (e.g. up to 33% of the antenna area).
  • FIG. 14 shows a further schematic view of an exemplary embodiment of a charging unit 6 according to the present application. The case is not shown for a better overview. In the present case, there are three on the communication circuit board 90
  • Communication antennas 31.1, 31.2, 31.3 integrated in the form of antenna areas 31.1, 31.2, 31.3.
  • the first communication antenna 31.1 is in particular one
  • LTE / GSM antenna 31.1 Adjacent to this is a GPS antenna 31.2 on the
  • a Bluetooth / WLAN antenna 31.3 is arranged as the third communication antenna 31.3 adjacent to the GPS antenna 31.2.
  • All communication antennas 31.1, 31.2, 31.3 are positioned in an edge region 33 of the communication printed circuit board 90, which is essentially not surmounted by the user interface printed circuit board 92 (in the installed state shown).
  • User interface antenna 43.1 in the form of a radar antenna 43.1 and a further user interface antenna 43.2 in the form of an NFC / RF1D antenna (in particular a coil) are integrated.
  • Communication modules i.e. user interface module and
  • the individual antenna behavior can be further optimized (by precise coordination with each other), and the installation space of the charging unit can be further reduced. Precise and simple production can also be achieved. Since there are no manual activities in the assembly process, there are no production deviations that affect the antenna behavior.
  • the present application tracks the electronic structure of assemblies stacked on top of one another (i.e. user interface module and
  • User interface conductor module arranged directly below the outer wall of the (plastic) housing can be placed. This enables optimal near field communication.
  • these antennas are from the same
  • the far-field antennas are arranged on the second level (ie on the communication module) (the ECU board protrudes below the UI board) and are not covered by the electronic assembly of the higher level (this would lead to negative reflections that the Greatly reduce antenna behavior).

Landscapes

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Abstract

Die Ladeeinheit betrifft eine Ladeeinheit (6) für Elektrofahrzeuge, umfassend ein Gehäuse (29), umfassend zumindest einen Boden (41) und einen Deckel (27), mindestens ein in dem Gehäuse (29) angeordnetes Kommunikationsmodul (90) mit mindestens einer Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3), mindestens ein in dem Gehäuse (29) angeordnetes Benutzerschnittstellenmodul (92), wobei das Kommunikationsmodul (90) und das Benutzerschnittstellenmodul (92) in dem Gehäuse (29) angeordnet sind, derart, dass ausgehend von dem Deckel (27) zunächst das Benutzerschnittstellenmodul (92) und anschließend das Kommunikationsmodul (90) angeordnet sind, und wobei die mindestens eine auf dem Kommunikationsmodul (90) angeordnete Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3), ausgehend von dem Deckel (27), durch das Benutzerschnittstellenmodul (92) zumindest teilweise unverdeckt ist.

Description

Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge
Die Anmeldung betrifft eine Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge, umfassend ein Gehäuse, welches zumindest einen Boden und einen Deckel aufweist. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung eine Ladestation.
Der Aufbau der Ladeinfrastruktur ist von entscheidender Bedeutung für die
flächendeckende Etablierung von Elektromobilität. Dazu ist es insbesondere notwendig, in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen Ladestationen für Elektrofahrzeuge in großem Maße zu installieren. Die Ladestationen sollen sich dabei in das Straßenbild einfügen und werden daher in der Regel als Ladesäulen konzipiert. Ladesäulen zeichnen sich durch eine kompakte Bauform mit einer geringen
Grundfläche aus. Die Ladesäulen sind in der Regel stelenartig aufgebaut und verfügen über integrierte oder anschließbare Ladeelektronik zum Laden eines
Elektrofahrzeugs. Unter einem Elektrofahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, das zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und einen wiederaufladbaren elektrischen Speicher umfasst.
Wie erwähnt ist der umfangreiche Ausbau der Ladeinfrastruktur ein wesentlicher Faktor für die Akzeptanz der Elektromobilität. Daher müssen Ladesäulen möglichst flächendeckend und in großer Anzahl in kurzer Zeit installiert werden. Dies ist hinsichtlich der Konzeption, dem Bau und dem tatsächlichen lnstallieren vor Ort der Ladesäulen eine Herausforderung, da durch den massenhaften Einsatz der Ladesäulen diese im industriellen Maßstab herstellbar sein müssen und besonders einfach, bevorzugt durch eine einzige Person, vor Ort installierbar sein sollten.
Für den Betrieb der Ladesäulen in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen ist es zudem erforderlich, dass diese über mindestens eine Benutzerschnittstelle verfügen und zudem über eine Fernfeldkommunikationstechnik für eine Kommunikation mit entfernt positionierten Geräten (z.B. Backendsystem, mobiles Nutzerendgerät etc.) umfasst. Ladesäulen des Standes der Technik verfügen daher in der Regel über ein/e Benutzerschnittstellenbaugruppe bzw. -modul und ein/e Kommunikationsbaugruppe bzw. -modul. Während eine
Benutzerschnittstellenbaugruppe Bauelemente zum Detektieren und Erfassen von manuellen Benutzeraktionen umfassen kann, weist eine Kommunikationsbaugruppe Bauelemente auf, die der Ladesäule eine drahtlose Kommunikation ermöglichen.
Für diese drahtlose Kommunikation weisen bekannte Ladesäulen
Kommunikationsantennen auf. Hierbei ist es bei derartigen Ladesäulen üblich, die mindestens eine Kommunikationsantenne extern an die Kommunikationsbaugruppe oder das Kommunikationsmodul anzuschließen, um lnterferenzen mit anderen (elektronischen) Bauteilen der Ladesäule zu verhindern.
Das Anschließen von einer externen Kommunikationsantenne an ein/e
Kommunikationsbaugruppe bzw. -modul ist bei der Herstellung einer Ladesäule jedoch aufwendig und erfordert insbesondere eine Mehrzahl an manuellen
Tätigkeiten. Zudem nimmt die mindestens eine externe Kommunikationsantenne in einem Gehäuse der Ladesäule zusätzlichen Bauraum ein.
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation, insbesondere eine in einer Ladestation installierbare Ladeeinheit, zur Verfügung zu stellen, welche eine einfachere Herstellung zumindest der Ladeeinheit und insbesondere eine
Verkleinerung des erforderlichen Bauraums erlaubt.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung durch eine Ladeeinheit für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1 gelöst. Die Ladeeinheit umfasst ein Gehäuse, umfassend zumindest einen Boden und einen Deckel. Die Ladeeinheit umfasst mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Kommunikationsmodul mit mindestens einer Kommunikationsantenne. Die Ladeeinheit umfasst mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Benutzerschnittstellenmodul. Das Kommunikationsmodul und das Benutzerschnittstellenmodul sind in dem Gehäuse angeordnet, derart, dass ausgehend von dem Deckel zunächst das Benutzerschnittstellenmodul und
anschließend das Kommunikationsmodul angeordnet sind. Die mindestens eine auf dem Kommunikationsmodul angeordnete Kommunikationsantenne ist, ausgehend von dem Deckel, durch das Benutzerschnittstellenmodul zumindest teilweise unverdeckt. lm Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß eine kompakte und gleichzeitig in einfacher Weise herzustellende Ladeeinheit mit mindestens einer Kommunikationsantenne bereitgestellt, indem ein Benutzerschnittstellenmodul über, also oberhalb, einem Kommunikationsmodul angeordnet ist und das
Kommunikationsmodul mindestens eine (interne bzw. integrierte)
Kommunikationsantenne aufweist, die zumindest teilweise von dem
Benutzerschnittstellenmodul unverdeckt ist.
Die Anbindung einer externen Kommunikationsantenne kann entfallen. Hierdurch können die manuellen Tätigkeiten in einem Montageprozess einer Ladestation zumindest reduziert werden. Dies führt dazu, dass Produktionsabweichungen, die das Antennenverhalten beeinflussen können, zumindest reduziert werden. Der benötigte Bauraum in dem Gehäuse wird reduziert, so dass eine kompakte Ladeeinheit bereitgestellt werden kann.
Da das über dem Kommunikationsmodul angeordnete Benutzerschnittstellenmodul die Kommunikationsantenne zumindest nicht vollständig überragt, treten auch beim Betrieb der Kommunikationsantenne keine (wesentlichen) lnterferenzen auf. Anders ausgedrückt ist eine nahezu ungestörte Kommunikation mittels der mindestens einen Kommunikationsantenne möglich. Vielmehr wird durch eine anmeldungsgemäße lntegration der mindestens einen Kommunikationsantenne auf dem
Kommunikationsmodul eine weitere Optimierung des Antennenverhaltens erreicht lnsbesondere kann durch die integrale Anordnung die Antennenabstimmung präzisiert werden. Die Ladeeinheit kann insbesondere Teil einer Ladestation sein und beispielsweise als Versorgungsebene auf eine als Anschlussebene eingerichtete Docking Station der Ladestation aufgesetzt werden. Die Ladeeinheit umfasst mindestens ein im verbauten Zustand geschlossenes Gehäuse mit einem Deckel, einem Boden und vorzugsweise mindestens einer (umlaufenden) Seitenwand, welche Deckel und Boden verbindet.
