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AT507605A1 - Intelligentes, modulares stromtankstellensystem für elektrofahrzeuge - Google Patents

Intelligentes, modulares stromtankstellensystem für elektrofahrzeuge Download PDF

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AT507605A1
AT507605A1 AT0193508A AT19352008A AT507605A1 AT 507605 A1 AT507605 A1 AT 507605A1 AT 0193508 A AT0193508 A AT 0193508A AT 19352008 A AT19352008 A AT 19352008A AT 507605 A1 AT507605 A1 AT 507605A1
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Description


  Patentanmeldung: Intelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge Beschreibung 

  
Beschreibung 

  
Die Erfindung bezieht sich auf ein intelligentes, eigensicheres und leicht installier- und bedienbares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge, welches dadurch gekennzeichnet ist, das dieses aus drei Teilen besteht: einer, ohne Elektronik versehenen, Docking Station als Grundeinheit mit 2 Elektronikfächern sowie dem intelligenten Mastermodul imd intelligenten, mobilen Usermodul. 

  
Europa hat in den nächsten Jahrzehnten im Bereich der Energieversorgung viele Herausforderungen zu bewältigen. Ein Schlüsselbaustein ist die Substitution von fossilen Energieträgern im Bereich der Mobilität (Verkehr) hin zu Biotreibstoffe, Wasserstoff oder elektrische Energie. Elektrofahrzeuge werden künftig forciert werden, welche in der Regel über das öffentliche Stromnetz aufgeladen werden. Daher muss eine flächendeckende Infrastruktur mit lOOOenden Stromtankstellen errichtet werden. , 

  
Die derzeit erhältlichen Stromtankstellen werden aus Standardkomponenten wie Energiezähler, Fehlerstromschutzschalter, Sicherungsautomaten und entsprechenden Standgehäusen gefertigt. Diese entsprechen nur zum Teil den modernen Anforderungen. 

  
Moderne Stromtankstellen müssen folgende Kriterien erfüllen: 

  
1.) Selbstbedienung 

  
2.) Manipulationssicher (Stromdiebstahl) 

  
3.) Ausgereifte Schutzelektronik zur Vermeidung elektrischer Unfälle 

  
4.) Freischaltung, genaue Zählung und Abrechnung mit Prepaid-Funktion 

  
5.) Freie Wahl eines Stromanbieters 

  
6.) Hoher Schutz gegen Vandalismus 

  
7.) Kleines Gehäuse, Universelle Montagemöglichkeit (Säulen, Wände etc.) 

  
8.) Schnelle und leichte Wartung und Störungsbehebung 

  
9.) Schutz gegen Witterungsverhältnisse (Hitze, Kälte, Feuchte..) 

  
10.) Preisgünstig 

  
11.) Länderübergreifend 

  
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Stromtankstelle (Car filling Station) für Elektrofahrzeuge so zu gestalten, dass alle diese Kriterien in hohem Masse erfüllt werden. 

  
Die Erfindimg löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine stabile, witterungsbeständige G[Iota]6nde[iota]ftheit"[pi]!>[theta]cBng Station) verwendet wird, welche ausschliesslich eine Klemmvorrichtung für die Anspeisung sowie zwei Fächer zur Aufnahme eines sogenannten Mastermoduls und eines sogenannten Usermoduls besitzt. Die Docking Station ist universell montierbar und vandalensicher. Die Module sind leicht auswechselbar, was eine schnelle und leichte Störungsbehebung garantiert. 

  
Der Stromanbieter oder Betreiber der Anlage ist verantwortlich für die Inbetriebnahme und Initialisierung der Stromtankstelle. Mittels Mastermodul kann die Stromtankstelle, 

  
Dipl. Ing. Eckhard Sauper - Wolfgang Paulistrasse 4 - 9020 Klagenfurt Seite 1  Patentanmeldung: Intelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge Beschreibung sofern die Docking Station bereits montiert ist, in Betrieb genommen werden. Dieses wird in das Masterfach eingebracht und mittels Schlüsselverriegelung diebstahlsicher versperrt. Das Mastermodul legt die Adresse der Tanksäule über Codierung fest, bestimmt den Zweck der Stromtanksäule (privat, öffentlich) und beherbergt ein Freischaltrelais für das Freischalten der Ladespannung. Optional wird eine Eichelektronik vorgesehen. 

  
Der Fahrzeughalter besitzt das intelligente Usermodul mit Schutz-, Mess- und Auswertesowie der Kommunikationselektronik, zum Zwecke der Datenverbindung zu übergeordnetem Server (Billing, Statistik). Das Usermodul ist ähnlich einem intelligenten Steckeradapter ausgeführt und besitzt auf der einen Seite eine Buchse (220 V oder 400V) zum Ladekabel des Elektrofahrzeugs und auf der anderen Seite einen Stecker zur Docking Station. 

  
Das Usermodul wird in der Regel der Fahrzeughalter vom Stromanbieter käuflich erwerben oder anmieten. Gleichzeitig erhält er eine SIM-Karte und ein Login zu entsprechender Internetplattform für die Errichtung eines Kontos (Abrechnung). 

