Mobile Ladestation und Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine mobile Ladestation und ein Verfahren zum Laden eines

Elektrofahrzeuges.

Ein Problem der Elektromobilität ist die Bereitstellung einer ausreichenden Ladeinfrastruktur sowie der unkomfortable Steckvorgang der Ladestecker in entsprechenden Ladebuchsen des Elektrofahrzeuges.

Zur Lösung dieser Probleme sind verschiedene Ansätze bekannt. So ist beispielsweise aus der US 9 056 555 B1 ein mobiler Laderoboter bekannt, der mit einer stationären Ladesäule elektrisch verbunden ist. Der mobile Roboter kann dann zu einem Fahrzeug fahren und automatisiert den Ladestecker stecken, wobei dann das Fahrzeug elektrisch durch die stationäre Ladesäule geladen wird. Dabei kann der Roboter direkt über die Ladesäule mit elektrischer Energie versorgt werden oder aber über eine Batterieeinheit verfügen, die über die stationäre Ladesäule geladen wird.

Aus der DE 10 2014 226 357 A1 ist eine ähnliche Ladestation zum automatischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug bekannt, umfassend eine

Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, fahrzeugspezifisch Daten von dem

Fahrzeug zu empfangen und unter Verwendung der empfangenen fahrzeugspezifischen Daten eine Position einer Ladebuchse an dem Fahrzeug zu ermitteln. Weiter weist die Ladestation einen Laderoboter auf, der einen Kontaktkopf mit einer Mehrzahl von Kontakten umfasst, wobei die Kontakte mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sind, wobei der Laderoboter dazu ausgelegt ist, basierend auf der ermittelten Position der Ladebuchse an dem Fahrzeug eine Ladeposition anzufahren und nach dem Erreichen der Ladeposition den Kontaktkopf in die Ladebuchse des Fahrzeugs einzuführen und die Kontakte des Kontaktkopfes und Kontakten der Ladebuchse elektrisch zu verbinden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, den Ladevorgang für Elektrofahrzeuge weiter zu verbessern. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch eine mobile Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu umfasst die mobile Ladestation zum elektrischen Laden von Elektrofahrzeugen mindestens eine Batterieeinheit, mindestens eine erste Ladeschnittstelle zum Laden der Batterieeinheit, mindestens eine zweite Schnittstelle zum Laden eines Elektrofahrzeuges aus der Batterieeinheit, Mittel zum automatisierten Navigieren der mobilen Ladestation und Mittel zum Empfangen eines Ladewunsches.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin die Energie für den Ladevorgang nicht mehr durch eine stationäre Ladestation zur Verfügung zu stellen sondern durch eine Batterieeinheit.

Dadurch werden Reichweiteprobleme gelöst, die bei einer kabelgebundenen Lösung der Roboter an die stationäre Ladesäule auftreten. Dadurch kann die mobile Ladestation grundsätzlich an jeden beliebigen Ort beispielsweise in einem Parkhaus oder aber auch auf der Straße bewegt werden. Die reduziert den Bedarf an Infrastruktur erheblich und erhöht die Flexibilität, da die Fahrzeuge nicht an speziell vorgesehenen Plätzen abgestellt werden müssen.

Dabei sei angemerkt, dass Ausführungen möglich sind, wo die erste und die zweite Schnittstelle identisch sind. Die Mittel zum Empfangen eines Ladewunsches können eine drahtgebundene Schnittstelle oder eine Luftschnittstelle aufweisen, wobei der Ladewunsch mindestens eine Position des Fahrzeugs umfasst. Der Ladewunsch kann aber auch bereits mehr Informationen enthalten wie beispielsweise die gewünschte Lademenge etc. Diese Daten können aber auch noch lokal ausgetauscht werden, wenn die mobile Ladestation das Fahrzeug erreicht hat. Die Mittel zum automatisierten Navigieren umfassen beispielsweise Kameras, Laserscanner, Ultraschallsensoren als Umfeldsensoren sowie eine Steuereinheit, um die mobile Ladestation mittels einer Karte zu lokalisieren und zu navigieren.