Vorzugsweise kann die Ladeeinheit eine Wannenbaugruppe und eine
Deckelbaugruppe umfassen. Die Wannenbaugruppe kann beispielsweise zusammen mit der Deckelbaugruppe das Gehäuse mit Deckel und Boden bilden. So kann der Deckel in der Deckelbaugruppe gebildet sein und der Boden (und vorzugsweise ein wesentlicher Teil der Seitenwand) kann vorzugsweise in der Wannenbaugruppe integriert sein. ln dem Gehäuse kann zum Beispiel die Ladetechnik für die Ladeeinheit untergebracht sein. Der Anschluss der Ladetechnik an eine Energieversorgung kann in der Art eines modularen Systems durch Montage der Ladeeinheit an einer Docking Station erfolgen. Diese Montage erfolgt bevorzugt werkzeuglos.
Die Ladeeinheit umfasst zumindest ein Kommunikationsmodul und zumindest ein Benutzerschnittstellenmodul. Die Module sind im verbauten Zustand in dem Gehäuse integriert.
Das Kommunikationsmodul, auch ECU (Electronic Control Unit) Modul genannt, kann insbesondere als Kommunikationsgateway für die Ladestation fungieren. Anders ausgedrückt kann die Ladestation unter Nutzung des Kommunikationsmoduls drahtlos mit mindestens einem externen Gerät (z.B. Backendsystem, mobiles
Nutzerendgerät, im Elektrofahrzeug integriertes Kommunikationsgerät)
kommunizieren. Hierzu weist das Kommunikationsmodul mindestens eine (in dem Kommunikationsmodul integrierte) Kommunikationsantenne auf, vorzugsweise eine Mehrzahl von (integralen) Kommunikationsantennen. Eine anmeldungsgemäße Kommunikationsantenne weist mindestens eine
Antennenfläche aus einem leitenden Material auf und kann insbesondere über ein geeignetes Antennenanpassnetzwerk mit einer Modulations- und/oder
Demodulationsschaltung und/oder einem Datenprozessor verbunden sein.
Vorzugsweise können Antennenanpassnetzwerk und/oder Modulations- und/oder Demodulationsschaltung ebenfalls auf dem Kommunikationsmodul integriert sein.
Ferner kann in dem Kommunikationsmodul mindestens eine weitere Funktion integriert sein lnsbesondere kann ein Steuerrechner und/oder Teile der Ladetechnik in dem Kommunikationsmodul integriert sein.
Das Benutzerschnittstellenmodul ist insbesondere eingerichtet, eine Benutzeraktion zu ermöglichen und diese zu detektieren. Ein Benutzerschnittstellenmodul ermöglicht es insbesondere, eine lnteraktion mit einem Benutzer zu realisieren. Das
Benutzerschnittstellenmodul, auch U1B (User lnterface Board) Modul genannt, umfasst vorzugsweise Bedien- und/oder Anzeigeelemente, beispielsweise zumindest ein Display, ein Touch-Display, ein Piktogramm, einen kapazitiven/induktiven
Tastsensor und/oder einen Umgebungssensor. Diese können von dem U1B
angesteuert und/oder ausgelesen werden. Das U1B kann modular an das ECU-Modul angeschlossen werden. Ein U1B kann in einer Grundfunktion auch ausschließlich Status-LEDs zur Anzeige des Betriebszustandes als Anzeigeelement aufweisen und kann beispielsweise in einer Mehrbestückung zumindest einen der zusätzlichen, oben genannten Bedien- und/oder Anzeigeelemente aufweisen und/oder ansteuern.
Das Benutzerschnittstellenmodul kann vorzugsweise unmittelbar unter dem Deckel angeordnet sein. Der Deckel kann Ausnehmungen aufweisen, die zu den Bedien- und/oder Anzeigeelementen des Benutzerschnittstellenmoduls korrespondieren. Unterhalb des Benutzerschnittstellenmoduls kann vorzugsweise unmittelbar das Kommunikationsmodul angeordnet sein. Ausgehend von dem Deckel sind zunächst das Benutzerschnittstellenmodul und anschließend das Kommunikationsmodul angeordnet. Mit anderen Worten ist der Abstand zwischen Benutzerschnittstellenmodul und Deckel geringer als der Abstand zwischen Kommunikationsmodul und Deckel. So sind zumindest das vorzugsweise plattenförmig gebildete Benutzerschnittstellenmodul und das vorzugsweise plattenförmig gebildete Kommunikationsmodul in dem Gehäuse übereinander gestapelt angeordnet.
Um Störungen bei der Kommunikation mittels der mindestens einen
Kommunikationsantenne trotz des über bzw. oberhalb dem Kommunikationsmodul angeordneten Benutzerschnittstellenmoduls zu verhindern, wird anmeldungsgemäß vorgeschlagen, dass die Anordnung (und/oder Form) des
Benutzerschnittstellenmoduls in Relation zu dem Kommunikationsmodul derart ist, dass die Kommunikationsantenne, also insbesondere die Antennenfläche der
Kommunikationsantenne, zumindest teilweise nicht durch das
Benutzerschnittstellenmodul verdeckt ist. Mit anderen Worten ist zwischen dem die mindestens eine Kommunikationsantenne aufweisenden Bereich des
Kommunikationsmoduls und dem Deckel (zumindest teilweise) ein Freiraum gebildet lnsbesondere ist keine vollständige Überlappung zwischen Kommunikationsmodul und Benutzerschnittstellenmodul im Bereich der mindestens einen Antennenfläche gegeben. Die mindestens eine Kommunikationsantenne wird insbesondere nicht durch Benutzerschnittstellenmodul abgeschattet.
Ein von der Kommunikationsantenne abgestrahltes (elektromagnetisches)
Antennenfeld oder ein von der Kommunikationsantenne empfangenes
(elektromagnetisches) Antennenfeld wird zumindest nur unwesentlich durch das Benutzerschnittstellenmodul beeinflusst bzw. gestört lnsbesondere kann eine gute Abstrahlcharakteristik erzielt werden.
Bei einer Ausführungsform kann zumindest 50 % der Antennenfläche der
Kommunikationsantenne, vorzugsweise zumindest 70 % der Antennenfläche der Kommunikationsantenne, insbesondere bevorzugt 100 % der Antennenfläche der Kommunikationsantenne, unverdeckt sein.
Um ein Antennenfeld nicht durch ein Gehäuse (wesentlich) zu beeinflussen, kann der Deckel zumindest im Bereich der mindestens einen Kommunikationsantenne, vorzugsweise der gesamten Deckel, aus einem nicht-leitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, gebildet sein. Vorzugsweise kann das gesamte Gehäuse aus einem nicht-leitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, gebildet sein
Das Kommunikationsmodul kann optional mit einem Weitverkehrsnetzanschluss innerhalb der Docking Station verbunden sein. Auch kann das Kommunikationsmodul optional mit einem Anschluss an ein Ladenetz innerhalb der Docking Station verbunden sein. Zudem kann das Kommunikationsmodul eine Kommunikation in einem Nahfeld etablieren.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladeeinheit kann die mindestens eine Kommunikationsantenne eine Fernfeldantenne sein. Die
Fernfeldantenne ist insbesondere zum Senden und/oder Empfangen eines
elektromagnetischen Fernfelds eingerichtet.
Vorzugsweise kann die mindestens eine Kommunikationsantenne ausgewählt sein aus der Gruppe, umfassend:
LTE (Long Term Evolution) Antenne (700-950 MHz),
GSM (Global System for Mobile Communications) Antenne (1700-2100 MHz), WLAN (Wireless Local Area Network) Antenne (2400 MHz),
Bluetooth Antenne (2400 MHz), und
GPS Global (Positioning System) Antenne (1,54 MHz). lnsbesondere kann eine Mehrzahl der genannten Kommunikationsantennen, besonders bevorzugt sämtliche der genannten Kommunikationsantennen, auf dem Kommunikationsmodul integriert sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass, in oben beschriebener Weise, zumindest keine der auf dem Kommunikationsmodul integrierten Kommunikationsantennen durch das Benutzerschnittstellenmodul (vollständig) verdeckt ist. Darüber hinaus kann eine gleiche Antennenfläche ggf. von unterschiedlichen Kommunikationstechnologien verwendet werden. Beispielsweise kann eine einzelne Antennenfläche für Bluetooth und WLAN vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladeeinheit kann das Benutzerschnittstellenmodul mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne, insbesondere eine Nahfeldantenne, umfassen. Die mindestens eine
Benutzerschnittstellenantenne kann ausgewählt sein aus der Gruppe, umfassend:
RF1D (radio-frequency Identification) Antenne,
NFC (Near Field Communication) Antenne, und
Radar Antenne.