  
Der Ladevorgang - nach Auswahl einer ausgewählten Tankstelle - erfolgt mit Anstecken des Usermoduls am Ladekabel. Die interne Elektronik überwacht einen eventuellen Erdoder Kriechschluss eines stromführenden Leiters gegenüber Erde und zeigt dies über eine LED an. Diese Funktion macht die Bedienung extrem sicher und vermeidet Stromunfälle. Das Usermodul wird nun über ein entsprechendes Führungssystem in die Dockingstation eingeschoben, wodurch sich eine Schutzklappe zur Buchse öffnet und das Usermodul sodann verbunden wird. Mittels Schlüssel wird das Usermodul diebstahlsicher versperrt. Eine, an der unteren Seite als Klappe ausgeführte Vorrichtung verhindert, dass während des Ladevorgangs das Ladekabel abgezogen werden kann. 

  
Sobald die Elektronik erkennt, dass mit dem Laden begonnen werden kann, baut das Usermodul automatisch eine Verbindung mit dem Server auf, überprüft ein eventuelles Guthaben und beginnt mit der Freigabe der Ladespannung. Nach erfolgter Ladung wird der Fahrzeughalter via SMS verständigt und die Daten in die Internetplattform übertragen. - -<-> 

  
Am Ende des Ladevorgangs zieht der Fahrer das Usermodul, welches in seiner Verwahrung bleibt, aus vorgesehen Fach. 

  
Das hier beschriebene System erfüllt alle erwähnten Kriterien und ist bestens geeignet, diei[iota][iota]fiwl[alpha][iota]towr^>Hp Laden von Elektrofahrzeugen sicher und einfach herzustellen. Die Vorteile des Systems sind im Wesentlichen: 

  
 Die Docking Station ist standardisiert und kann auf Wänden oder Stangen schnell vormontiert werden. Man kann z.B. auch eine Strassenlaterne als Stromtankstelle benutzen. Sie ist in den Abmessungen klein, vandalensicher und ohne Elektronik. Ein Strombezug ohne Mastermodul und Usermodul ist nicht möglich. Es sind verschieden Designs möglich. Der Anbieter kann 

  
Dipl. Ing. Eckhard Sauper - Wolfgang Paulistrasse 4 - 9020 Klagenfurt Seite 2  Patentanmeldung: Intelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge Beschreibung vormontierte Dockingstationen nutzen, in dem er seine Mastermodule und SIM-Karten dem Fahrzeughalter aushändigt. 

  
 Das Mastermodul kann unterschiedlich ausgerüstet werden. So ist die Dockingstation sowohl als private Tankstelle (besitzt nur Bausstein 13, 15 und 20, Freischaltrelais ist überbrückt) oder als öffentliche Tankstelle (hat Freischaltrelais und kann mit oder ohne Vergleichszähler ausgerüstet sein) ausrüstbar. Mit dem Mastermodul wird die Tankstelle also initialisiert. Das Mastermodul kann mit Logos des Anbieters entsprechend beschriftet sein. 

  
 Das Usermodul wird von einem Stromanbieter oder Tankstellenbesitzer etc. mit der SIM Karte (wie beim Handy) ausgegeben. Der Kunde erhält ein Login zu einer Internetplattform. Dort kann er ein Konto eröffnen. Nach Anstecken des Moduls und der Versperrung erfolgt automatisch die Kundenverifizierung mit Ladestandort. Der Ladervorgang beginnt. Nach Beendigung werden die Daten an den Kontoinhaber via SMS weitergeleitet. Die gesamte Elektronik wird mit dem Usermodul stets mitgeführt (Problem Hitze, Kälte, Feuchte, Vandalismus). Die Kosten sind gerechnet auf ein E-Fahrzeug gering. 

  
 Durch die elektronische Erdschlussüberwachung schon unmittelbar nach Anstecken des Ladekabels am Usermodul ist ein sicherer Ladevorgang gewährleistet (Stromunfall) 

  
 Es ist kein Stromklau möglich. Da sich unerkannt teilweise Eichzähler in den Mastermodulen befinden können, wird bei Abweichung der Daten im Usermodul sofort das Konto gesperrt. Die Daten werden auch in einem Permanentspeicher abgelegt und bei jeder Kommunikation nochmals überprüft. Über Internet kann eine genaue Energie-Buchhaltung geführt werden. Einfaches, über GSM gesteuertes Prepaid- Verfahren ist möglich. 

  
 Das System ist für jedes Land einsetzbar. 

  
In der Zeichnung 1 bis 3 ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt die Module im installierten und deinstallierten Zustand und beinhaltet alle, die Erfindung betreffenden Systembausteine. 