In einer Ausführungsform weist die mobile Ladestation einen Roboterarm auf, der derart ausgebildet ist, dass automatisiert die erste Ladeschnittstelle mit einer stationären Ladesäule und/oder die zweite Schnittstelle mit einer Ladeschnittstelle eines Fahrzeuges verbunden werden kann, sodass ein manuelles Stecken vermieden wird. Vorzugsweise weist die mobile Ladestation mehrere verschieden erste und zweite Schnittstellen auf, umso möglichst flexibel einsetzbar zu sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die mobile Ladestation mindestens einen elektrischen Antrieb auf, der durch die Batterieeinheit versorgt wird. Hierdurch entfallen separate

Energiespeicher und die Ladestation ist etwas einfacher im Aufbau.

Alternativ kann die mobile Ladestation aber auch modular aufgebaut sein. Hierzu weist die mobile Ladestation eine mobile Roboterplattform auf, auf der die Batterieeinheit lösbar angeordnet ist, wobei die Roboterplattform über eine weitere Batterieeinheit verfügt, über die ein elektrischer Antrieb versorgt wird. In diesem Fall kann die Roboterplattform das Fahrzeug anfahren, die Batterieeinheit abladen und die zweite Schnittstelle vorzugsweise mittels des Roboterarms mit dem Fahrzeug verbinden. Sind dann weitere Batterieeinheiten auf der Roboterplattform lösbar angeordnet, kann dann die Roboterplattform weitere Fahrzeuge ansteuern und laden. Ansonsten fährt die Roboterplattform zurück zur stationären Ladesäule und holt sich von dort eine neue Batterieeinheit.

Alternativ kann die mobile Ladestation eine mobile Roboterplattform und eine passive Plattform aufweisen, die miteinander mechanisch koppelbar sind, wobei die mobile Roboterplattform mindestens einen elektrischen Antrieb aufweist, der durch eine weitere Batterieeinheit versorgt wird, wobei die Batterieeinheit zum Laden eines Elektrofahrzeuges auf der passiven Plattform angeordnet ist. Dabei fährt die Roboterplattform die passive Plattform zum Elektrofahrzeug, steckt mittels des Roboterarms die zweite Schnittstelle in das Fahrzeug, löst die mechanische Kopplung und fährt zu einem weiteren Fahrzeug oder zurück zur stationären Ladestation.

Bei den Ausführungsformen mit mobiler Roboterplattform ist der Roboterarm vorzugsweise auf der mobilen Roboterplattform angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Batterieeinheit zum Laden eines Elektrofahrzeuges eine Kühleinrichtung zugeordnet, um große Ladeleistungen zu gewährleisten.

Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausgestaltungen und vorbehaltlich auf die vorgegangenen Ausführungen Bezug genommen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. zeigen:

Fig. 1 eine alternative Darstellung einer mobilen Ladestation in einer ersten

Ausführungsform, Fig. 2 eine alternative Darstellung einer mobilen Ladestation in einer zweiten

Ausführungsform und

Fig. 3 eine alternative Darstellung einer mobilen Ladestation in einer dritten

Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist eine mobile Ladestation 1 dargestellt, die eine Plattform 2 mit Rädern 3 aufweist. Auf der Plattform 2 ist eine Batterieeinheit 4 angeordnet, die mit mindestens einer ersten Ladeschnittstelle 5 zum Laden der Batterieeinheit 4 und mit mindestens einer zweiten Ladeschnittstelle 6 zum Laden eines nicht dargestellten Elektrofahrzeuges ausgebildet ist. Weiter weist die mobile Ladestation 1 Mittel 7 zum Empfang eines Ladewunsches auf. Weiter weist die mobile Ladestation 1 Mittel zum automatisierten Navigieren auf, die mindestens eine Steuereinheit 8 und Umfeldsensoriken 9 umfassen. Des Weiteren weist die mobile Ladestation 1 einen elektrischen Antrieb 10 und einen Roboterarm 1 1 auf, der durch eine nicht dargestellte Steuerung bewegt werden kann. Dabei werden die Mittel 7, Steuereinheit 8, Umfeldsensoriken 9, elektrischer Antrieb 10 und Roboterarm 1 1 elektrisch durch die Batterieeinheit 4 versorgt. Alternativ kann auch eine weitere Batterieeinheit zur Versorgung der Komponenten vorgesehen sein. Dabei sei angemerkt, dass anstelle von Rädern 3 auch Raupenketten oder Mecanum- Räder zur Anwendung kommen können.