Vorzugsweise kann eine Mehrzahl der genannten Kommunikationsantennen, besonders bevorzugt sämtliche der genannten Kommunikationsantennen, auf dem Kommunikationsmodul integriert sein. Darüber hinaus kann eine gleiche
Antennenfläche ggf. von unterschiedlichen Kommunikationstechnologien verwendet werden. Beispielsweise kann eine einzelne Antennenfläche für RF1D und NFC vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt kann das Kommunikationsmodul als
Kommunikationsleiterplatte gebildet sein. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann das Benutzerschnittstellenmodul als Benutzerschnittstellenleiterplatte gebildet sein lnsbesondere können zwei separate Leiterplatten, die durch einen Zwischenraum getrennt sind, vorgesehen sein. Dies erhöht insbesondere die Modularität der
Ladeeinheit, da das Kommunikationsmodul als auch das Benutzerschnittstellenmodul jeweils getrennt voneinander bestückt werden können. Darüber hinaus ist das Temperaturmanagement erheblich optimiert. Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass die mindestens eine Kommunikationsantenne direkt auf die
Kommunikationsleiterplatte geprägt ist oder als SMD (Surface-mounted device) Bauteil auf der Kommunikationsleiterplatte befestigt ist und/oder mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne direkt auf die Benutzerschnittstellenleiterplatte geprägt ist oder als SMD-Bauteil auf der Benutzerschnittstellenleiterplatte befestigt ist. Ein kleinbauendes und einfach zu fertigendes Kommunikationsmodul und/oder Benutzerschnittstellenmodul kann/können bereitgestellt werden.
Um die Störungen bei einem Betrieb einer Antenne weiter zu vermindern, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen, dass die mindestens eine
Benutzerschnittstellenantenne auf einer (im verbauten Zustand) dem Deckel zugewandten Oberfläche der Benutzerschnittstellenleiterplatte angeordnet sein kann und/oder die mindestens eine Kommunikationsantenne auf einer (im verbauten Zustand) dem Deckel zugewandten Oberfläche der Kommunikationsleiterplatte angeordnet sein kann.
Das Benutzerschnittstellenmodul kann insbesondere an der lnnenseite des Deckels bzw. der Deckelfläche befestigt sein lnsbesondere ist das
Benutzerschnittstellenmodul ortsfest an dem Deckel der Deckelbaugruppe befestigt. Auf der Leiterplatte des Benutzerschnittstellenmoduls kann auf der der Deckelfläche zugewandten Seite die mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne
(beispielsweise von einem Signalsensor oder Signalgeber) angeordnet sein. Auf der Außenseite des Deckels des Gehäuses können Bedienelemente oder Anzeigen vorgesehen sein. Durch die mechanische Fixierung des Benutzerschnittstellenmoduls an der Deckelbaugruppe kann gewährleistet werden, dass die Sensoren und/oder Signalgeber des Benutzerschnittstellenmoduls mit auf der Außenseite der
Deckelfläche angeordneten Bedienelementen oder Anzeigen fluchten und stets die relative Positionierung zueinander korrekt ist. Das Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul sind bevorzugt an der Deckelbaugruppe, umfassend den Deckel, befestigt. Eine Befestigung an der Wannenbaugruppe erfolgt bei dieser Ausführungsform ausschließlich mittelbar über die Befestigung der Deckelbaugruppe an der Wannenbaugruppe.
Wie bereits beschrieben wurde, kann das Kommunikationsmodul über einen
Steuerrechner, insbesondere in Form einer Ladesteuerschaltung, verfügen. Diese Ladesteuerschaltung dient insbesondere zur Kommunikation mit einem
(angeschlossenen) Elektrofahrzeug über einen Pilotleiter. Hierzu kann die
Ladesteuerschaltung zumindest auf den Pilotleiter des Ladeauslasses zugreifen lnsbesondere agiert eine entsprechende Ladesteuerschaltung entsprechend D1N 15118. Andere höherwertigere Protokolle sind ebenfalls möglich.
Um eine Verdeckung der mindestens einen Kommunikationsantenne durch das Benutzerschnittstellenmodul, insbesondere der Benutzerschnittstellenleiterplatte,
(im verbauten Zustand) in besonders einfacher Weise zu verhindern, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen, dass die mindestens eine
Kommunikationsantenne in einem Randbereich der Kommunikationsleiterplatte angeordnet sein kann.
Besonders bevorzugt kann eine Mehrzahl von Kommunikationsantennen in dem Randbereich der Kommunikationsleiterplatte benachbart zueinander angeordnet sein. Beispielsweise kann in einem Randbereich einer Kommunikationsleiterplatte die WLAN/Bluetooth Antenne neben der GPS Antenne und neben der GPS Antenne die mindestens eine Mobilfunkantenne (GSM und/oder LTE) angeordnet, insbesondre unmittelbar aufgeprägt, sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladeeinheit kann die Benutzerschnittstellenleiterplatte derart gebildet sein, dass die
Benutzerschnittstellenleiterplatte den die mindestens eine Kommunikationsantenne, vorzugsweise die Mehrzahl von Kommunikationsantennen, aufweisenden Randbereich der Kommunikationsleiterplatte zumindest nicht vollständig,
vorzugsweise überhaupt nicht, überragt. Ein entsprechender Freiraum zwischen der mindestens einen Kommunikationsantenne der Kommunikationsleiterplatte und dem Deckel kann durch das Vorsehen der mindestens einen Kommunikationsantenne in einem Randbereich der Kommunikationsleiterplatte und einer gleichzeitigen
Anordnung und/oder Dimensionierung der Benutzerschnittstellenleiterplatte derart vorhanden sein, dass die mindestens eine Kommunikationsantenne zumindest nicht vollständig durch die Benutzerschnittstellenleiterplatte überragt wird, in besonders einfacher Weise bereitgestellt werden lnsbesondere ist zwischen dem Rand der Benutzerschnittstellenleiterplatte und der Seitenwand eine Ausnehmung vorgesehen, um den Freiraum zu bilden.
Vorzugsweise kann der Abstand des Rands der Kommunikationsleiterplatte, in dessen Randbereich die mindestens einen Kommunikationsantenne angeordnet ist, zu einer (ebenen) benachbarten Gehäusewand des Gehäuses zumindest kleiner sein als der Abstand des Rands der Benutzerschnittstellenleiterplatte zu der benachbarten Gehäusewand des Gehäuses.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladeeinheit kann die Ladeeinheit mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Leistungsmodul umfassen. Das Leistungsmodul kann in dem Gehäuse angeordnet sein, derart, dass ausgehend von dem Deckel zunächst das
Benutzerschnittstellenmodul, anschließend das Kommunikationsmodul und dann das Leistungsmodul angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind
Benutzerschnittstellenmodul, Kommunikationsmodul und Leistungsmodul, insbesondere in Form einer Leistungsleiterplatte, übereinander gestapelt in dem Gehäuse angeordnet.
Das Leistungsmodul kann für das Kommunikationsmodul und/oder das
Benutzerschnittstellenmodul eine Energieversorgung zur Verfügung stellen lnsbesondere in der Wannenbaugruppe, umfassend den Boden und insbesondere die (umlaufende) Gehäusewand, kann das Leistungsmodul angeordnet sein. Das
Leistungsmodul, auch HPS-Modul (High Power Safety Modul) genannt, umfasst Komponenten, die zur Leistungssteuerung und Leistungsüberwachung notwendig sind. lst das Leistungsmodul am Boden der Wannenbaugruppe und das
Kommunikationsmodul und/oder das Benutzerschnittstellenmodul in der
Deckelbaugruppe, entsprechend einer Ausführungsform, angeordnet, ergibt sich eine Beabstandung der Module voneinander, so dass das Temperaturmanagement innerhalb der Wannenbaugruppe optimiert werden kann.
Ferner kann das Kommunikationsmodul, gemäß einer weiteren Ausführungsform, mindestens ein konfigurierbares Antennenanpassnetzwerk für die mindestens eine Kommunikationsantenne umfassen. Das Antennenanpassnetzwerk des
Kommunikationsmoduls kann mindestens zwei unterschiedliche
Bestückungsoptionen für mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen zur Verfügung stellen. Beispielsweise können unterschiedliche länderspezifische Anforderungen an das zu nutzende Mobilfunknetz (z.B. GSM und LTE) vorgegeben sein. Gemäß dieser Ausführungsform ist es lediglich erforderlich, das
Antennenanpassnetzwerk unterschiedlich zu bestücken, um die gleiche
Kommunikationsantenne bzw. Antennenfläche einmal für GSM und einmal für LTE verwenden zu können.
Alternativ oder zusätzlich kann das Benutzerschnittstellenmodul mindestens ein konfigurierbares Antennenanpassnetzwerk für mindestens eine
Benutzerschnittstellenantenne umfassen. Das Antennenanpassnetzwerk des
Benutzerschnittstellenmoduls kann mindestens zwei unterschiedliche
Bestückungsoptionen für mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen zur Verfügung stellen. Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist eine Ladestation. Die Ladestation umfasst mindestens eine zuvor beschriebene Ladeeinheit. Die Ladestation umfasst mindestens eine mit der Ladeeinheit gekoppelte Docking-Station.