  
Dipl. Ing. Eckhard Sauper - Wolfgang Paulistrasse 4 - 9020 Klagenfurt Seite 3

Claims (13)

Patentanmeldung: Intelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge Patentansprüche Patentansprüche
1.) JEntelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge dadurch gekennzeichnet, dass es aus grundsätzlich 3 Teilen besteht - der Docking Station (1), dem Mastermodul (2) und dem Usermodul (3), wobei die Docking Station selbst keine Elektronik besitzt, sondern ausschliesslich ein Klemmfeld unterschiedlicher Art j(4) l[Lambda], Z^U $ M J22m/m[Upsilon] und Fächer zur Aufnahme von versperrbaren Elektronikmodulen (Mastermodul (2) und Usermodul (3)) samt entsprechenden Buchsen für Ladestrom und Elektronik.
2.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Docking Station eine Klappe (8) zur Freigabe/zum Verschluss der Steckvorrichtungen besitzt, welche nur durch gebrauchsgerechtes Einschieben eines Usermoduls (3) und damit durch entsprechender Freigabe/Versperrung zu bedienen ist.
3.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ' Mastermodul (2), welches unterschiedliche Funktionen aufweisen kann, vom Stromanbieter, einer Organisation oder vom Stromtankstellenbesitzer einmal eingebaut wird, womit die Stromtankstelle parametriert ist.
4.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul eine, über Mikroschalter, Flashmemory, Transponder etc. oder andere gängige Codierungen einstellbare Standortkennzeichnung (15) ähnlich einer IP-Adresse als eindeutige Kennung besitzt.
5.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul je nach Typ eine Hilfsspannungsversorgung (13) für Freischaltelektronik, Systembus, Versorgung des Slavemoduls etc. sowie diverse Anzeigen besitzt.
6.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul ein 2- oder 4-poliges Schaltrelais (14) besitzt, für die Freischaltung der Ladespannung sowie für die Abschaltung bei Erdschluss oder Überstrom. Ein spezieller Verriegelungsmechanismus verhindert ein Ausziehen des Usermoduls (3) bei geschaltetem Relais.
7.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul eine Leistungsmess- und Energiezähleinheit (16) besitzen Jjafin, zur zusätzlichen Überwachung der Messeinrichtung, welche sich in der Regel am Usermodul (Schlitten) befindet.
8.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mastermodul das Usermodul über 2 Spannungsversorgungsleitungen (17) mit Strom versorgt und Mastermodul und Usermodul über 2 Systembusleitungen (18) kommunizieren können.
9.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Usermodul (3) - mit entsprechender Schutz- und Zählelektronik (10) (11) sowie GSM Kommunikationseinheit (12) - im Besitz des Fahrzeughalters ist oder dieses der Fahrzeughalter von einem Dritten anmietet. Das Usermodul wird zum Ladevorgang mitführt.
Dipl. Ing. Eckhard Sauper - Wolfgang Paulistrasse 4 - 9020 Klagenfurt Seite 1 Patentanmeldung: Intelligentes, modulares Stromtankstellensystem für Elektrofahrzeuge Patentansprüche
10.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Usermodul an der Unterseite eine Klappe (9) besitzt, welche den jeweiligen länderspezifischen Stecker freigibt und nach Einschieben des Usermoduls diese Klappe (9) dauerhaft durch mechanische Verriegelung ein unbefugtes Entfernen des Ladekabels verhindert.
11.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Usermodul einen Akku (19) besitzt, welcher nach Einstecken in die Docking Station über das Mastermodul geladen wird und dieses eine Schutzelektronik (11) zur Erdschlussüberwachung besitzt, welche bereits vor Einführen des Moduls in die Dockingstation aktiv ist und ein Fehler über LED angezeigt wird. BsLEsshler erfolgt keine Freigabe der Ladespannung.
12.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Usermodul eine GSM-Einheit mit SIM-Kartenfach (12) zur Kommunikation via Modemverbindung oder SMS mit einer Serverzentrale zum Zwecke der Kundenerkennung, Freischaltung und Verrechnung besitzt. ^^K1^fflhren<*> es<""> Usermoduls und entsprechender Versperrung wird ein Kennungs-SMS versendet, dieses ausgewertet und bei entsprechender Prepaid-Deckung der Strom freigeben. Am Ende der Ladung erhält der Fahrzeugbesitzer ein SMS mit kWh, Befrag und Ladezeit etc. Bei einer kurzzeitigen Unterbrechung erfolgt sofortige Abschaltung. Sämtliche Daten werden im GSM Modul gespeichert.
13.) Stromtankstellensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Usermodul eine 2 oder 3 phasige Leistungsmessung und Energiezählung (13) zur Verrechnung besitzdrDiese kann sowohl für eine aber auch für beide Richtungen (z.B. Rückspeisung ins Netz für Notversorgung) ausgeführt werden. Die Weitergabe der Daten erfolgt über GSM/SMS an einen zentralen Server.
Dipl. Ing. Eckhard Sauper - Wolfgang Paulistrasse 4 - 9020 Klagenfurt Seite 2
ATA1935/2008A 2008-12-12 2008-12-12 Intelligentes, modulares stromtankstellensystem für elektrofahrzeuge AT507605B1 (de)

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BRPI0922965A BRPI0922965A2 (pt) 2008-12-12 2009-12-14 sistema de conexão de tomada e plugue de alta corrente, sistema de estação de carregamento modular e método para manipular o carregamento de baterias de veículos elétricos
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