Zunächst einmal wird die Batterieeinheit 4 mittels einer stationären Ladestation 12, die beispielsweise mit dem Wechselstromnetz verbunden ist geladen, wozu mittels des

Roboterarms 1 1 die erste Ladeschnittstelle 5 in eine korrespondierende Ladeschnittstelle 13 der stationären Ladestation 12 gesteckt wird. Wird dann ein Ladewunsch von einem

Elektrofahrzeug mittels der Mittel 7 empfangen, so wird bei ausreichender Ladung der

Batterieeinheit 4 die erste Ladeschnittstelle 5 durch den Roboterarm 1 1 herausgezogen und die mobile Ladestation 1 automatisiert zum Elektrofahrzeug mit dem Ladewunsch navigiert. Dort steckt dann der Roboterarm 1 1 die zweite Ladeschnittstelle 6 in eine Ladeschnittstelle des Elektrofahrzeuges. Anschließend wird dann eine Batterie des Elektrofahrzeuges durch die Batterieeinheit 4 geladen. Vorzugsweise verfügt die mobile Ladestation 1 über weitere

Steuereinheiten, die den Ladevorgang regeln (z.B. Ladestrom, Ladeleistung, Bezahlung etc.). Ist der Ladevorgang beendet, zieht der Roboterarm 1 1 die zweite Ladeschnittstelle 6 heraus und die mobile Ladestation 1 bewegt sich zurück zur stationären Ladestation 12 oder zu einem weiteren Elektrofahrzeug.

In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform für eine mobile Ladestation 1 dargestellt, wobei die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist die mobile Ladestation 1 eine mobile Roboterplattform 12 und eine passive Plattform 15 auf, die über eine mechanische Kupplung 16 lösbar miteinander mechanisch koppelbar sind. Die mobile Roboterplattform 14 navigiert die passive Plattform 15 mit der Batterieeinheit 4 zum Elektrofahrzeug mit dem Ladewunsch, wobei dann der Roboterarm 1 1 wieder die zweite Ladeschnittstelle 6 in eine Ladeschnittstelle des Elektrofahrzeuges steckt. Anschließend kann dann die Kupplung 16 gelöst werden und die mobile Roboterplattform 14 zurück zur stationären Ladestation fahren, um eine neue passive Plattform zu einem Elektrofahrzeug zu fahren oder eine andere abgestellte passive Plattform zur stationären Ladestation zu schleppen. Da sich die mobile Roboterplattform 14 auch ohne Batterieeinheit 4 bewegen soll, weist diese eine weitere Batterieeinheit 17 auf, die die elektrische Versorgung der Komponenten und insbesondere des Antriebes 10 übernimmt.

In der Fig. 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform für die mobile Ladestation 1 dargestellt, wobei die Batterieeinheit 4 lösbar auf der mobilen Roboterplattform 14 angeordnet ist, was durch die Doppelpfeile symbolisch ist. Weiter weist die Batterieeinheit 4 eine

Kühleinrichtung 18 auf, die auch bei den vorangegangen Ausführungsform vorhanden sein kann. Die mobile Roboterplattform 14 wird an der stationären Ladestation mit einer

Batterieeinheit 4 beladen und fährt diese zu dem Elektrofahrzeug mit einem Ladewunsch. Anschließen wird die zweite Ladeschnittstelle 6 eingesteckt und die Batterieeinheit 4 von der Roboterplattform 14 auf dem Boden abgestellt. Anschließend kann dann die Roboterplattform 14 weiterfahren und neue Batterieeinheiten 4 aufnehmen.