Die Ladeeinheit kann mit einer Docking Station einer Ladestation über einen
Leistungsanschluss werkzeuglos gekoppelt werden lnnerhalb der Docking Station kann hierfür eine Leiterplatte als Mains-Board angeordnet sein, welche den
Leistungsanschluss aufweist. Für eine sichere werkzeuglose Koppelung zwischen Ladeeinheit und Docking Station kann entweder die Leiterplatte des Mains Boards in der Docking Station in einer Ebene parallel zum Boden der Docking Station und/oder parallel zur Ebene des Schutzgehäusedeckels der Docking Station oder das HPS-Modul in einer Ebene parallel zum Boden einer Wannenbaugruppe schwimmend gelagert sein. lnnerhalb der Docking Station kann eine funktionale Trennung zwischen der
Leistungselektronik und der Kommunikationselektronik stattfinden. Hierzu kann innerhalb der Docking Station neben dem Mains Board eine Leiterplatte als
Schnittstellen (Interface) Board eingerichtet sein, auf welchem externe
Datenanschlüsse mit entsprechenden Anschlussbuchsen verbunden sind. Die
Anschlussbuchsen können über Patchkabel angeschlossen werden, welche in die Wannenbaugruppe eingeführt werden und dort insbesondere mit dem ECU-Modul verbunden werden.
Bevorzugt hat das lnterface Board eine Anschlussbuchse, welche Anschlüsse für einen ersten General Purpose lnput/Output-Bus (GPIO) einerseits und einen CAN-Bus andererseits aufweist. Dadurch ist die Verkabelung zwischen lnterface-Board und ECU-Modul besonders einfach, da über ein einziges Kabel zwei verschiedene Busse geführt werden können.
Die Verbindung eines LANs (Local Area Network) zwischen dem lnterface Board und dem ECU erfolgt bevorzugt über ein Patchkabel, wobei auf einem Kabel und in den jeweiligen Buchsen auch Anschlüsse von zwei zueinander getrennt betriebenen LAN- Netzen geführt werden können. Somit ist über ein einziges Kabel eine Verbindung von zwei verschiedenen lokalen Netzen möglich.
Die Wannenbaugruppe weist darüber hinaus bevorzugt den Boden auf. lm montierten Zustand ist der Boden der Wannenbaugruppe anliegend an dem Schutzgehäusedeckel der Docking Station. Bevorzugt ist der Boden dem Schutzgehäusedeckel der Docking Station zugewandt.
Wie bereits erläutert, kann das HPS Modul als Leiterplatte gebildet sein. Um
sicherzustellen, dass sich das HPS Modul besonders einfach mit dem
Leistungsanschluss an der Docking Station koppeln lässt, ist das HPS Modul schwimmend gelagert. Durch die schwimmende Lagerung ist es möglich, Stecker und Buchse des Leistungsanschlusses während der Montage zueinander auszurichten, indem mit Hilfe von Führungsmitteln die jeweilige Leiterplatte, welche schwimmend gelagert ist, in der Ebene der Lagerung gegebenenfalls verschoben wird.
Wie die Docking Station verfügt auch die Ladeeinheit über einen Leistungsanschluss. Dieser ist am HPS Modul angeordnet. Der Leistungsanschluss ist bevorzugt ein zu dem Leistungsanschluss auf der Docking Station korrespondierender Anschluss. Die Leistungsanschlüsse korrespondieren zueinander nach dem Buchsen-Stecker-Prinzip, wobei der Leistungsanschluss auf dem HPS Modul bevorzugt als Stecker gebildet ist, wohingegen der Leistungsanschluss auf der Docking Station als Buchse gebildet ist.
Es sei angemerkt, dass anmeldungsgemäße Einrichtungen, Module etc. aus
Hardwarekomponenten (z.B. Prozessoren, Schnittstellen, Speichermitteln etc.) und/oder Softwarekomponenten (z.B. durch einen Prozessor ausführbarer Code) gebildet sein können.
Die Merkmale der Ladeeinheiten und Ladestationen sind frei miteinander
kombinierbar lnsbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße Ladeeinheit und die anmeldungsgemäße Ladestation auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung ln der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ladestation;
Fig. 2 eine Explosionszeichnung einer Ladestation mit Docking-Station und
Ladeeinheit;
Fig. 3 eine Ansicht einer geöffneten Docking-Station;
Fig. 4 eine Ansicht einer geschlossenen Docking-Station;
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung einer Wannenbaugruppe einer Ladeeinheit;
Fig. 6 eine Wannenbaugruppe einer Ladeeinheit im teilweise
zusammengebauten Zustand;
Fig. 7 eine Wannenbaugruppe einer Ladeeinheit von unten;
Fig. 8a-c montierte Wannenbaugruppen einer Ladeeinheit ohne Deckel;
Fig. 9 eine Ansicht einer Deckelbaugruppe einer Ladeeinheit;
Fig. 10 eine Unteransicht einer Deckelbaugruppe einer Ladeeinheit; Fig. 11 eine Schnitansicht einer Deckelbaugruppe einer Ladeeinheit,
Fig. 12 eine weitere Schnittansicht einer Deckelbaugruppe einer Ladeeinheit,
Fig. 13 eine weitere Ansicht einer Ladeeinheit, und
Fig. 14 eine weitere Ansicht einer Ladeeinheit.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ladestation 2 in Form einer Ladesäule 2, in der eine Aufnahme 2a vorgesehen ist. Die Aufnahme 2a der Ladesäule 2 ist zur Aufnahme einer Docking Station 4 und einer Ladeeinheit 6 vorgesehen. Die Docking Station 4 kann in einer nicht näher beschriebenen Weise in der Aufnahme 2a fixiert werden. Die Ladesäule 2 kann einen elektrischen Anschluss zu einem (nicht gezeigten) Energieversorgungsnetz oder einer anderen Energiequelle (z.B.
elektrischer Erzeuger) aufweisen, wobei der Anschluss mit der Docking Station 4 verbunden sein kann.
Die Ladeeinheit 6 kann ein Gehäuse 29 mit einem Deckel 27 aufweisen lnsbesondere kann die Ladeeinheit 6 als Baugruppe, umfassend eine Wannenbaugruppe und eine Deckelbaugruppe, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden,
zusammengebaut sein und auf die Docking Station 4 aufgesetzt und vorzugweise an der Docking Station 4 mechanisch fixiert werden.
Zusammen mit der mechanischen Fixierung kann die Ladeeinheit 6 elektrisch mit der Docking Station 4 über eine/n Stecker/Buchse gekoppelt sein. Eine
kommunikationstechnische Kopplung zwischen der Docking Station 4 und der Ladeeinheit 6 kann über zumindest ein Patch-Kabel oder dergleichen erfolgen. ln einem eingebauten Zustand ist die Docking Station 4 vorzugsweise vollständig in der Aufnahme 2a aufgenommen und die Ladeeinheit 6 umgreift insbesondere den äußeren Rand der Docking Station 4 (im Wesentlichen) vollständig. Mit ihren
Seitenrändern ist die Ladeeinheit 6 ebenfalls zumindest in Teilen in der Aufnahme 2a eingelassen.
Die Docking Station 4 kann bedarfsweise auch unmittelbar auf einer Wand montiert werden, ohne dass die Ladesäule 2 mit der Aufnahme 2a notwendig ist. Auch dann sind die Seitenwände der Docking Station 4 zumindest teilweise von Seitenwänden der Ladeeinheit 6 umgriffen.
Wie der Figur 1 ferner zu entnehmen ist, sind die Grundflächen von Docking Station 4 und Ladeeinheit 6 in etwa kongruent zueinander, so dass im montierten Zustand, von vorne betrachtet, die Ladeeinheit 6 die Docking Station 4 vollständig abdeckt.
Der modulare Aufbau von Docking Station 4 und Ladeeinheit 6 ist beispielhaft in der Figur 2 näher dargesteht. ln der Figur 2 ist zunächst die Docking Station 4 gezeigt, welche eine Kabeleinführung 8 in einer Seitenwand 10 aufweist. Die Docking Station 4 ist durch einen
Schutzgehäusedeckel 12 zumindest teilweise auf der der Ladeeinheit 6 zugewandten Seite verschlossen ln dem Schutzgehäusedeckel 12 ist mindestens eine Ausnehmung 14a, 14b vorgesehen, welche nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Die Ladeeinheit 6 kann vorzugsweise aus einer Wannenbaugruppe 20 und einer Deckelbaugruppe 26 gebildet sein, wobei die äußeren Wände dieser Baugruppen das Gehäuse 29 bilden (z.B. Wannenboden 41, umlaufende Seitenwand 39 und Deckel 27). Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Anmeldung das Gehäuse auch in anderer Form gebildet sein kann.
Zwischen dem Schutzgehäusedeckel 12 und der Seitenwand 10 der Docking Station 4 können Öffnungen 16 vorgesehen sein. Durch diese Öffnungen 16 können Stege 18 der Wannenbaugruppe 20 in die Docking Station 4 eingeführt werden, so dass die Wannenbaugruppe 20 und damit die Ladeeinheit 6 über die Stege 18 an der Docking Station 4 fixiert werden kann.
Wie bereits erläutert, kann die Wannenbaugruppe 20 mit der Docking Station 4 gekoppelt werden. Die Wannenbaugruppe 20 ist Teil der Ladeeinheit 6, welche zusätzlich die Deckelbaugruppe 26 aufweist. Die Wannenbaugruppe 20 kann insbesondere ein Leistungsmodul 22 sowie eine Ladebuchse 24 aufnehmen. Die Wannenbaugruppe 20 ist bodenseitig mit einem Boden 41 im Wesentlichen verschlossen und wird deckelseitig durch die Deckelbaugruppe 26, insbesondere den Deckel 27, verschlossen. Bei anderen Varianten der Anmeldung kann ein
Leistungsmodul auch in einem anderen Element der Ladesäule angeordnet sein.
Vorzugsweise über Rastelemente 28 lässt sich die Deckelbaugruppe 26 an
korrespondierenden Rastelementen 30 in der umlaufenden Seitenwand 39 der Wannenbaugruppe 20 fixieren. Die Deckelbaugruppe 26 kann in seinem Deckel 27 einen Shutter 32 und/oder Bedienelemente, wie beispielsweise ein Display 96, aufweisen. lm gefügten bzw. verbauten Zustand ist die Deckelbaugruppe 26 mit der
Wannenbaugruppe 20 mechanisch gefügt und verschließt somit die
Wannenbaugruppe 20 auf einer Oberseite. Bodenseitig ist die Wannenbaugruppe 20 mit der Docking Station 4 gefügt und über die Seitenwände 10 der Docking Station 4 kann eine Abdichtung zwischen der Docking Station 4 und der Wannenbaugruppe 20 erfolgen.
Zwischen der Deckelbaugruppe 26 und der Wannenbaugruppe 20 kann eine
Abdichtung entlang des äußeren Randes erfolgen, welcher der Deckelbaugruppe 26 zugewandt ist.
Die Docking Station 4 dient als Anschlussebene und kann unabhängig von der Ladeeinheit 6 an ein Energieversorgungsnetz oder eine andere Energiequelle angeschlossen werden. Solange die Ladeeinheit 6 nicht mit der Docking Station 4 gekoppelt ist, ist diese spannungsfrei. Über eine Kopplung der Ladeeinheit 6 mit der Docking Station 4 wird die Ladeeinheit 6 mit dem Energieversorgungsnetz verbunden. Die Ladeeinheit 6 kann als Versorgungsebene verstanden werden, welche vorliegend Ladetechnik, Kommunikationstechnik und sonstige„lntelligenz" aufweisen kann.
Dieser modulare Aufbau ermöglicht es, zunächst die Docking Station 4 durch einen hierfür qualifizierten Monteur zu montieren, ohne die Notwendigkeit, unmittelbar eine Ladeeinheit 6 montieren zu müssen.
Die Ladeeinheit 6 kann zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt auch durch einen technischen Laien besonders einfach, mechanisch werkzeuglos mit der Docking Station 4 gekoppelt werden, wodurch dann automatisch die Ladeeinheit 6
elektrifiziert wird. Die dargestellte Ladeeinheit 6 ist durch ihre spezielle Gestaltung aus Wannenbaugruppe 20 und Deckelbaugruppe 26, wie bereits zuvor erläutert, besonders flexibel und modular und lässt sich an den jeweiligen Einsatzzweck koppeln.
Eine beispielhafte Docking Station 4 ist in der Figur 3 näher dargestellt. Die
dargestellte Docking Station 4 verfügt über einen Boden und Seitenwände 32. Auf dem Boden der Docking Station 4 ist vorliegend ein Mains-Board 34 und ein lnterface- Board 36 angeordnet. Auf dem Mains-Board 34 ist eine Anschlussleiste 38 zum
Anschluss eines Energieversorgungskabels vorgesehen.
An den Seitenwänden 32 und/oder dem Boden können Skalenstriche 40 vorgesehen sein.
Neben der Anschlussleiste 38 ist auf dem Mains-Board 34 noch ein
Leistungsanschluss 42 als Buchse angeordnet. Darüber hinaus ist vorliegend zwischen den Seitenwänden 32 eine Aufnahme 44 vorgesehen. Die Aufnahme 44 ist durch einen Deckel verschließbar ln der Aufnahme 44 kann ein Messgerät, z.B. ein Smart Meter oder ein iMS, rastend verankert werden. Nicht dargestellt sind Kabeldurchführungen durch die Seitenwände der Aufnahme 44, um das Messgerät zu verdrahten. Die Aufnahme 44 lässt sich über geeignete
Bohrungen verplomben, was nicht näher dargestellt ist.
Auf einem lnterface Board 36 sind Anschlüsse 46, 48 für ein Netzwerkkabel sowie für einen CAN (Controller Area Network) Bus und/oder einen GPlO (General Purpose lnput/Output-Bus) Bus vorgesehen. Darüber hinaus können noch Anschlussbuchsen für eine Verbindung mit den Modulen, die innerhalb der Ladeeinheit angeordnet sind, vorgesehen sein.
Die externe Verdrahtung mit einem lokalen Netz kann über eine Anschlussleiste erfolgen, welche dann z.B. über eine RJ45-Buchse abgreifbar ist. Hier sind
insbesondere ausreichend Kontakte vorgesehen, um zumindest zwei voneinander unabhängige lokale Netzwerke anzuschließen. Dabei kann beispielsweise ein erstes lokales Netzwerk mit einer Zentrale gebildet werden und ein zweites lokales
Netzwerk zwischen Master- und Slave Einheiten, also zwischen einer Ladeeinheit mit einem Master Controller mit zumindest einer, bevorzugt mehreren Ladeeinheiten mit nur einem Slave Controller. Die beiden lokalen Netzwerke können gemeinsam über ein einziges Patchkabel mit der Ladeeinheit 6 bzw. den darin angeordneten Modulen verbunden werden.
Zur lnstallation der Docking Station 4 wird diese zunächst mechanisch entweder in der Aufnahme 2a fixiert oder beispielsweise an einer Wand verschraubt.
Anschließend wird durch die Kabeleinführung 8 ein mehradriges Energiekabel in das lnnere der Docking Station 4 eingeführt. Dieses Kabel hat insbesondere große
Kabelquerschnitte und eine starre Kabelseele. Daher sind die Kabel schwer
verarbeitbar. Um sicherzustellen, dass die Kabel stets in der richtigen Länge abgelängt werden, kann der Monteur das Kabel an die Skala 40 anlegen und unmittelbar ablängen. Dadurch kann der Monteur das Anschlusskabel korrekt konfektionieren, so dass er es im Anschluss ohne Probleme auf die Anschlussleiste 38 auflegen kann.
Je nach Konfektionierung kann in der Aufnahme 44 ein Messgerät angeordnet werden. Dieses Messgerät wird ausgehend von der Anschlussleiste 38 über flexible Kabel verdrahtet. Ausgehend von dem Messgerät erfolgt erneut eine Verkabelung über flexible Kabel mit einem Leistungsanschluss 42. lst kein Messgerät verbaut, so erfolgt unmittelbar eine Verdrahtung über ein flexibles Kabel zwischen der Anschlussleiste 38 und dem Leistungsanschluss 42. An dem Leistungsanschluss 42 ist ebenfalls eine Anschlussleiste zur Aufnahme der jeweiligen Kabel vorgesehen.
Über die Kabeleinführung 8 kann ein Netzwerkkabel ebenfalls in das Gehäuse der Docking Station 4 eingeführt werden und auf die Anschlüsse 48 aufgelegt werden.
Nachdem die elektrische Verdrahtung vorgenommen wurde, erfolgt ein Verschließen des Gehäuses der Docking Station 4, wie in der Figur 4 beispielhaft dargestellt ist, durch einen Schutzgehäusedeckel 12. ln der Figur 4 ist zu erkennen, dass der Schutzgehäusedeckel 12 neben der
Ausnehmung 14a für den Leistungsanschluss 42 zumindest eine weitere Ausnehmung 14b für die Kommunikationsanschlüsse des lnterface Boards 36 aufweist,
insbesondere einen RJ45-Stecker sowie einen GPlO-Stecker und einen CAN-Bus- Stecker. Über die RJ45-Buchse 46 kann ein RJ45-Stecker eine Verbindung mit zwei voneinander getrennten LAN-Netzen aufnehmen.
An den Seitenrändern des Schutzgehäusedeckels 12 sind Öffnungen 16 vorgesehen.
Die Öffnungen 16 befinden sich zwischen dem Deckel 12 und der Seitenwand 10 der Docking-Station 4. Durch die Öffnungen 16 lassen sich die Stege 18 der
Wannenbaugruppe 20 in die Docking-Station 4 einstecken, so dass diese Stege 18 vollständig von der Seitenwand 10 der Docking-Station 4 aufgenommen sind. Somit ist die Ladeeinheit 6 durch die Wannenbaugruppe 20 innerhalb der Docking-Station 4 mechanisch verankert.
Nachdem die Docking Station 4 in der gezeigten Art und Weise installiert wurde, kann diese, geschützt durch den Schutzgehäusedeckel 12, zunächst unbestückt bleiben und zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt mit einer Ladeeinheit 6, beispielsweise aufweisend eine Wannenbaugruppe 20 und eine Deckelbaugruppe 26 bestückt werden.
Eine Wannenbaugruppe 20 ist in einer Ausstattungsvariante in der Figur 5 näher dargestellt.
Die Wannenbaugruppe 20 weist ein Gehäuse 29 mit Seitenwänden 39 bzw. einer umlaufenden Seitenwand 39 und einen Boden 41 auf. lm Bereich der Seitenwände 39, respektive des Bodens 41, kann vorzugsweise ein Leistungsmodul 50 bodenseitig angeordnet und insbesondere in der Wannenbaugruppe 20 mechanisch verankert werden. Das Leistungsmodul 50 kann insbesondere als Leiterplatte mit darauf angeordneten Bauelementen und/oder darin integrierten Bauelementen gebildet sein.
Das Leistungsmodul 50 hat vorzugsweise einen Ladeanschluss 52 sowie eine
Ladesteuerschaltung 54. Auf der Unterseite des Leistungsmoduls 50, wie ebenfalls in der Figur 5 dargestellt, ist insbesondere ein Stecker 56 angeordnet, welcher zu der Buchse des Leistungsanschlusses 42 der Docking Station 4 korrespondiert. Umlaufend um den Stecker 56 ist vorliegend ein Kragen 58 angeordnet. Der Kragen 58 weist von der Oberfläche der Leiterplatte des Leistungsmoduls 50 fort lnsbesondere hat der Kragen 58 eine Erstreckung in diese Richtung, die größer ist, als die längste
Erstreckung eines jeden Kontaktes des Steckers 56.
Auf den Leistungsmodul 50 können weitere Komponenten zur Leistungsüberwachung und/oder Leistungssteuerung vorgesehen sein. Darüber hinaus ist ein Anschluss 60 für einen Kommunikationsbus auf dem Leistungsmodul 50 angeordnet. Der Anschluss 60 für den Kommunikationsbus ermöglicht es, den
Kommunikationsbus mit dem Leistungsmodul 50 zu verbinden. Der
Kommunikationsbus kann in der Art von Plug-and-Play sowohl ein
Kommunikationsmodul als auch ein Benutzerschnittstellenmodul, welche
nachfolgend noch beschrieben werden, aufnehmen und mit dem Leistungsmodul 50 verbinden. Dies ermöglicht es, das Leistungsmodul 50 mit Hilfe des
Kommunikationsmoduls und/oder des Benutzerschnittstellenmoduls modular zu ergänzen, um bedarfsweise die Ladeeinheit 6 an die jeweiligen Anforderungen anpassen zu können.
Das Leistungsmodul 50 ist insbesondere in einem ersten Bereich des Bodens 41 angeordnet ln einem zweiten Bereich des Bodens 41 ist vorliegend ein Fixiermittel 62 vorgesehen, welches aus kammartig zueinander angeordneten Flanschen mit zueinander fluchtenden Öffnungen gebildet ist. Das dargestellte Fixiermittel 62 ist aus zwei einander gegenüberliegenden kammartigen Strukturen gebildet, welche eine Öffnung 64 im Boden 41 einfassen. Das mindestens eine Fixiermittel 62
korrespondiert zu mindestens einem Fixiermittel 66 eines Aufnahmekörpers 68 für eine Ladebuchse 70.
Die Ladebuchse 70 ist im montierten Zustand unmittelbar über der Öffnung 64 angeordnet. Durch die Öffnung 64 ist es möglich, von der Unterseite der
Wannenbaugruppe 20, durch den Boden 41 eine manuelle Notentriegelung an der Ladebuchse 70 vorzunehmen.
Zur Montage des Befestigungskörpers 68 an der Wannenbaugruppe 20 wird der Montagekörper 68 mit seinen Fixiermitteln 66 zu den Fixiermitteln 62 so
ausgerichtet, dass Stifte 72 durch die zueinander fluchtenden Öffnungen geschoben werden können. Dadurch fixieren die Stifte 72 den Aufnahmekörper 68 an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20. ln einem teilmontierten Zustand ist das Leistungsmodul 50 bodenseitig in die
Wannenbaugruppe 20 eingesetzt, wie die beispielhaft Figur 6 zeigt. Hierbei wird der Stecker 56 samt Kragen 58 durch die bodenseitige Öffnung 74 gesteckt. Das
Leistungsmodul 50 ist mechanisch mit dem Gehäuse 29 der Wannenbaugruppe 20 verrastet und kann darin insbesondere schwimmend gelagert sein.
Alternativ oder kommutativ dazu ist es möglich, dass das Mains-Board 34 in dem Gehäuse der Docking-Station 4 schwimmend gelagert ist. Die schwimmende Lagerung hat den Vorteil, dass sich bei einer Montage der Wannenbaugruppe 20 auf die
Docking-Station 4 der Stecker 56 selbstständig zu der Buchse des
Leistungsanschlusses 42 ausrichten kann. Dies erhöht die Bedienbarkeit und erleichtert insbesondere die Montage durch einen Laien.
Die Unterseite der Wannenbaugruppe 20 ist in der Figur 7 beispielhaft dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Stege 18 vom Boden 41 wegweisend aus der Wannenbaugruppe 20 herausragen. Ferner ist zu erkennen, wie der Kragen 58 mit dem Stecker 56 durch die Öffnung 74 ragt.
Der Kragen 58 kommt im montierten Zustand in Eingriff mit der Öffnung 14a. ln der Öffnung 14a ist, wie in der Figur 4 zu erkennen ist, ein Ringspalt 74, welcher zwischen der Buchse des Leistungsanschlusses 42 und einem in das lnnere des Gehäuses der Docking-Station 4 ragenden Kragen 78 gebildet. Durch den Kragen 78 wird ein Berührschutz der Docking-Station 4 erreicht.
Während der Montage wird die Wannenbaugruppe 20 auf die Docking-Station 4 aufgesetzt, wobei, wie der Kombination der Figuren 4 und 7 zu entnehmen ist, der Kragen 58 dabei in den Ringspalt 76 gleitet. Der Kragen 58 gelangt in den Ringspalt 76, bevor ein Kontakt des Steckers 56 in elektrischen Kontakt mit einem Kontakt der Buchse des Leistungsanschlusses 42 kommt. Dies verhindert, dass es bei der Montage der Wannenbaugruppe 20 auf die Docking-Station 4 zu einem elektrischen Schlag kommen kann. Der Aufnahmekörper 68 ist insbesondere dergestalt, dass er zur Aufnahme verschiedenster Ladebuchsen 70 eingerichtet ist oder anders gesagt, verschiedenste Ladebuchsen 70 können mit verschiedenen Aufnahmekörpern 68 ausgestattet sein, wobei jeweils die Fixiermittel 66 zueinander einen gleichen Abstand haben und somit eine einheitliche mechanische Schnittstelle zu den Fixiermitteln 62 bilden. Dies führt dazu, dass in ein und derselben Wannenbaugruppe 20 verschiedenste Ladebuchsen 70 installiert werden können, wie sich aus den Figur 8a-c ergibt.
Dort ist zu erkennen, dass die Fixiermittel 62, 64 ineinander greifen und über die Stifte 72 miteinander mechanisch verrastet sind.
Die Figur 8a zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer CCS-Ladebuchse 70 nach 1EC 62196, Figur 8b zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer Chademo Ladebuchse 70 und Figur 8c zeigt einen Aufnahmekörper 68 mit einer Typ2-Ladebuchse 70 nach 1EC 62196-2.
Wie in den Figuren 8a-c zu erkennen ist, ermöglicht es der Aufnahmekörper 68 verschiedenste Ladebuchsen 70 aufzunehmen, ohne eine konstruktive Änderung an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20 vornehmen zu müssen.
Die Ladebuchsen 70 müssen nicht zwingend elektrisch mit dem Ladeanschluss 52 verbunden werden, sondern können auch potentialfrei bleiben ln diesem Fall können die Ladebuchsen 70 als„Steckergarage" dienen. Der Ladeauslass 52 kann elektrisch mit einem fest an dem Gehäuse der Wannenbaugruppe 20 angeschlagenen Ladekabel verbunden werden. Das Ladekabel kann im Bereich eines Rücksprungs 80 in der Seitenwand der Wannenbaugruppe 20 herausgeführt sein.
Wird kein fest angeschlagenes Kabel verwendet, so kann die Ladebuchse 70 über den Ladeanschluss 52 elektrisch mit der Ladesteuerschaltung 54 verbunden werden. Der Ladeanschluss 52 verfügt über drei Anschlüsse für jeweils eine Phase auf einer Anschlussleiste, einer weiteren Anschlussleiste mit zwei Anschlüssen für den
Nullleiter und den Schutzleiter und gegebenenfalls über eine Anschlussbuchse für einen Plug Present (PP) Kontakt und einen Pilotleiter (CP) Kontakt.
Zur lnstallation der Ladebuchse 70 wird der Aufnahmekörper 68 an der
Wannenbaugruppe 20 angeordnet, über vorkonfektionierte Kabel wird die
Ladebuchse 70 mit den jeweiligen Anschlüssen des Ladeauslasses 52 verbunden und anschließend wird der Aufnahmekörper 68 über die Stifte 72 in der
Wannenbaugruppe 20 fixiert.
Die Ladeeinheit 6 umfasst neben der Wannenbaugruppe 20 auch die
Deckelbaugruppe 26, wie sie in der Figur 9 beispielhaft dargestellt ist. Die Oberseite der Deckelbaugruppe 26 ist insbesondere als Deckel 27 gebildet und kann optional verschiedenste Bedienelemente 82 und/oder einen Shutter 84 auf einer Oberseite aufweisen. Seitlich der Deckelbaugruppe 26, an dessen Seitenrändern, können Rastelemente 86 vorgesehen sein, welche mit den inneren Seitenwänden der
Wannenbaugruppe 20 in Eingriff gelangen können. Hierdurch lässt sich die
Deckelbaugruppe 26 auf der Wannenbaugruppe 20 montieren.
Die Rastelemente 86 können so gestaltet sein, dass sie an den Seitenwänden der Wannenbaugruppe 20 verrasten und insbesondere nur dann zerstörungsfrei gelöst werden können, wenn sie von der Unterseite, ausgehend von dem Boden 41 der Wannenbaugruppe 20, gelöst werden. Dies verhindert, dass die Deckelbaugruppe 26 von der Wannenbaugruppe 20 gelöst wird, während die Wannenbaugruppe 20 noch elektrisch mit dem Mains-Board 34 der Docking-Station 4 verbunden ist.
Rückseitig der Deckelbaugruppe 26 ist, wie in Figur 10 beispielhaft gezeigt, der Shutter 84 so gelagert, dass er in einer Bewegungsrichtung 88 bewegt werden kann, um die Ladebuchse 70 freizugeben. Der Shutter 84 ist, wie in der Figur 11 zu erkennen, über eine Feder 98 federbelastet, so dass dieser automatisch in die gezeigte geschlossene Position verfährt. ln einem weiteren Bereich sind in dem Gehäuse 29 der Ladeeinheit 6, vorzugsweise, wie in Figur 11 dargestellt, in der Deckelbaugruppe 26 ein Kommunikationsmodul 90 und ein Benutzerschnittstellenmodul 92 angeordnet. Das Kommunikationsmodul 90 als auch das Benutzerschnittstellenmodul 92 können an der Deckelbaugruppe 26 bzw. dessen Gehäuse 29 mechanisch fixiert werden.
Das Kommunikationsmodul 90 ist insbesondere eingerichtet, für die Ladeeinheit 6, insbesondere für die Ladestation, eine (Fernfeld- und/oder Nahfeld-) Kommunikation bereitzustellen lnsbesondere kann das Kommunikationsmodul 90 eine
Kommunikationsantenne 31 aufweisen, um eine drahtlose Kommunikation mit entfernt von der Ladestation positionierten Geräten (z.B. Backendsystem, mobiles Nutzerendgerät etc.) durchführen zu können. Die mindestens eine
Kommunikationsantenne 31 kann eine Fernfeldantenne 31 oder eine Nahfeldantenne 31 sein, beispielsweise eine LTE Antenne, GSM Antenne, WLAN Antenne, Bluetooth Antenne und/oder GPS Antenne.
Das Kommunikationsmodul 90 ist (für eine interne Kommunikation) vorzugsweise über den Kommunikationsbus mit dem Leistungsmodul 50 und insbesondere dem Benutzerschnittstellenmodul 92 verbunden.
Das Kommunikationsmodul 90 kann darüber hinaus optional eine nicht näher dargestellte Ladesteuerschaltung aufweisen, die elektrischen Zugriff auf den
Ladeanschluss 52 hat. Die Ladesteuerschaltung kann die Ladesteuerschaltung 54 überregeln oder zumindest mit dieser gekoppelt sein, so dass die beiden
Ladesteuerschaltungen koordiniert eine Steuerung eines Ladevorgangs vornehmen können.
Figur 11 zeigt eine bevorzugte Ausführungsanordnung des Kommunikationsmoduls 90 und des Benutzerschnittstellenmoduls 92 in dem Gehäuse 29, vorzugsweise in der Deckelbaugruppe 26. Das Benutzerschnittstellenmodul 92 ist insbesondere der lnnenseite des Deckels 27 zugewandt und vorzugsweise mechanisch an dem Gehäuse 29 der Deckelbaugruppe 26 über z.B. Klick-Verbindungen 94 verbunden. Das
Kommunikationsmodul 90 ist seinerseits ebenfalls über nicht näher dargestellte Verbindungen mit dem Gehäuse 29 der Deckelbaugruppe 26 verbunden. Ausgehend von dem Deckel 27 sind zunächst das Benutzerschnittstellenmodul 92 und dann das Kommunikationsmodul 90 gestapelt angeordnet.
Wie noch näher beschrieben wird, ist die mindestens eine auf dem
Kommunikationsmodul 90 angeordnete Kommunikationsantenne 31, ausgehend von dem Deckel 27, durch das Benutzerschnittstellenmodul 92 zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, unverdeckt. lnsbesondere kann zumindest 50 % der Antennenfläche der Kommunikationsantenne 31, vorzugsweise zumindest 70 % der Antennenfläche der Kommunikationsantenne 31, insbesondere bevorzugt 100 % der Antennenfläche der Kommunikationsantenne 31, unverdeckt sein.
Unter unverdeckt ist insbesondere zu verstehen, dass kein Teil des
Benutzerschnittstellenmoduls, insbesondere keine elektrischen Komponenten, zwischen dem Deckel 27 und der Kommunikationsantenne 31 bzw. der
Antennenfläche der Kommunikationsantenne 31 (in einer Richtung y senkrecht zur Ebene der Antennenfläche) vorhanden sind.
Das Benutzerschnittstellenmodul 92 ist vorzugsweise ortsfest zu der lnnenseite der Deckelbaugruppe 26 angeordnet, so dass eine exakte Positionierung des mindestens einen Bauelements des Benutzerschnittstellenmoduls 92, insbesondere der mindestens einen Benutzerschnittstellenantenne, zu dem Deckel 27 bzw. der
Oberseite 27 der Deckelbaugruppe 26 gewährleistet ist. lnsbesondere ein Display 96 kann als Option in der Deckelbaugruppe 26 angeordnet sein und über das
Benutzerschnittstellenmodul 92 und/oder das Kommunikationsmodul 90 angesteuert werden. Die Figur 12 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinheit 6 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das Gehäuse 29 der Ladeeinheit 6 weist einen Deckel 27 und einen (nicht gezeigten) Boden sowie eine (nicht gezeigte) (umlaufende) Seitenwand auf (beispielsweise kann der Boden und die Seitenwand durch die Wannenbaugruppe gebildet sein, wie oben ausgeführt wurde) ln dem Gehäuse 29 sind ein Benutzerschnittstellenmodul 92 in Form einer
Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 und ein Kommunikationsmodul 90 in Form einer Kommunikationsleiterplatte 90 gestapelt angeordnet.
Die dargestellte Kommunikationsleiterplatte 90 weist in einem Randbereich 33 der Kommunikationsleiterplatte 90 mindestens eine Kommunikationsantenne 31 auf. Die Kommunikationsantenne 31, beispielsweise eine Mobilfunkantenne 31, ist vorliegend auf der Kommunikationsleiterplatte 90 integriert, insbesondere aufgeprägt.
Die Kommunikationsantenne 31 kann über (nicht gezeigte) leitende Verbindungen mit einem Antennenanpassnetzwerk 51 verbunden sein. Das
Antennenanpassnetzwerk 51 kann mindestens zwei unterschiedliche
Bestückungsoptionen für mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen zur Verfügung stellen, um z.B. die gleiche Kommunikationsantenne 31 einmal als GSM Antenne und einmal als LTE Antenne zu verwenden. Das Antennenanpassnetzwerk 51 kann mit einer digitalen und/oder anlogen (nicht gezeigten) Steuerschaltung verbunden sein, um Daten auf ein Trägersignal aufzumodulieren oder/oder Daten aus einem empfangenen Signal zu extrahieren.
Wie aus Figur 12 zu erkennen ist, ist zwischen dem Deckel 27 und dem die
Kommunikationsantenne 31 enthaltenden Randbereich 33 ein Freiraum 45 durch eine entsprechende Gestaltung der Kommunikationsleiterplatte 90 in Relation zu der Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 gebildet. Die Kommunikationsantenne 31 ist zumindest teilweise, ausgehend von dem Deckel 27, (in y-Richtung) unverdeckt. lnsbesondere ist der Abstand 35 zwischen dem Rand des Randbereichs 33 und der Seitenwand 39 zumindest kleiner als der Abstand 37 des Rands der oberhalb positionierten Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 und der Seitenwand 39.
Zudem kann der Figur 12 entnommen werden, dass mindestens eine
Benutzerschnittstellenantenne 43 in der Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 integriert ist. Beispielsweise ist eine NFC, RF1D und/oder Radar Antenne vorgesehen.
Figur 13 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinheit 6 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zu Gunsten einer besseren Übersicht wurde auf die Darstellung des Gehäuses verzichtet. Die Figur 13 zeigt hierbei eine Ansicht auf das Benutzerschnittstellenmodul 92 und das
Kommunikationsmodul 90 von dem Deckel aus gesehen.
Vorliegend sind auf dem Kommunikationsmodul 90, insbesondere eine
Kommunikationsleiterplatte 90, zwei Kommunikationsantennen 31.1, 31.2 integriert. Wie zu erkennen ist, sind die Kommunikationsantennen 31.1, 31.2 in einem
Randbereich 33 der Kommunikationsleiterplatte 90 benachbart zueinander angeordnet, beispielsweise aufgeprägt.
Während die erste Kommunikationsantenne 31.1 nur teilweise von dem
Benutzerschnittstellenmodul 92, insbesondere eine Benutzerschnittstellenleiterplatte 92, unverdeckt ist, ist die weitere Kommunikationsantenne 31.2 vorliegend vollkommen unverdeckt. lnsbesondere ist erkannt worden, dass eine GPS Antenne 31.1 vorzugsweise vollständig unverdeckt sein sollte, während eine LTE Antenne 31.1 zumindest teilweise (z.B. bis zu 33 % der Antennenfläche) verdeckt sein kann.
Figur 14 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinheit 6 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zu Gunsten einer besseren Übersicht wurde auf die Darstellung des Gehäuses verzichtet. Auf der Kommunikationsleiterplatte 90 sind vorliegend drei
Kommunikationsantennen 31.1, 31.2, 31.3 in Form von Antennenflächen 31.1, 31.2, 31.3 integriert. Die erste Kommunikationsantenne 31.1 ist insbesondere eine
LTE/GSM Antenne 31.1. Benachbart hierzu ist eine GPS Antenne 31.2 auf der
Leiterplatte 90 aufgeprägt. Als dritte Kommunikationsantenne 31.3 ist benachbart zu der GPS Antenne 31.2 eine Bluetooth/WLAN Antenne 31.3 angeordnet.
Sämtliche Kommunikationsantennen 31.1, 31.2, 31.3 sind in einem Randbereich 33 der Kommunikationsleiterplatte 90 positioniert, der im Wesentlichen nicht durch die Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 (im dargestellten verbauten Zustand) überragt wird.
Auf der Benutzerschnittstellenleiterplatte 92 ist eine erste
Benutzerschnittstellenantenne 43.1 in Form einer Radar Antenne 43.1 und eine weitere Benutzerschnittstellenantenne 43.2 in Form einer NFC/RF1D Antenne (insbesondere eine Spule) integriert.
Durch lntegration der unterschiedlichen Antennen auf die elektronischen
Kommunikationsbaugruppen (d.h. Benutzerschnittstellenleitermodul und
Kommunikationsmodul) können die einzelnen Antennenverhalten weiter optimiert werden (durch präzise Abstimmung aufeinander), sowie Bauräume der Ladeeinheit weiter verkleinert werden. Ebenso ist eine präzise und einfache Produktion zu erreichen. Da keine manuellen Tätigkeiten im Montageprozess entstehen, treten keine Produktionsabweichungen auf, die das Antennenverhalten beeinflussen.
Die vorliegende Anmeldung verfolgt dabei die Elektronikstruktur von aufeinander gestapelten Baugruppen (d.h. Benutzerschnittstellenleitermodul und
Kommunikationsmodul). Entsprechend dem Anwendungsfall sind die
Nahfeldantennen direkt auf der obersten elektronischen Baugruppe (d.h.
Benutzerschnittstellenleitermodul) angeordnet, die direkt unterhalb der Außenwand des (Kunststoff)-Gehäuse platziert sein kann. Dies ermöglicht optimale N ahfeldkommunikation.
Zudem sind in vertikaler Aufbaubetrachtung diese Antennen von den
Fernfeldantennen abgewendet. Die Fernfeldantennen sind in der zweiten Ebene (d.h. auf dem Kommunikationsmodul) angeordnet (das ECU-Board ragt über unter dem UI- Board hinaus) und werden dabei nicht durch die elektronische Baugruppe der übergeordneten Ebene überdeckt (dies würde zu negativen Reflexionen führen, die das Antennenverhalten stark reduzieren). Somit ist die präzise geometrische
Anordnung innerhalb der Ladeeinheit sowie die präzise Abstimmung aufeinander, Kernelement dieser Anmeldung.
Bezugszeichenliste
2 Ladesäule
2a Aufnahme
4 Docking Station
6 Ladeeinheit
8 Kabeleinführung
10 Seitenwand
12 Deckel
14 Ausnehmung
16 Öffnung
18 Steg
20 Wannenbaugruppe
22 Leistungsmodul
24 Ladebuchse
26 Deckelbaugruppe
27 Deckel
28 Rastelemente
29 Gehäuse
30 Rastelemente
31 Kommunikationsantenne
32 Seitenwände
33 Randbereich
34 Mains-Board
35 Abstand
36 lnterface-Board
37 Abstand
38 Anschlussleiste
39 Seitenwand
40 Skala
41 Boden 42 Leistungsanschluss
43 Benutzerschnittstellenantenne
44 Aufnahme
45 Freiraum zwischen Deckel und Kommunikationsantenne
46 Anschlussbuchse
48 Anschlüsse
51 Antennenanpassnetzwerk
50 Leistungsmodul
52 Ladeanschluss
54 Ladesteuerschaltung
56 Stecker
58 Kragen
60 Anschluss
62 Fixiermittel
64 Öffnung
66 Fixiermittel
68 Aufnahmekörper
70 Ladebuchse
72 Stift
74 Öffnung
76 Ringspalt
78 Kragen
80 Rücksprung
82 Bedienelement
84 Schütter
86 Rastelement
88 Richtung
90 Kommunikationsmodul
92 Benutzerschnittstellenmodul
94 Click-Verbindung
96 Display

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ladeeinheit (6) für Elektrofahrzeuge, umfassend:
ein Gehäuse (29), umfassend zumindest einen Boden (41) und einen Deckel (27), mindestens ein in dem Gehäuse (29) angeordnetes Kommunikationsmodul (90) mit mindestens einer Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3),
mindestens ein in dem Gehäuse (29) angeordnetes Benutzerschnittstellenmodul (92),
wobei das Kommunikationsmodul (90) und das Benutzerschnittstellenmodul (92) in dem Gehäuse (29) angeordnet sind, derart, dass ausgehend von dem Deckel (27) zunächst das Benutzerschnittstellenmodul (92) und anschließend das Kommunikationsmodul (90) angeordnet sind, und
wobei die mindestens eine auf dem Kommunikationsmodul (90) angeordnete Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3), ausgehend von dem Deckel (27), durch das Benutzerschnittstellenmodul (92) zumindest teilweise unverdeckt ist.
2. Ladeeinheit (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) eine
Fernfeldantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) ist,
wobei insbesondere die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend:
LTE Antenne,
GSM Antenne,
WLAN Antenne,
Bluetooth Antenne,
GPS Antenne.
3. Ladeeinheit (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Benutzerschnittstellenmodul (92) mindestens eine
Benutzerschnittstellenantenne (43, 43.1, 43.2) umfasst,
wobei die mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne (43, 43.1, 43.2) ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend:
RF1D Antenne,
NFC Antenne,
Radar Antenne.
4. Ladeeinheit (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Kommunikationsmodul (90) als Kommunikationsleiterplatte (90) gebildet ist,
und/oder
das Benutzerschnittstellenmodul (92) als Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) gebildet ist.
5. Ladeeinheit (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) direkt auf die Kommunikationsleiterplatte (90) geprägt ist oder als SMD-Bauteil auf der Kommunikationsleiterplatte (90) befestigt ist,
und/oder
mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne (43, 43.1, 43.2) direkt auf die Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) geprägt ist oder als SMD-Bauteil auf der Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) befestigt ist.
6. Ladeeinheit (6) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne (92) auf einer dem Deckel (27) zugewandten Oberfläche der Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) angeordnet ist,
und/oder die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) auf einer dem Deckel (27) zugewandten Oberfläche der Kommunikationsleiterplatte (90) angeordnet ist.
7. Ladeeinheit (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) in einem Randbereich (33) der Kommunikationsleiterplatte (90) angeordnet ist.
8. Ladeeinheit (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Mehrzahl von Kommunikationsantennen (31, 31.1, 31.2, 31.3) in dem Randbereich (33) der Kommunikationsleiterplatte (90) benachbart zueinander angeordnet ist.
9. Ladeeinheit (6) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) derart gebildet ist, dass die
Benutzerschnittstellenleiterplatte (92) den die mindestens eine
Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) aufweisenden Randbereich (33) zumindest nicht vollständig, vorzugsweise nicht, überragt.
10. Ladeeinheit (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Ladeeinheit (6) mindestens ein in dem Gehäuse (29) angeordnetes
Leistungsmodul (50) umfasst,
wobei das Leistungsmodul (50) in dem Gehäuse (29) angeordnet sind, derart, dass ausgehend von dem Deckel (27) zunächst das Benutzerschnittstellenmodul (92), anschließend das Kommunikationsmodul (90) und dann das
Leistungsmodul (50) angeordnet sind.
11. Ladeeinheit (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul (90) mindestens ein konfigurierbares Antennenanpassnetzwerk (51) für die mindestens eine Kommunikationsantenne (31, 31.1, 31.2, 31.3) umfasst,
wobei das Antennenanpassnetzwerk (51) des Kommunikationsmoduls (90) mindestens zwei unterschiedliche Bestückungsoptionen für mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen zur Verfügung stellt,
und/oder
das Benutzerschnittstellenmodul (92) mindestens ein konfigurierbares
Antennenanpassnetzwerk für mindestens eine Benutzerschnittstellenantenne (43, 43.1, 43.2) umfasst,
wobei das Antennenanpassnetzwerk des Benutzerschnittstellenmoduls (92) mindestens zwei unterschiedliche Bestückungsoptionen für mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen zur Verfügung stellt.
12. Ladestation, umfassend:
mindestens eine Ladeeinheit (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, und mindestens eine mit der Ladeeinheit (6) gekoppelte Docking-Station (4).
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